盾构机姿态的人工测量原理
盾构姿态实时监控原理与方法
盾构姿态实时监控原理与方法盾构姿态实时监控是指在盾构施工过程中，通过各种传感器、监测仪器等设备对盾构机的姿态参数进行监测和记录，并将数据实时传输和显示，以确保盾构机在施工过程中的稳定性和安全性。
下面是盾构姿态实时监控的原理与方法的详细介绍：一、原理：盾构姿态实时监控主要基于传感器技术和数据传输技术。
通过安装在盾构机各个部位的传感器，收集和测量盾构机的姿态参数数据，并将数据通过数据传输技术传送给数据处理单元，经过数据处理和计算后，将结果实时显示在监控界面。
传感器技术主要包括加速度传感器、陀螺仪传感器、倾角传感器等，数据传输技术主要包括有线传输和无线传输两种。
二、方法：盾构姿态的实时监控主要包括以下几个方面的方法：1.传感器布置：根据盾构机的结构和施工需求，在盾构机的关键部位和重要部位安装各种传感器。
加速度传感器主要用于测量盾构机的加速度参数，包括垂直加速度和水平加速度；陀螺仪传感器主要用于测量盾构机的角速度参数；倾角传感器主要用于测量盾构机的倾角参数。
2.数据采集和处理：通过传感器采集到的姿态参数数据，经过模数转换、滤波处理以及数学计算等步骤，得到准确的姿态数据。
同时，基于数据采集系统还需开发一套数据处理软件，实现对数据的实时处理和分析。
一般情况下，数据采集和处理的过程可以通过相关的数学模型和算法实现。
3.数据传输和显示：通过数据传输技术将处理好的数据传输给监视人员。
传输方式可以采用有线传输或无线传输。
有线传输可以通过电缆等传输介质来实现；无线传输则可以通过无线电波、蓝牙、WIFI等技术来实现。
数据传输可采用本地传输或远程传输方式。
在数据显示方面，可以通过显示屏、计算机界面或移动终端等方式实时显示盾构姿态数据。
4.报警和保护：盾构姿态实时监控旨在保证盾构机的安全和稳定，因此，在姿态超出设定范围时，系统应能及时发出警报并采取相应的保护措施。
报警方式可以通过声音、光源等形式进行，保护措施可以通过停机、调整姿态等方式实现。
盾构机姿态人工测量方案
盾构机姿态人工测量方案由于ELS靶被送往德国进行例行的检修，大汉盾构区间右线暂时无法使用SLS-T 导向系统，为保证盾构日常掘进的需要，确保盾构机按设计轴线前进，拟采用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态，以指导盾构机的掘进。
以下对盾构机姿态的人工测量方案进行说明：§1原理盾构机在出厂时，开发SLS-T导向系统的VMT公司就根据盾构机的设计与加工尺寸，在盾构机中体的隔板上布置了12～16个测点，所有的测点都在出厂前详细测设了每一个测点与刀盘中心的相对位置。
盾构机姿态人工测量就是利用人工直接采用控制导线的测量办法详细测出这些测点中的部分点位的绝对坐标，然后根据测点与刀盘中心的空间关系，反算出刀盘中心坐标，最后根据设计线路参数与刀盘中心的绝对坐标的空间关系推算出盾构机的三维控制姿态。
§2适用范围2.1盾构机始发姿态测量盾构机始发姿态便是由人工测量出的盾构机姿态。
盾构机始发定位时需精确测定ELS靶相对于盾构机主机的相对位置关系，其方法便是根据人工测量出的盾构机姿态，在SLS-T导向系统的微机中调整ELS靶的位置参数，以改变微机上显示的盾构机姿态，当盾构机上显示的姿态与人工测量出的盾构机姿态一致时，便可认为当前ELS靶的位置参数是正确的，ELS靶始发定位调试顺利完成。
2.2对S L S-T导向系统的复核在掘进施工中，利用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态，与SLS-T导向系统显示的盾构机姿态进行比较，来复核导向系统的测量成果。
2.3盾构掘进施工测量利用人工测量出的盾构机姿态可指导盾构机的掘进施工，保证盾构机按设计轴线前进。
盾构掘进施工中，人工测量盾构机姿态的测量频率为每环1次。
§3实例以大汉盾构区间右线所用的S180盾构机为例，盾构机中体的隔板上布置了12个测点，这些测点与刀盘中心的相对位置如下表：3.1右线始发姿态测量在始发姿态测量时利用控制导线测出的测点绝对坐标见下表：根据这些测点与刀盘中心的位置关系，推算出刀盘中心的绝对坐标，然后根据刀盘中心绝对坐标和隧道设计中线的空间关系推算出盾构机始发姿态如下：刀盘(mm) 后体(mm) 趋势(mm/m) 里程(m)水平方向-12.7 43.4 12 15883.9569竖直方向31.7 31 0旋转：0.6mm/m 坡度：-1.9mm/m3.2当前盾构机姿态测量利用控制导线测出的当前测点的绝对坐标见下表：根据这些测点与刀盘中心的位置关系，推算出刀盘中心的绝对坐标，然后根据刀盘中心绝对坐标和隧道设计中线的空间关系推算出盾构机当前姿态如下：刀盘(mm) 后体(mm) 趋势(mm/m) 里程(m)水平方向27 26 0 15705.102竖直方向11 4 1旋转：－4 mm/m 坡度： 5 mm/m§4测量仪器与测量精度所用仪器为徕咔TCA1103全站仪采用此方法进行人工测量，测量精度可以达到如下标准：平面偏差±5mm；高程偏差±5mm；纵向坡度偏差1‰；盾构机旋转偏差1‰；盾构机刀盘里程偏差±10mm。
盾构机姿态人工测量方案
盾构机姿态人工测量方案由于ELS靶被送往德国进行例行的检修，大汉盾构区间右线暂时无法使用SLS-T 导向系统，为保证盾构日常掘进的需要，确保盾构机按设计轴线前进，拟采用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态，以指导盾构机的掘进。
以下对盾构机姿态的人工测量方案进行说明：§1原理盾构机在出厂时，开发SLS-T导向系统的VMT公司就根据盾构机的设计与加工尺寸，在盾构机中体的隔板上布置了12～16个测点，所有的测点都在出厂前详细测设了每一个测点与刀盘中心的相对位置。
盾构机姿态人工测量就是利用人工直接采用控制导线的测量办法详细测出这些测点中的部分点位的绝对坐标，然后根据测点与刀盘中心的空间关系，反算出刀盘中心坐标，最后根据设计线路参数与刀盘中心的绝对坐标的空间关系推算出盾构机的三维控制姿态。
§2适用范围2.1盾构机始发姿态测量盾构机始发姿态便是由人工测量出的盾构机姿态。
盾构机始发定位时需精确测定ELS靶相对于盾构机主机的相对位置关系，其方法便是根据人工测量出的盾构机姿态，在SLS-T导向系统的微机中调整ELS靶的位置参数，以改变微机上显示的盾构机姿态，当盾构机上显示的姿态与人工测量出的盾构机姿态一致时，便可认为当前ELS靶的位置参数是正确的，ELS靶始发定位调试顺利完成。
2.2对S L S-T导向系统的复核在掘进施工中，利用人工测量的办法测量出盾构机当前的姿态，与SLS-T导向系统显示的盾构机姿态进行比较，来复核导向系统的测量成果。
2.3盾构掘进施工测量利用人工测量出的盾构机姿态可指导盾构机的掘进施工，保证盾构机按设计轴线前进。
盾构掘进施工中，人工测量盾构机姿态的测量频率为每环1次。
§3实例以大汉盾构区间右线所用的S180盾构机为例，盾构机中体的隔板上布置了12个测点，这些测点与刀盘中心的相对位置如下表：3.1右线始发姿态测量在始发姿态测量时利用控制导线测出的测点绝对坐标见下表：根据这些测点与刀盘中心的位置关系，推算出刀盘中心的绝对坐标，然后根据刀盘中心绝对坐标和隧道设计中线的空间关系推算出盾构机始发姿态如下：刀盘(mm) 后体(mm) 趋势(mm/m) 里程(m)水平方向-12.7 43.4 12 15883.9569竖直方向31.7 31 0旋转：0.6mm/m 坡度：-1.9mm/m3.2当前盾构机姿态测量利用控制导线测出的当前测点的绝对坐标见下表：根据这些测点与刀盘中心的位置关系，推算出刀盘中心的绝对坐标，然后根据刀盘中心绝对坐标和隧道设计中线的空间关系推算出盾构机当前姿态如下：刀盘(mm) 后体(mm) 趋势(mm/m) 里程(m)水平方向27 26 0 15705.102竖直方向11 4 1旋转：－4 mm/m 坡度： 5 mm/m§4测量仪器与测量精度所用仪器为徕咔TCA1103全站仪采用此方法进行人工测量，测量精度可以达到如下标准：平面偏差±5mm；高程偏差±5mm；纵向坡度偏差1‰；盾构机旋转偏差1‰；盾构机刀盘里程偏差±10mm。
盾构姿态人工测量方法
盾构姿态人工测量方法盾构姿态的人工测量方法是指通过人工手段对盾构机械的姿态进行测量和调整。
盾构机械是隧道掘进工程中的主要设备，准确的姿态调整对于确保工程质量和安全至关重要。
本文将介绍盾构姿态的常用人工测量方法，包括螺旋仪法、测距法和传感器法。
1.螺旋仪法螺旋仪法是最为常用的盾构姿态测量方法之一、该方法基于螺旋测量原理，通过螺旋仪仪器的安装和使用，能够准确测量盾构机械在隧道断面的平面位置和高程位置。
螺旋仪法需要在盾构机械上安装螺旋仪仪器，并对仪器进行校准和调整，以确保测量结果的准确性。
在工程施工过程中，通过定期测量和校正，可以实时监测盾构机械的姿态，及时调整和纠正。
2.测距法测距法是另一种常用的盾构姿态测量方法。
该方法通过测量盾构机械前后端的距离差异，来判断其姿态的平衡情况。
测距法需要在盾构机械的前后部分安装测距仪，测距仪能够准确测量前后端的距离，并将数据传输给中央控制系统进行判断和处理。
通过不断的测量和调整，可以实现盾构机械的姿态平衡和减小误差。
3.传感器法传感器法是较为先进和精确的盾构姿态测量方法。
该方法通过在盾构机械上安装多个传感器，以实时感知盾构机械的运动姿态。
这些传感器包括加速度计、陀螺仪、倾角传感器等，能够测量盾构机械的加速度、角速度和倾角等数据。
传感器法通过将这些数据传输给中央控制系统，并与预设值进行比对和分析，从而判断盾构机械的姿态情况。
传感器法具有高效、精确和可靠的特点，尤其适用于复杂工程环境和高精度要求的盾构施工。
在盾构姿态人工测量方法的选择和应用中，需要综合考虑实际工程要求、测量精度和施工效率等因素。
不同的方法有不同的特点和适用范围，工程师需要根据实际情况进行选择和调整。
此外，为了保证测量结果的准确性和可靠性，还需要定期对测量设备进行校准和维护，并采取适当的措施对环境因素进行补偿和校正。
通过科学有效的测量方法，可以实现盾构机械的准确姿态控制，提高施工质量和安全性。
盾构机姿态的人工测量原理
( )
偏差。 1 ） 在圆曲线隧道上掘进时 ①设盾首平面偏差的曲线改正为 ε 盾首 ， 如图 3 ，根据三 角形余弦定理有： a2 + R2 － ( R + ε 盾首 ) 2 b b /2 = cos ( π － γ ) = ， cosγ = 2 aR R 2R 2 由此，可以推出： ε 盾首 + 2 Rε 盾首 = a × （ a + b） ， 因为 ε 盾首 远 小于 R，故有： a × ( a + b) 2 Rε 盾首 = a × ( a + b ) ε 盾首 = （ 5） 2R ②设盾尾平面偏差的曲线改正为 ε 盾尾 ， 如图 3 ，根据三 角形余弦定理有：
第 36 卷第 3 期 2011 年 05 月
测绘科学 Science of Surveying and Mapping
Vol. 36 No. 3 May
盾构机姿态的人工测量原理
黄小斌 ① ，区兆铭 ① ，张永超 ② ，蒋样明 ③
（ ①浙江省大成建设集团有限公司， 杭州 310012 ； ②成都市国土规划地籍事务中心， 成都 610074 ； ③中国科学院遥感应用研究所，北京 100101 ） 【摘 要】 本文针对地铁隧道盾构法施工中盾构机的导向方法，提出盾构机姿态的人工测量原理，通过在 Excel 中 编辑的盾构掘进姿态解算程序来计算盾构机的实时掘进姿态，及时指导盾构机纠偏，确保盾构机按照设计的线路 进行掘进。 【关键词】 城市地铁； 盾构机姿态； 人工测量原理 【中图分类号】 U45 ； TP31 【文献标识码】 A 【文章编号】 10092307 （ 2011 ） 03002504
主要参数定义： 设前尺到盾首的水平距离为 a，前、后 尺的水平距离为 b，后尺到盾尾的水平距离为 c，前尺底部 后尺底部中心到盾构 中心到盾构机中心的垂直距离为 L 前尺 ， L ， 后尺平面 机中心的垂直距离为 后尺 前尺平面偏差为 δ 前尺 ， 偏差为 δ 后尺 ，盾首平面偏差为 δ 盾首 ，盾尾平面偏差为 δ 盾尾 ， 盾首垂直偏差为 h 盾首 ，盾尾垂直偏差为 h 盾尾 。 这里分为盾 构机平面偏差和垂直偏差两个方面来考虑 。 3. 1 盾构机平面偏差 根据盾构机后尺安装位置的不同，我们分为后尺在盾 尾内和后尺在盾尾外两种情况来考虑 。 3. 1. 1 后尺在盾尾内 我们先计算前、后尺的平面偏差。 3. 1. 1. 1 前尺平面偏差 δ 前尺 = S 前尺 × tanβ 前尺 － L 前尺 × sin ( θ 回转 － θ 初始 ) （ 1 ） 式中： S前尺 为经纬仪到前尺中心的设计距离，且： S前尺 = 其中： ( x经纬仪 ， － x前尺 ) 2 + ( y经纬仪 － y前尺 ) 2 ， y经纬仪 ) 为经 纬仪坐标，( x 前尺 ， y 前尺 ) 为前尺中心设计坐标。 这里需要指
盾构施工人工测量与自动测量的方法分析
盾构施工人工测量与自动测量的方法分析摘要：盾构施工中的掘进方向控制和高程控制直接决定了工程项目的质量、成本以及安全性，因此就需要在盾构施工中要采用可靠的技术测量这些关键的参数。
目前主要利用自动测量方法监控盾构机的实时姿态和掘进方向，同时利用人工方式加以检验，提高测量的可靠性。
研究以上两种测量路径的基本实现原理，并分析了其具体应用场景。
关键词：盾构施工；人工测量；自动测量；方法引言：在盾构施工中，自动测量方法可实时显示测量结果，实现全程监控，人工测量在效率上有所欠缺，通常只能在施工暂停的间隙开展人工测量，但这两种测量方式在盾构掘进控制中都是不可缺少的技术，二者要实现相互配合，全面提高盾构测量的可靠性和准确性，对这两种测量方式开展研究具有重要的工程指导意义。
1.测量在盾构施工中的重要性盾构机在地铁、高铁以及其他地下工程的施工中发挥着非常关键的作用。
以最常见的地铁施工为例，盾构机呈现出掘进效率高、安全风险可控、环境扰动小等一系列技术优势。
但地下掘进施工的关键是控制好方向，地铁线路要按照设计图纸经过多个站点，相邻站点之间尽可能保持直线，这样可减少路线整体长度、降低车站和线路的建造成本以及提高工程效率。
盾构机械在地下空间作业，方向测量是非常关键的一道工序，并且伴随着整个掘进过程。
一旦放线测量失误，整体的掘进线路就会发生偏移，盾构机械的瞬时位置是测量过程中的关键因素，测量的基本原理是在盾构机的特定位置设置专门的检测参考点，然后使用专业化的工具测量其位置变化，借此来实现盾构方向的全程控制[1]。
1.盾构施工测量方法分类（一）盾构施工人工测量方法第一，标尺测量。
这种测量工具可用于检测盾构机的管片是否存在偏差的问题。
在盾构机内部设置有专门的参考坐标，其位置位于盾尾内壳的铝合金尺上，利用水平标尺测量贴在其表面的三维坐标，获得数据之后，根据测量点与盾构机头部和尾部的距离关系，即可计算出其当前是否存在首尾方向上的偏差，这种方法在弯曲度较大的盾构作业中难以发挥作用，更加适用于直线段的测量，但整体精度偏低。
盾构测量知识点总结
盾构测量知识点总结盾构是一种在地下挖掘隧道的机械设备，广泛应用于城市地铁、地下管线等工程中。
盾构测量是盾构施工中不可或缺的一个环节，它负责确定隧道的位置、方向和姿态，确保盾构在地下进行准确、安全的施工。
在盾构测量中涉及到很多基本概念、原理和技术，下面就盾构测量的知识点进行总结分析。
一、盾构测量基本概念1. 盾构测量的定义盾构测量是指利用测量技术手段对盾构进行控制和监测。
它是盾构施工中的重要环节，主要包括盾构的导向、水平、垂直和姿态控制。
盾构测量的目的是确保盾构在地下进行准确、安全的施工。
2. 盾构测量的作用盾构测量的作用主要包括以下几方面：（1）确定盾构的位置、方向和姿态。
（2）监测盾构的变形、位移和姿态变化。
（3）调整和控制盾构的导向、水平和垂直度。
（4）确保盾构在地下进行准确、安全的施工。
3. 盾构测量的方法盾构测量主要包括以下几种方法：（1）导向测量：用于确定盾构的位置和方向。
（2）水平测量：用于控制盾构的水平度。
（3）垂直测量：用于控制盾构的垂直度。
（4）姿态测量：用于控制盾构的姿态。
二、盾构测量原理1. 盾构测量的基本原理盾构测量的基本原理是利用测量仪器和设备对盾构进行控制和监测。
它主要包括以下几个方面的原理：（1）测量原理：利用测距仪、角度仪等测量仪器对盾构进行定位和测量。
（2）控制原理：利用控制系统对盾构的位置、方向和姿态进行调整和控制。
（3）监测原理：利用监测系统对盾构的变形、位移和姿态变化进行监测和分析。
2. 盾构测量的误差分析盾构测量中存在着不可避免的误差，主要包括以下几种误差：（1）仪器误差：由于测量仪器本身的精度和稳定性导致的误差。
（2）环境误差：由于地下环境、地质条件等因素导致的误差。
（3）操作误差：由于人为操作不当导致的误差。
（4）系统误差：由于盾构控制系统本身的误差导致的误差。
盾构测量的误差分析对于准确测量和控制盾构非常重要，需要采取相应措施来减小误差并提高测量精度。
盾构姿态人工测量方法
盾构姿态人工测量方法盾构机是一种用于地下隧道建设的工程机械设备。
在盾构机施工过程中，准确测量盾构机的姿态对于确保隧道建设质量和安全至关重要。
本文将介绍几种常见的盾构姿态人工测量方法。
1.简单水平仪法简单水平仪法是一种简单直观的盾构姿态测量方法。
测量时，将水平仪固定在盾构机上，通过观察水平仪中的气泡来判断盾构机是否水平。
然而，这种方法只适用于检测盾构机是否水平，无法测量盾构机的倾斜角度。
2.三角仪法三角仪法是一种基于图形几何原理的盾构姿态测量方法。
测量时，可以借助三角板、直角镜等工具，通过观察盾构机与参考平面之间的角度来进行测量。
该方法需要使用角度计算公式进行计算，相对比较繁琐，且对测量人员的眼力要求较高。
3.激光测距法激光测距法是一种利用激光器测量距离的盾构姿态测量方法。
该方法借助激光测距仪，将激光束与参考平面进行垂直对准，利用激光器显示的距离值来测量盾构机与参考平面之间的倾斜角度。
该方法操作简便，测量准确可靠。
4.加速度计法加速度计法是一种利用加速度计测量盾构姿态的方法。
加速度计是一种能够测量物体加速度的装置，通过捕捉盾构机的加速度来推导出盾构机的姿态。
该方法常用于现代盾构机中，精度较高，但需要精确的传感器和数据处理系统。
5.摄像测量法摄像测量法是一种利用摄像机进行远程测量的方法。
在盾构机上安装摄像机，通过对拍摄的图像进行处理，可以获取盾构机姿态信息。
该方法无需人工干预，操作简单，但对于图像处理技术要求较高。
综上所述，盾构姿态人工测量方法有简单水平仪法、三角仪法、激光测距法、加速度计法和摄像测量法等。
在实际应用中，可以根据具体情况选择适合的测量方法，以确保盾构机施工的质量和安全。
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【中图分类号】U45;TP31
【文献标识码】A 【文章编号】1009-2307（2011）03- -
Manual measurement principle of tunnel boring machine attitude
Abstract: The paper put forward the manual measurement principle of tunnel boring machine attitude
环的大里程到盾尾的距离不是一个固定值，因为我们每环推进的距离都不一样，但是都在 1.2m 左右
（杭州地铁隧道盾构采用 1.2m 管片），一般我们是在盾构机出洞拼装负环管片时测出拼装环的大里 程到盾尾的距离，根据测得的几个距离取平均作为每推进一环后拼装环的大里程到盾尾的距离[4]。
3 人工测量姿态解算原理
1 引言
盾构法施工具有速度快、安全高、质量好、对周围环境影响小等优点,已越来越多地在城市地铁
隧道施工中得到应用[1]。盾构法施工的关键就是依据地下导线点精确确定盾构机掘进的方向和位置,
确保盾构机按照设计的线路进行掘进。目前，在国内盾构法施工中，盾构机的导向方法既有人工测
量法，也有自动导向法。自动导向法中的导向系统多为国外开发，价格昂贵，且系统的核心原理通
仪到前尺中心的设计方位角。
( ) L前尺 × sin θ回转 − θ 初始 为考虑盾构机回转角对前尺平面偏差的影响，其中：θ回转 为测量时盾构
机的回转角,θ初始 为零位测量时盾构机的初始回转角。
3.1.1.2 后尺平面偏差
( ) δ后尺 = S后尺 × tan β后尺 − L后尺 × sin θ回转 − θ初始
( 其中： x 经纬仪
,
y 经纬仪
)
Hale Waihona Puke 为经纬仪坐标，(x 前
尺
,
y 前尺
)
为前尺中心设计坐标。这里需要指出的是，在计
算前尺中心设计坐标时,根据拼装环的大里程、拼装环的大里程到盾尾的距离以及前尺到盾尾的距离 可以计算每推进一环后前尺的里程,然后根据地铁隧道设计线路平曲线要素计算前尺设计坐标；另外 在观测尺底部中心水平角时，有时会因为通视原因不能观测到尺的中心，则可以观测尺上的左右各 10cm 的刻画标记底部或者是尺的左右两侧底部，然后根据经纬仪到前尺或后尺的设计距离反算经纬 仪到尺中心的水平角，代人到盾构掘进姿态解算程序中进行计算。
timely guidance for correcting tunnel boring machine, and ensure the tunnel boring machine tunneling
along the designed circuit. Key words: urban subway; tunnel boring machine attitude; manual measurement principle HUANG Xiao-bin①, OU Zhao-ming①, ZHANG Yong-chao② ,JIANG Yang-ming③(①Zhejiang Dacheng
成都 610074；③中国科学院遥感应用研究所，北京 100101）
【摘 要】本文针对地铁隧道盾构法施工中盾构机的导向方法，提出盾构机姿态的人工测量原理，
通过在 Excel 中编辑的盾构掘进姿态解算程序来计算盾构机的实时掘进姿态，及时指导盾构机纠偏，
确保盾构机按照设计的线路进行掘进。
【关键词】城市地铁；盾构机姿态；人工测量原理
程序来计算盾构机的掘进姿态，及时指导盾构机纠偏，确保盾构机按照设计的线路进行掘进。
2.1 前、后尺的安装定位
前、后尺在安装前，必须先进行盾构机的零位测量，即确定盾构机出洞前的轴线方位角以及盾
首、盾尾中心的三维坐标。在前、后尺安装时，先要选择合适的位置，就小松盾构机而言，一般前
尺安装在支撑环上部，后尺安装在螺旋机上自制的门式角铁架上，但实际操作时要视盾构机的结构
2R
c)
（8）
3.2 盾构机垂直偏差 盾构首尾垂直偏差的计算原理比较简单，其方法是通过经纬仪读取前、后尺底部中心的天顶距
常不对外公开；人工测量法原理简单，且测量时只需要一台电子经纬仪。本文结合盾构法施工的实
际情况，主要介绍盾构机姿态的人工测量原理及其解算方法。
2 人工测量原理简介
盾构机姿态的人工测量原理是利用安装在管片顶部小吊篮上采用强制归心的电子经纬仪测出安
装在盾构机上的前、后尺底部中心的水平角和天顶距[2,3]，通过在 Excel 中编辑的盾构掘进姿态解算
如图 4 ，我们可以得出：后尺在盾尾外时的前、后尺平面偏差计算与公式（1）、（2）一样。直 线隧道上盾构掘进时的盾首平面偏差与前面的推导公式（3）一样。这里只需计算盾尾平面偏差。
1）盾尾平面偏差
( ) ( ) 如图 4，根据三角形原理有：tanθ = δ后尺 − δ前尺 b ， tanθ = δ后尺 − δ盾尾 c 由此，可以推出：
定位后，精确测定其底部中心的三维坐标，确保其安装位置的准确。
图 1 水平尺示意图
2.2 盾构机出洞前的准备工作
盾构机出洞前，要精确测量盾构机的有关数据及参数，如：盾构机的长度、半径，前尺到盾首
的水平距离，后尺到盾尾的水平距离，前、后尺的水平距离以及前、后尺底部中心到盾构机中心的
垂直距离以及每推进一环后拼装环的大里程到盾尾的距离。这里需要指出的是，每推进一环后拼装
( ) ( ) δ盾首 = δ 前尺 − a b × δ 后尺 −δ 前尺
（3）
3.1.1.4 盾尾平面偏差
( ) ( ) 如图 2，根据三角形原理有：tanθ = δ 后尺 −δ 前尺 b ，tanθ = δ盾尾 − δ后尺 c
( ) δ盾尾 = δ后尺 +(c b)× δ后尺 − δ前尺
（4）
Construction Group Co., Ltd., Hangzhou 310012, China; ②Chengdu Cadastral Land-use Planning Center, Chengdu 610074, China，③Institute of Remote Sensing Applications, CAS, Beijing 100101, China)
设盾尾平面偏差的曲线改正为
ε
′
盾尾
，如图
5，根据三角形余弦定理有：
( ) c2 + R2 −
cosφ =
R
−
ε
′
盾尾
2
， cosφ = b 2 =
b
2cR
R 2R
由此，可以推出：
ε
′
盾尾
2
−
2
Rε
′
盾尾
=
c × (c
−
b)，
因为
ε
′
盾尾
远小于
R，故有：
−2Rε
′
盾尾
=
c × (c
−
b)
⇒
ε
′
盾尾
=
c × (b −
for the oriented approach of the tunnel boring machine in Metro tunnel shield construction. It used the
shield attitude solver in Excel to calculate the real-time tunnel boring machine attitude. It could be the
而定。前、后尺采用 50cm×5 cm×0.5cm（长、宽、厚）的铝板并在上面刻画红黑刻度以便于读数
（如图 1 ）,另外我们在尺中心两侧各 10cm 处也做一标记。在前、后尺安装定位时，先用全站仪在
上面选择的合适位置精确放出盾构机的中心，并使得尺的中
心落在盾构机的中心轴线上且尺水平放置。待前、后尺安装
( ) β前尺 为经纬仪到前尺中心方位角实测值与设计值之差，且：β前尺 = α仪器 + α前尺 -α前尺设计 ，其中：
α仪器 为仪器到后视点的方位角；α前尺 为经纬仪前尺读数，我们的观测方法是：经纬仪整平后，对准 后视点置零，然后顺时针旋转仪器对准前尺底部中心读数，即盾构前进方向的左角；α前尺设计 为经纬
( ) ( ) δ盾尾 = δ 后尺 − c b × δ 后尺 −δ 前尺
（7）
图 4 盾构掘进示意图（后尺在盾尾外） 图 5 盾构掘进曲线改正示意图（后尺在盾尾外）
2）曲线改正
如图 5 盾构掘进曲线改正示意图（后尺在盾尾外），类似前面的推导方法，我们可以得出，盾首
平面偏差的曲线改正与前面的推导公式（5）一样。这里只需计算盾尾平面偏差的曲线改正。
网络出版时间：2010-10-20 19:20 网络出版地址：/kcms/detail/11-4415_p.20101020.1920.007.html
盾构机姿态的人工测量原理
黄小斌①，区兆铭①，张永超②，蒋样明③
（①浙江省大成建设集团有限公司，杭州 310012；②成都市国土规划地籍事务中心，
（2）
( ) ( ) 式中： S后尺 为经纬仪到后尺中心的设计距离，且： S后尺 = x经纬仪 − x后尺 2 + y经纬仪 − y后尺 2 ，
其中：
(
x 后尺
,
y 后尺
)
为后尺中心设计坐标，其计算方法类似于前尺中心设计坐标的计算方法。
( ) β后尺 为经纬仪到后尺中心方位角实测值与设计值之差，且：β后尺 = α仪器 + α后尺 -α后尺设计 ，其
=
a × (a
+ b) ⇒
ε 盾首
=
a ×(a + b)
2R