汕头市过海顶管自动测量系统的研究和实现.pdfVIP

第5卷第4集 V01．5，No．4 麴!生!Q旦 塾室型坌皇Q!量堇垄瘗旦堑过塞速金迨塞塞 Q!!：!竺! 汕头市过海顶管自动测量系统的研究与实现 潘国荣，陈晓龙，丁东强 (同济大学测量与国土信息工程系，上海200092) (现代工程测量国家测绘局重点实验室，上海200092) (上海基础工程公司研究所，上海200094) 摘要：文章针对汕头过海超长顶管工程的实际需求，提出并研发出一套拥有自主知识产权的、适用 于超长距离顶管施工的自动测量系统，整个测量过程在计算机的控制下自动运行，无需人工干预。按三台全 站仪为一个系统，每测量一次。只需3分钟。通过与人工测量结果的比较，该系统能够达到厘米级精度。汕头超 长顶管工程的顺利完成和成功应用，充分表明了该自动测量系统具有可靠性强、系统运行稳定、测量精度高 的特点，可以在恶劣的施工环境中正常运行。 关键词：自动测量，超长顶管，自动全站仪，准确贯通 一、概述 汕头市过海顶管工程位于汕头港海口海湾大桥上游，过海顶管全长2080米，管口径2 米，管壁厚2．2公分，属小口径超长距离(国内第一)顶管。南岸工作井采用圆形沉井结构， 29．75米，沉井为二阶内阶梯圆形结构。沉井设置“井”字形底梁，与刃脚结合将沉井底部分 为9个隔仓。钢顶管顶进至110米处将穿越长度12米的华能电厂灰池大堤块石基础；在顶进至 “7米处将进入长度为49米的中风化花岗岩岩层，需要在气压条件下爆破施工；在顶进到约 1500米处将进人中，粗砂层。本文针对该国内第一长度的小口径顶管施工，研究开发出了超长 距离顶管智能测量控制系统来引导施工，是进行顶管自动测量与导向的理想系统。系统以瑞 制下实施全自动的工作，无须人工干预。汕头市顶管自动测量与导向系统可完全自动的进行 采集、传输与处理顶管机头测点的三维数据。通过有线转换接口通讯，可实现远程监控管 理。从而实现了顶管施工监测的必威体育精装版最高境界——自动化、智能化。 二、顶管施工测量方法 顶管施工测量的任务是依据工作井内测设的导向短基线方向和高程，实时测量管前机头 后座中心的横向和竖向的偏值，指导机头向前推进的正确方向，使管子最终能与接收井内的 ．272· 数字测绘与GIS技术应用研讨交流金迨塞塞．．．．一．．——箜5卷 接收孔贯穿通过。顶管施工工艺是在管前机头用高压水枪冲击地层土使之成为泥浆并抽出， 工作井内由四个千斤顶，采用油泵液压加顶铁向前推进钢管，一节钢管顶完后焊接下一节钢 管，如此循环顶进。 每顶进一块顶铁即0．9米长(约10分钟)，就需要测量出顶管机头当前的位置，并与设计 管道轴线进行比较，求出机头当前位置的左右偏差(水平偏差)和上下偏差(垂直偏差)， 以引导机头纠偏。为保证顶管施工质量，机头位置偏差必须加以限制，因此纠偏要及时，做 到“随测随纠”。 目前国内顶管大都为短距离顶管，在工作井内，能与机头直接通视，因此测量机头的位 置比较简单，在工作井内安置经纬仪和水准仪，或激光指向仪，并在机头内安置测量标志， 就可以随时测量机头的位置及其偏差。但长距离的曲线顶管，受管道视距限制，始发井下测站 的仪器无法直接测量管道最前端机头位置，而必须用导线测量的方法在管道内逐站测量至机 头，以求出机头的位置偏差。顶管过程中，整条管道是移动前进的，管道内的导线点也是移动 的，因此在管道中进行人工导线测量作业条件差，操作困难，测量时顶管施工必须停止，占 用时间多，当进行3站的管道测量时，需要费时约2小时。每一次测量机头位置，和隧道或地 下铁道施工测量不同，都必须全程由工作井至机头逐站进行，人工测量的工作量就越来越大， 无法满足顶管快速纠偏的需要，解决超长顶管施工测量存在的问题必须改变人工测量的落后 方法，采用自动测量的技术。为此，必须研究开发顶管自动测量系统来指导施工。 三、自动全站仪及其二次开发技术 该系统的核心硬件是徕卡自动全站仪，本系统采用徕卡TcRPl20l型全站仪，该全站仪不 仅性能稳定而且测量精度高，其测角精度为l”，测距精度为lmm+2ppm。它可以长时间自动 地、连续地、高精度地对目标进行观测，具有以下几点适