CN111734422A - 适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体地，涉及一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备及固定方法，包括全站仪安置平台，在所述全站仪安置平台的一侧设置有用于与全站仪相固定连接的固定平台，另一侧通过设置一安装支架连接有用于连接盾构管片的固定装置，所述固定装置与所述安装支架之间构成转动配合连接，使所述全站仪安置平台可相较于所述盾构管片转动，从而使其保证水平。本发明的优点是：设备结构简单，安装位置灵活，操作简单方便。为盾构隧道内的全站仪提供了一个稳定且无遮拦的固定平台，保证了全站仪的测量精度，提高了盾构姿态控制效率，具有较好的经济效益。

Description

适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备及固定方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体地，涉及一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备及固定方法。

背景技术

盾构隧道施工需要控制盾构机掘进的偏移量，即盾构姿态，而盾构姿态和位置测量常用方法有两种：人工测量和自动测量。人工测量方法有多种，比如通过重锤和坡度板来进行纠偏，这些方法在以前的工程和小项目施工中比较常用，一方面是因为当时工业化技术水平不够，另一方面也可以减少固件成本。随着城市化进程的加速以及盾构机的国产化，为了加速测量过程，增加测量精度，自动测量逐渐替代了测量速度慢、精度低和易出错的人工测量，利用计算机技术以及光电测量技术对盾构掘进进行自动化测量，实现盾构姿态高效、精准的控制。

盾构隧道内，自动化测量仪器的使用需要特定的仪器固定设备作保障。目前，市场上常用的仪器固定装置有两种，一种是吊篮，另一种是平台。吊篮能有效地固定仪器，但是由于吊篮装置的四周存在很多构件，一定程度上会遮挡测量仪器的视野，而且该装置的稳定性较差；平台具有较好的旋转自由度，但是存在结构复杂、移动困难、成本较高等缺点，此外平台的维护需要额外的专业知识，维护难度较大。

经对现有技术文献检索发现，申请专利号为：201820096557.3，公开号为：CN207847644U，专利名称为：一种盾构机自动导向系统激光站吊篮，该专利自述为“操作便捷、稳定性高，能大幅提高激光站前移时间”。该专利虽然能有效固定自动化测量仪器，但是该类吊篮由于自身结构特殊，因此安装位置比较受限，而且吊篮四周的支撑柱会遮挡全站仪的激光，影响正常的测量工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备及固定方法，为全站仪提供了一个稳定、无遮拦的固定平台，从而保证全站仪精准、高效的测量，确保盾构机掘进过程中姿态的准确性。

根据本发明的第一方面，提供一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，包括全站仪安置平台，在所述全站仪安置平台的一侧设置有用于与全站仪相固定连接的固定平台，另一侧通过设置一安装支架连接有用于连接盾构管片的固定装置，所述固定装置与所述安装支架之间构成转动配合连接，使所述全站仪安置平台可相较于所述盾构管片转动。

优选地，所述安装支架包括两个支撑柱，所述支撑柱固定在所述全站仪安置平台上，所述两个支撑柱之间设置有中部固定横杆以及位于所述中部固定横杆上方的上部固定横杆，所述上部固定横杆和所述中部固定横杆与所述支撑柱之间构成轴孔配合使所述上部固定横杆和所述中部固定横杆可在所述支撑柱之间转动，所述上部固定横杆和所述中部固定横杆用于连接所述固定装置。

优选地，全站仪安置平台采用长方形钢板。更为优选地，所述长方形钢板短边一侧与两根所述支撑柱固定连接，另一侧焊接所述固定平台。

优选地，所述固定平台采用圆形钢板，所述圆形钢板中心安装一个固定螺栓。更为优选地，所述固定螺栓的尺寸与全站仪的螺栓孔相匹配，用于全站仪的固定。

优选地，所述支撑柱采用等边角钢。更为优选地，所述等边角钢一边中部位置和上部位置分别开孔。进一步优选地，所述等边角钢的中部位置开设圆形孔洞，上部位置开设圆形孔洞；角钢另一边靠近顶部位置开一个圆角矩形孔洞。

更为优选地，所述等边角钢固定在全站仪安置平台距离固定平台较远的短边上，两端各一根；角钢一边与短边平行，另一边与短边垂直，底部与全站仪固定平台竖直焊接。

更为优选地，中部固定横杆横向穿过两根支撑柱的中部圆形孔洞，架立在支撑柱上，可以在支撑柱上自由转动。

更为优选地，所述上部固定横杆横向穿过两根支撑柱的上部圆孔，架立在支撑柱上，可以在支撑柱上自由转动。

更为优选地，所述中部固定横杆采用空心钢管。

更为优选地，所述上部固定横杆采用圆柱形钢管。

优选地，所述中部固定横杆的两侧端部分别连接有一连接杆，所述连接杆的一端通过固定螺母与所述中部固定横杆相连接固定，所述连接杆的另一端固定连接所述固定装置。

更为优选地，所述中部固定横杆的两侧端部位置各开圆孔，可供连接杆贯穿。

更为优选地，所述连接杆采用圆柱形钢管。

更为优选地，所述连接杆外侧带有螺纹，可以与固定螺母连接。

更为优选地，所述连接杆一端与固定装置连接，另一端穿过支撑柱的圆角矩形孔洞和所述中部固定横杆端部的圆形孔洞后与固定螺母连接。

更为优选地，所述固定螺母采用与所述连接杆的直径、螺纹相匹配的普通六角螺母。

更为优选地，所述固定螺母可以调节所述连接杆的伸入长度，从而调整所述全站仪安置平台的角度。

优选地，所述上部固定横杆连接有连接片，所述连接片固定连接所述固定装置。更为优选地，所述连接片采用矩形钢板；连接片的两条短边，一边与上部固定横杆固定连接，另一边与固定装置固定连接。

优选地，所述固定装置包括一固定板，所述固定板的两侧分别设置有用于与盾构管片相连接固定的固定部。

优选地，所述固定部为“凹”字型吊耳和“回”字型吊耳。更为优选地，“凹”字型吊耳和“回”字型吊耳分别与矩形钢板的两条短边固定连接，连接角度为145°。

更为优选地，固定装置可通过两端的吊耳与管片上的螺栓固定连接。

根据本发明的第二方面，提供一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定方法，所述方法采用上述的固定设备，具体包括：

S1、将盾构管片处的螺帽取下，利用固定装置将全站仪安置平台固定安装到所述盾构管片上；

S2、粗调全站仪安置平台的角度，使其基本水平；

S3、将全站仪安装至所述全站仪安置平台上的固定平台上，并精调所述全站仪的水平度直至其水平。

优选地，若全站仪安置平台上仰，顺时针旋转连接杆处的固定螺母，同时将中部固定横杆向盾构管片内侧旋转，直至所述全站仪安置平台基本水平；若全站仪安置平台下俯，逆时针旋转连接杆处的固定螺母，同时将中部固定横杆向所述盾构管片的外侧旋转，直至所述全站仪安置平台基本水平。

本发明的工作原理为：

设备中的固定装置通过两侧的“回”字型吊耳和“凹”字型吊耳分别与管片处的螺栓连接后，整个设备被固定在盾构管片上。然后，通过调整固定螺母的位置和中部固定横杆的角度来调节全站仪安置平台的角度，保证全站仪安置平台基本水平。最后，将全站仪固定在固定平台。本设备为全站仪提供工作平台后，可以实现自动监测盾构机的掘进姿态。随着盾构的推进，本设备可以快速、方便的转移至前方的固定点，直至隧道贯通。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明设备结构简单，安装位置灵活，操作简单方便，为盾构隧道内的全站仪提供了一个稳定且无遮拦的固定平台，保证了全站仪的测量精度，提高了盾构姿态控制效率，具有较好的经济效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的侧面示意图；

图2为本发明一优选实施例的正面示意图；

上图中标记1-9分别表示为：全站仪安置平台1、固定平台2、支撑柱3、中部固定横杆4、上部固定横杆5、连接杆6、固定螺母7、连接片8、固定装置9。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

以下实施例的工程情况：洛阳市轨道交通2号线某区间隧道：左线长度为1173.213m，右线长度1172.000m，隧道顶最小埋深约6.5m、最大埋深约14.2m。区间采用土压平衡盾构机进行施工，为控制盾构机掘进姿态，采用全站仪对盾构掘进过程进行实时监测。隧道中全站仪的使用需要固定设备为精确测量提供保障。

针对上述工程应用需求，本发明的实施例采用一种适用于盾构自动导向平台的可移动全站仪固定设备及固定方法为全站仪提供操作平台，保证了盾构姿态精准、高效的控制。

具体而言，参照图1、2所示，一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备包括：全站仪安置平台1、固定平台2、支撑柱3、中部固定横杆4、上部固定横杆5、连接杆6、固定螺母7、连接片8、固定装置9。在全站仪安置平台1的一侧设置有用于与全站仪相固定连接的固定平台2，另一侧通过设置一安装支架连接有用于连接盾构管片的固定装置9，固定装置9与安装支架之间构成转动配合连接，使全站仪安置平台1可相较于盾构管片转动。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，全站仪安置平台1采用长方形钢板。钢板短边一侧与两根支撑柱3固定连接，另一侧连接固定平台2。具体的，在一些实施例中，全站仪安置平台为大小为500mm×400mm，厚度为15mm的长方形钢板。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，固定平台2采用圆形钢板，圆形钢板中心安装一个固定螺栓。固定螺栓的尺寸与全站仪的螺栓孔相匹配，用于全站仪的固定。固定平台2与全站仪安置平台1固定连接。具体的，在一些实施例中，固定平台2为直径200mm，厚度12mm的圆形钢板。固定平台2的圆心距离全站仪安置平台1的长边200mm，短边120mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，支撑柱3采用等边角钢。等边角钢一边中部位置和上部位置分别开孔。中部位置开一个圆形孔洞，上部位置开一个圆形孔洞。等边角钢另一边靠近顶部位置开一个圆角矩形孔洞。角钢固定在全站仪安置平台1距离固定平台2较远的短边上，两边各一根，角钢一边与短边平行，另一边与短边垂直，底部与全站仪固定平台1竖直焊接。具体的，在一些实施例中，支撑柱3采用边长40mm，厚度5mm，长度300mm的等边角钢；其中部位置所开设的圆形孔洞的直径为30mm，圆形孔洞中心距离上边缘150mm；其上部位置所开设的圆形孔洞的直径为12mm，圆形孔洞中心距离上边缘20mm。圆角矩形孔洞的孔洞长50mm，宽12mm，孔洞中心距离上边缘100mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，中部固定横杆4采用空心钢管。钢管两侧端部位置各开两个圆孔，可供连接杆6贯穿钢管。中部固定横杆4横向穿过两根支撑柱3的中部圆形孔洞，架立在支撑柱3上，可以在支撑柱3上自由转动。具体的，在一些实施例中，作为中部固定横杆4的空心钢管的尺寸为外径28mm，壁厚2mm，长度400mm。钢管两端位置的圆孔的直径为11mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，上部固定横杆5采用圆柱形钢管。上部固定横杆横5向穿过两根支撑柱3的上部圆孔，架立在支撑柱3上，可以在支撑柱上3自由转动。上部固定横杆5与连接片8焊接固定，进而与固定装置9相连。具体的，在一些实施例中，作为上部固定横杆5的圆柱形钢管的尺寸为直径为10mm，长度为400mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，连接杆6采用圆柱形钢管。连接杆6外侧带有螺纹，可以与固定螺母7连接。连接杆6一端与固定装置9连接，另一端穿过支撑柱3的矩形孔洞和中部固定横杆4端部的圆形孔洞后与固定螺母7连接。具体的，在一些实施例中，作为连接杆6的圆柱形钢管的尺寸为直径10mm，长度300mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，固定螺母7采用与连接杆6直径、螺纹相匹配的普通六角螺母。螺母可以调节连接杆的伸入长度，从而调整仪器安置平台1的角度。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，连接片8采用矩形钢板。连接片8用于连接上部固定横杆5和固定装置9。连接片8的两条短边，一边与上部固定横杆5固定连接，另一边与固定装置9固定连接。连接片8距离连接杆6端部一定距离，两边各一块。具体的，在一些实施例中，作为连接片8的矩形钢板的长度30mm，宽度20mm，厚度2mm。连接片8距离连接杆6端部的距离为70mm。

如图1、2所示，在部分优选实施例中，固定装置9由一块矩形钢板、一个“凹”字型吊耳和一个“回”字型吊耳组成。“凹”字型吊耳和“回”字型吊耳分别与矩形钢板的两条短边固定连接，连接角度为145°。固定装置9可通过两端的吊耳与管片上的螺栓固定连接。具体的，在一些实施例中，作为固定装置9的矩形钢板的尺寸为长500mm，宽50mm，厚度5mm。“凹”字型吊耳长度150mm，宽度50mm，凹槽宽度30mm，深度130mm。“回”字型吊耳长度120mm，宽度50mm，孔洞直径30mm，孔洞中心距离“回”字型吊耳的外缘50mm。

在另一实施例中，本发明采用上述任一项实施例中的固定设备实现的适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定方法，具体可以参照以下步骤进行：

第一步：安装全站仪固定设备，具体的：

(1)利用扳手将盾构管片处的螺帽取下，让“回”字型吊耳的孔洞穿过管片处的螺栓。

(2)利用扳手将盾构管片另一边的螺帽取下，让“凹”字型吊耳内的凹槽对准管片处的螺栓。

(3)调整“回”字型吊耳和“凹”字型吊耳的位置，同时拧紧盾构管片处的螺帽。全站仪固定设备安装完毕。

第二步：调整全站仪安置平台1的角度，具体的：

(1)若全站仪安置平台1上仰，顺时针(向内)旋转连接杆6处的固定螺母7，同时将中部固定横杆4向管片内侧旋转，直至全站仪安置平台1基本水平。

(2)若全站仪安置平台1下俯，逆时针(向外)旋转连接杆6处的固定螺母7，同时将中部固定横杆4向管片外侧旋转，直至全站仪安置平台1基本水平。

第三步：安置全站仪，具体的：

(1)将全站仪提至全站仪安置平台1的固定平台2上方，使全站仪的螺栓孔对准固定平台中部的螺栓，平稳放下全站仪并旋转底座直至固定。

(2)利用全站仪自带的平衡装置调节全站仪的水平度，直至水平。

第四步：全站仪固定设备换站，具体的：

(1)旋转全站仪的底座使其脱离固定平台2，并取下全站仪。

(2)拧出管片处的两个螺栓，取下全站仪固定设备。

(3)重复第一步、第二步和第三步，直至隧道贯通。

本发明上述实施例的可移动全站仪固定设备及固定方法，该设备安装位置灵活，操作简单方便，且四周无遮拦，为全站仪提供了一个稳定、无遮拦的固定平台，从而保证全站仪测量精度，提高了测量效率，确保盾构机掘进过程中姿态的准确性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容，上述各较佳特征，可以在任一实施例中单独使用，在互不冲突的前提下，也可以任一组合使用。

Claims (10)

1.一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：包括全站仪安置平台，在所述全站仪安置平台的一侧设置有用于与全站仪相固定连接的固定平台，另一侧通过设置一安装支架连接有用于连接盾构管片的固定装置，所述固定装置与所述安装支架之间构成转动配合连接，使所述全站仪安置平台可相较于所述盾构管片转动。

2.根据权利要求1所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述安装支架包括两个支撑柱，所述支撑柱固定在所述全站仪安置平台上，所述两个支撑柱之间设置有中部固定横杆以及位于所述中部固定横杆上方的上部固定横杆，所述上部固定横杆和所述中部固定横杆与所述支撑柱之间构成轴孔配合使所述上部固定横杆和所述中部固定横杆可在所述支撑柱之间转动，所述上部固定横杆和所述中部固定横杆用于连接所述固定装置。

3.根据权利要求2所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述中部固定横杆的两侧端部分别连接有一连接杆，所述连接杆的一端通过固定螺母与所述中部固定横杆相连接固定，所述连接杆的另一端固定连接所述固定装置。

4.根据权利要求2所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述上部固定横杆连接有连接片，所述连接片固定连接所述固定装置。

5.根据权利要求2所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述固定装置包括一固定板，所述固定板的两侧分别设置有用于与盾构管片相连接固定的固定部。

6.根据权利要求5所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述固定部为“凹”字型吊耳和“回”字型吊耳。

7.根据权利要求2所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述支撑柱采用等边角钢，所述等边角钢一边中部位置和上部位置分别设有圆形孔洞，其中：

所述中部固定横杆横向穿过两根所述支撑柱的中部圆形孔洞，架立在所述支撑柱上并能在所述支撑柱上自由转动；

所述上部固定横杆横向穿过两根所述支撑柱的上部圆形孔洞，架立在所述支撑柱上并能在所述支撑柱上自由转动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备，其特征在于：所述全站仪安置平台采用长方形钢板，所述长方形钢板短边一侧与两根所述支撑柱固定连接，另一侧焊接所述固定平台；

所述固定平台采用圆形钢板，所述圆形钢板中心安装一个固定螺栓；所述固定螺栓的尺寸与全站仪的螺栓孔相匹配，用于全站仪的固定。

9.一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定设备；所述方法包括：

S1、将盾构管片处的螺帽取下，利用固定装置将全站仪安置平台固定安装到所述盾构管片上；

S2、粗调全站仪安置平台的角度，使其基本水平；

S3、将全站仪安装至所述全站仪安置平台上的固定平台上，并精调所述全站仪的水平度直至其水平。

10.根据权利要求9所述的一种适用于盾构自动导向的可移动全站仪固定方法，其特征在于：若全站仪安置平台上仰，顺时针旋转连接杆处的固定螺母，同时将中部固定横杆向盾构管片内侧旋转，直至所述全站仪安置平台基本水平；

若全站仪安置平台下俯，逆时针旋转连接杆处的固定螺母，同时将中部固定横杆向所述盾构管片的外侧旋转，直至所述全站仪安置平台基本水平。

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