敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法
技术领域
1.本发明涉及tbm隧道施工技术领域，具体涉及一种敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法。
背景技术：2.在tbm隧道施工过程中，需要进行仰拱块的铺设工作，仰拱块铺设多采用人工铺设的方法，其中，仰拱块的定位精度影响到铺设效果的好坏，会对隧道的质量产生直接的影响，因此，需要在仰拱块铺设过程中对仰拱块进行精准定位。
3.但是，现有的仰拱块定位铺设方法多由人工放样的方式进行仰拱块的定位铺设，人工放样工序复杂、操作困难又需要精密的放样仪器，费时费力且需要施工人员具有较好的操作技术水平，另外，精密的放样仪器价格昂贵，提高了施工成本，因此需要一种省时省力、方便快捷且成本低、具有普遍性的仰拱块定位铺设方法。
4.公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：5.发明人通过研究发现：受定位方式的影响，仰拱块的定位精度直接影响了隧道成型的质量，但是现有的精密仪器成本较高，且受施工人员能力的限制，无法被没有接受过技术培训的隧道施工人员直接使用，因此，导致其无法被广泛应用，而采用激光指向仪定位，操作简单且方便快捷。
6.鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，通过激光指向仪、透光钢板上的透光孔和靶标三者的配合使用对待铺设的仰拱块进行精准定位，操作简单方便快捷。
7.根据本公开的一个方面，提供一种tbm施工仰拱块定位铺设，主要包括如下步骤：（1）在已铺设完成的仰拱块上安装激光指向仪和透光钢板，所述透光钢板上开设有透光孔；（2）打开所述激光指向仪调整激光束，使其与设计中线和设计坡度重合，测量所述激光指向仪相对于仰拱块顶面之间的高度差h并记录；（3）根据所述步骤（2）中测量并记录的高度差h调整所述透光钢板的高度，使所述激光指向仪发射的激光穿过所述透光钢板上开设的透光孔；（4）在待铺设的仰拱块上安装靶标，根据所述步骤（2）中的高度差h和设计中心、设计坡度调整所述靶标，使其中心点与待铺设仰拱块顶面的高度差为h，并使其中心点与设计中心、设计坡度重合；（5）将所述步骤（4）中安装并调整靶标后的待铺设仰拱块移动至铺设位置，使其与已铺设仰拱块对接，调整其位置，使所述激光指向仪发射的激光照射在所述靶标的中心点附近，完成仰拱块的铺设。
8.在本公开的一些实施例中，所述激光指向仪通过激光座安装在已铺设仰拱块中央
水沟内，位于已铺设仰拱块顶面的下方，且其外部设置有保护壳。
9.在本公开的一些实施例中，所述激光指向仪的电缆线通过所述已铺设仰拱块的横向泄水孔与外部连接，为所述激光指向仪提供电力。
10.在本公开的一些实施例中，所述透光钢板通过钢板座安装在已铺设仰拱块中央水沟内，位于已铺设仰拱块顶面的下方，所述钢板底座上设置有竖直滑道，以使所述透光钢板上下移动进行调整所述透光孔的上下位置，且所述竖直滑道滑动连接所述钢板底座，以左右移动进行调整所述透光孔的左右位置。
11.在本公开的一些实施例中，所述步骤（3）中，应在定位完成后固定所述透光钢板，以免在后续施工中所述透光钢板发生偏移造成施工误差。
12.在本公开的一些实施例中，所述靶标通过靶标底座安装在待铺设仰拱块上，位于待铺设仰拱块顶面的下方，且所述靶标的上部设置有用于测量所述待铺设仰拱块顶面水平度的水平尺，其中部设置有十字标，所述十字标的上下均标注有刻度，所述十字标的中点与设计中线重合。
13.在本公开的一些实施例中，所述透光钢板与激光指向仪之间的距离为40-60m。
14.在本公开的一些实施例中，在施工过程中，若出现激光无法透过所述透光的情况后，应及时重新进行定位激光束。
15.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本公开采用激光指向仪、透光钢板的透光孔、靶标三者的配合，利用激光指向仪发射激光通过透光孔照射在靶标中心点附近对待铺设钢板进行定位，本方法定位精度高、操作简单且方便快捷，省时省力又节约成本。
附图说明
16.图1为本技术一实施例中激光指向仪的安装示意图。
17.图2为图1中a部放大图。
18.图3为本技术一实施例中透光钢板的安装示意图。
19.图4为图3中b部放大图。
20.图5为本技术一实施例中靶标的安装示意图。
21.图6为图5中c部放大图。
22.图7为本技术一实施例的整体安装示意图。
23.图8为本技术一实施例的激光定位示意图。
24.图9为本技术一实施例的方法流程图。
25.以上各图中，1为激光指向仪，11为激光束，12为激光底座，13为保护壳，14为电缆线，2为透光钢板，21为透光孔，22为钢板底座，23为竖直滑道，3为靶标，31为十字标，32为水平尺，33为靶标底座，4为已铺设仰拱块段，41为已铺设仰拱块中央水沟，42为已铺设仰拱块顶面，5为待铺设仰拱块， 51为待铺设仰拱块中央水沟，52为待铺设仰拱块顶面。
具体实施方式
26.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附
图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术所涉及“第一”、“第二”等是用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所涉及“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
27.以下实施例中所涉及的单元模块（零部件、结构、机构）或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
28.本技术实施例通过提供一种敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，人工放样成本高且操作困难的技术问题，利用激光指向仪、透光孔、靶标三者的配合进行仰拱块的定位铺设，定位精度高且成本低，操作简单方便。
29.本技术实施例中的技术方案为解决上述现有人工放样成本高且操作困难的问题，总体思路如下：在已铺设完成的仰拱块上安装激光指向仪和透光钢板，所述激光指向仪发射的激光轨道与设计中线和设计坡度相对应，所述透光钢板与激光指向仪之间的水平距离为50m左右，所述透光钢板上设置有透光孔，并使所述激光指向仪发射的激光穿过透光孔。
30.在待铺设的仰拱块上安装靶标，使所述靶标的中心点在设计中线上，进行仰拱块的铺设，调整仰拱块的位置，保证所述激光指向仪发射的激光照射在所述靶标的中心点附近即可完成仰拱块的铺设。
31.为了更好的理解本技术技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
32.实施例一本例公开一种敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，参见图9，主要包括如下步骤：（1）在已铺设完成的仰拱块上安装激光指向仪1和透光钢板2，所述透光钢板2上开设有透光孔21；如图1和2所示，所述激光指向仪1通过激光束11座安装在已铺设仰拱块中央水沟41内，位于已铺设仰拱块顶面42的下方，且其外部设置有保护壳13；如图3和4所示，所述透光钢板2通过钢板座安装在已铺设仰拱块中央水沟41内，位于已铺设仰拱块顶面42的下方，所述钢板底座22上设置有竖直滑道23，以使所述透光钢板2上下移动进行调整所述透光孔21的上下位置，且所述竖直滑道23滑动连接所述钢板底座22，以左右移动进行调整所述透光孔21的左右位置；由于仰拱块上铺设有行车钢轨，无法将电缆线14布设与仰拱块的表面，因此，为保证电缆线14不受损，将所述激光指向仪1的电缆线14通过所述已铺设仰拱块的横向泄水孔与外部连接，为所述激光束11指向仪1提供电力。
33.（2）打开所述激光指向仪1调整激光束11，使其与设计中线和设计坡度重合，测量所述激光指向仪1相对于仰拱块顶面之间的高度差h并记录；（3）根据所述步骤（2）中测量并记录的高度差h调整所述透光钢板2的高度，使所述激光指向仪1发射的激光束11穿过所述透光钢板2上开设的透光孔21；应在定位完成后固定所述透光钢板2，以免在后续施工中所述透光钢板2发生偏移造成施工误差。此外，激光束11受空气折光影响可能会发生跳动，为保证光斑能够穿过透光孔21投射到前方靶标3上，将激光束11光斑调至合适大小（3cm左右）；透光孔21主要作用是监测激光束11的位移，如果激光束11偏离透光孔21较远，激光束11不能透过时测量组须重新测定激光束11位置，检查透光孔21位置。所述透光孔21与所述激光指向仪1之间的距离为50m左右，可根据现场情况适当
调整，距离靶标3没有特别要求，根据现场情况选择.（4）如图5和6所示，在待铺设的仰拱块上安装靶标3，根据所述步骤（2）中的高度差h和设计中心、设计坡度调整所述靶标3，使其中心点与待铺设仰拱块顶面52的高度差为h，并使其中心点与设计中心、设计坡度重合；所述靶标3通过靶标3底座安装在待铺设仰拱块上，位于待铺设仰拱块顶面52的下方，且所述靶标3的上部设置有用于测量所述待铺设仰拱块顶面52水平度的水平尺32，其中部设置有十字标31，所述十字标31的上下均标注有刻度，所述十字标31的中点与设计中线重合。
34.（5）将所述步骤（4）中安装并调整靶标3后的待铺设仰拱块5移动至铺设位置，使其与已铺设仰拱块对接，调整其位置，使所述激光指向仪1发射的激光束11照射在所述靶标3的中心点附近，完成仰拱块的铺设。重复步骤（4）和（5）即可继续进行仰拱块的施工，如图7和8所示，所述激光指向仪1发出激光束11，使激光束11与设计高度的设计中线和设计坡度相重合，穿过所述透光孔21投射到所述靶标3上，调整所述靶标3的中心使之与激光束11的中心重合，则所述靶标3的中心点必然位于设计中线和设计高度。如果激光束11出现偏差则不能投射至所述靶标3，可判定所述激光指向仪1或透光孔21发生较大位移，需要重新定位，避免了因激光位移造成定位错误。此外，施工过程中应时刻注意激光束11是否发生偏移，若发生偏移则需要重新进行定位。
35.以大瑞铁路高黎贡山隧道出口仰拱块铺设定位为例进行施工说明：首先由测量组人员在已铺设好的仰拱块上安装激光指向仪，然后对其位置进行调整，使其位于线路的设计中线上，并测量激光指向仪相对于仰拱面的高差。所述激光指向仪位置调整完毕后，在掘进方向大约50m且已铺设仰拱的位置处使用钢板底座安装透光钢板，通过所述钢板底座上的滑道对其上的透光孔进行位置调节，使激光正好透过所述透光孔，调整完成后对所述透光钢板进行固定。上述工作完成后，后续仰拱块铺设便无需测量人员再进行放样，铺设时只需现场工人，在检查激光能够准确穿过透光孔后，通过观察待安装仰拱块上靶标的激光位置对待安装仰拱块进行调整，使其最终位于正确的设计中线和高程。该隧道采用的预制仰拱块一环长度为1.8m，为了保证仰拱块铺设精度，在实际应用中，每安装一次激光指向仪允许指导前方50m（即30循环左右）的铺设施工，按此隧道正常掘进速度计算，测量人员三天对激光指向仪进行一次搬站就能完全满足现场施工要求，如果采用全站仪测量，每铺设一环仰拱块（1.8m）都需要进行现场放样，一天就需要近10次的测量工作，而且通过实地对比发现，两种方法在放样精度上无明显差别，目前该方法已在该项目全面使用，为项目节省了大量人力、物力的投入。
36.尽管已描述了本发明的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
37.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：1.一种敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在已铺设完成的仰拱块上安装激光指向仪和透光钢板，所述透光钢板上开设有透光孔；（2）打开所述激光指向仪调整激光束，使其与设计中线和设计坡度重合，测量所述激光指向仪相对于仰拱块顶面之间的高度差h并记录；（3）根据所述步骤（2）中测量并记录的高度差h调整所述透光钢板的高度，使所述激光指向仪发射的激光穿过所述透光钢板上开设的透光孔；（4）在待铺设的仰拱块上安装靶标，根据所述步骤（2）中的高度差h和设计中心、设计坡度调整所述靶标，使其中心点与待铺设仰拱块顶面的高度差为h，并使其中心点与设计中心、设计坡度重合；（5）将所述步骤（4）中安装并调整靶标后的待铺设仰拱块移动至铺设位置，使其与已铺设仰拱块对接，调整其位置，使所述激光指向仪发射的激光照射在所述靶标的中心点附近，完成仰拱块的铺设。2.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，激光指向仪通过激光座安装在已铺设仰拱块中央水沟内，位于已铺设仰拱块顶面的下方，且其外部设置有保护壳。3.根据权利要求2所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，所述激光指向仪的电缆线通过所述已铺设仰拱块的横向泄水孔与外部连接，为所述激光指向仪提供电力。4.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，透光钢板通过钢板座安装在已铺设仰拱块中央水沟内，位于已铺设仰拱块顶面的下方，所述钢板底座上设置有竖直滑道，以使所述透光钢板上下移动进行调整所述透光孔的上下位置，且所述竖直滑道滑动连接所述钢板底座，以左右移动进行调整所述透光孔的左右位置。5.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，在定位完成后固定所述透光钢板，以免在后续施工中发生偏移造成施工误差。6.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，靶标通过靶标底座安装在待铺设仰拱块上，位于待铺设仰拱块顶面的下方，且所述靶标的上部设置有用于测量所述待铺设仰拱块顶面水平度的水平尺，其中部设置有十字标，所述十字标的上下均标注有刻度，所述十字标的中点与设计中线重合。7.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，透光钢板与激光指向仪之间的距离为40-60m。8.根据权利要求1所述的敞开式tbm施工仰拱块铺设定位方法，其特征在于，在施工过程中，若出现激光无法透过所述透光的情况后，应及时重新进行定位激光束。
技术总结本发明公开了一种敞开式TBM施工仰拱块铺设定位方法，在已铺设完成的仰拱块上安装激光指向仪和透光钢板，所述透光钢板上开设有透光孔；打开所述激光指向仪调整激光束，使其与设计中线和设计坡度重合，并使所述激光指向仪发射的激光穿过所述透光钢板上开设的透光孔；在待铺设的仰拱块上安装靶标，并使所述靶标中心点与设计中心、设计坡度重合；将待铺设仰拱块移动至铺设位置，使其与已铺设仰拱块对接，调整其位置，使所述激光指向仪发射的激光照射在所述靶标的中心点附近，完成仰拱块的铺设。本公开采用激光指向仪、透光钢板的透光孔、靶标三者的配合，对待铺设仰拱块进行定位，定位精度高、操作简单且方便快捷，省时省力又节约成本。本。本。
技术研发人员：王建林 齐保伟 陈文明 刘创 张仕勇 马腾 朱照光 秦小鹏 王中 肖继东 夏纪敏 曹云锋 凡松林 彭胤 云华 晏强 乔锐 狄亚仑 赵哲 宁巍伟
受保护的技术使用者：中铁隧道股份有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
