盾构机姿态位置的检测和计算介绍

在隧道推进的过程中，由于空气温度差别的效应，必须独立于SLS-T系统定期对盾构机的姿态和位置进行检查。间隔时间取决于隧道的具体情况，在有严重的光折射效应的隧道中，每次检查的间隔时间应该比较短。

这些点在盾构机构建之前就已经定好位了，它们相对于盾构机的轴线有一定的参数关系。

在进行测量时，只要将特制的适配螺栓旋到M8螺母内，再装上棱镜即可。现在这些参考点的测量可以达到毫米级的精度。已知的坐标和测得的坐标经过三维转换，与设计坐标比较，就可以计算出盾构机的姿态和位置参数等。

用棱镜法来计算盾构机的姿态和位置，用洞内地下导线控制点，只要测出17个参考点中的任意3个点（最好取左、中、右三个点）的实际三维坐标（图6-34），就可以计算盾构机的姿态。对于以盾构机轴线为坐标系的局部坐标来说，无论盾构机如何旋转和倾斜，这些参考点与盾构机的盾首中心和盾尾中心的空间距离是不会变的，它们始终保持一定的值，这些值我们可以从它的局部坐标计算出来。

图6-34　测设三个目标系统(www.xing528.com)

假设我们已经测出左、中、右（8、11、16号）三个参考点的实际三维坐标，分别为（X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3），并设未知量为前点中心的实际三维坐标（X前，Y前，Z前）和后点中心的实际三维坐标（X后，Y后，Z后）。在以盾构机轴线构成的局部坐标系中，前点中心为坐标原点，坐标为（0，0，0），后点中心坐标为（-4.078，0，0）。从表6-7中也可以看出各参考点在局部坐标系中的坐标值。我们测出某一里程盾构机上三个参数点（8、11、16）的实际三维坐标分别见表6-7。

表6-7　盾构机姿态人工测量固定点坐标列表

从以上数据可以得知，在与对应里程上前点中心和后点中心设计的三维坐标比较后，就可以得出盾构机轴线与设计轴线的左右偏差值和上下偏差值，以及盾构机的坡度，这就是盾构机的姿态。

通过测量垂线在水平和垂直方向上的偏离值来求解盾构机前后点的姿态，盾构机的坡度=（L为盾体前后参考点连线长度）。根据测量平差理论可知，实际测量时，需要观测至少4个点位以上，观测的参考点越多，多余观测就越多，因此计算的精度就越高。比较VMT导向系统测得的盾构姿态值和人工检测的盾构姿态值，其精度基本上能达到±10 mm之内。