盾构机自动导向定位的基本原理解析

地铁隧道贯通测量中的地下控制导线是一条支导线，它指示着盾构的推进方向，导线点随着盾构机的推进延伸。导线点通常建立在管片的侧面仪器台上和右上侧内外架设的吊篮上，仪器采用强制归心（图6-33）。

图6-33　全站仪强制归心(www.xing528.com)

为了提高地下导线点的精度，应尽量减少支导线点，拉长两导线点的距离（但又不能无限制地拉长），并尽可能布设近乎直伸的导线。一般两导线点的间距宜控制在150 m左右。

盾构机自动导向系统的姿态定位主要是依据地下控制导线点来精确确定盾构机掘进的方向和位置。

在掘进中盾构机的自动导向系统是如何定位的呢？它主要是根据地下控制导线上一个点的坐标（即X、Y、Z）来确定的，这个点就是带有激光器的全站仪的位置。全站仪将依照作为后视方向的另一个地下导线的控制点来定向，这样就确定了北方向，即方位角。再利用全站仪自动测出的测站与ALTU上小棱镜之间的距离和方位角，就可以知道ELS棱镜的平面坐标（即X、Y），利用三角高程测出ALTU棱镜的高程值（即Z）。激光束射向ALTU，ALTU就可以测定激光相对于ALTU平面的偏角。在ALTU入射点之间测得的折射角及入射角用于测定盾构机相对于隧道设计轴线（DTA）的偏角。坡度和旋转直接用安装在ALTU内的倾斜仪测量。这个数据大约每秒钟两次传输至控制用的计算机，通过全站仪测出的与ALTU之间的距离可以提供沿着DTA掘进的盾构机的里程长度。所有测得的数据由通信电缆或者无线传输至计算机，通过软件组合起来用于计算盾构机轴线上前后两个参考点的精确的空间位置，并与隧道设计轴线（DTA）比较，得出的偏差值显示在屏幕上。这就是盾构机的姿态，在推进时只要控制好姿态，盾构机就能精确地沿着隧道设计轴线掘进，保证隧道能顺利准确地贯通。