盾构测量自动导向系统
盾构测量自动导向系统
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价格
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最终结论
结论一：技术、功能、硬件方面两套系统差别甚微； 结论二：售后服务，米度系统更有保障； 结论三：价格，米度系统比VMT系统便宜60万元人民币；
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免费服务：2年，之后收取合理的人工费用 服务响应：12小时内 服务范围：系统本身，其他隧道测量技术咨询 硬件备用：提供终身硬件免费备用服务 系统软件：终身免费升级
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供电系统
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220VAC供电 全站仪附近必须提供220VAC电源 全站仪周围布设有电力线缆 安装、日常使用需布设线缆，一是耗费 时间，二是线缆在现场容易被扯断。
大容量电池供电。 电池续航时间：3~5天 全站仪附近无须提供220VAC电源 全站仪周围不须布设线缆
输入的参数直观易懂
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系统功能
中线计算 – 比较结论
比较项目 输入 平面偏移 垂直偏移 适应设计情况 难度 VMT 元素法 独立输入 独立输入 适应全国地铁设计 简单 米度 元素法 独立输入 独立输入 适应全国地铁设计 简单
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力信 RMS-D 盾构自动导向系统 技术手册
RMS-D盾构自动导向系统技术手册1. 前言 (2)2. 系统概述 (2)3. 测量原理 (3)3.1RMS-D系统测量测量原理------------------------------------------------------------33.2人工测量原理---------------------------------------------------------------------------34. RMS-D自动导向系统与人工测量原理精度比较 (4)5．同其他测量系统的比较 (5)6. RMS-D导向系统的特点 (5)7. 系统组成 (6)8. RMS-D软件 (8)8.1三个模块所实现的功能---------------------------------------------------------------88.1.1 数据准备模块----------------------------------------------------------------------88.1.2 历史查询模块----------------------------------------------------------------------98.1.3 自动导向模块--------------------------------------------------------------------109. 重要测量步骤介绍 (16)10. 应用简介 (16)1. 前言随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域中。
盾构施工方法与其它非开挖法相比有着无可比拟的优越性，主要体现在三个方面：一是安全，在施工过程中可以通过计算机控制机械施工，安全可靠，减少了在地下人工掘进隧道时的风险；二是速度快，比普通的矿山法施工快的多；三是质量好，盾构施工采用机械化施工，在质量上可以做到经久耐用。
盾构新型自动导向测量系统研究
为保 障地 铁 隧道施 工 中盾 构机 的 导 向精度 ， ２ ０ 世纪９ Ｏ 年 代初 我 国施 工 人
员 已经掌 握 了一 套人 工测 量 、 计 算盾 构 姿态 的有 效方 法 。这 套 方法 虽 然 随测
量仪 器 升级换 代 有 了很 多变 化 ， 仍然 是 隧道 施工 的 必要 和不 足
序号 冉动涮量方法 优势 不 足
近年 来 ， 为 了实现 城 市 地 下隧 道 施工 的高 效率 及 安全 性 ， 我 国 盾构 掘 进 机的 自动 化技 术 得到 了发 展 。 目前 ， 大 多数城 市 地铁 隧 道施 工采 用 盾构 机 施 工 。盾构 机地 下 施工 与地 面施 工 不 同 ， 无法 用前 方导 向标识 和 周 围相对 位 置 标识 以 及卫 星遥 感测 量 定位 取得 行进 导 向 ， 需要 由始发 井 地面 已 知坐标 点通
１ ． ２ 现 有盾 构 自动 导 向 系统 的 原理 和 不足
２ ． ２两种 自动测 量技 术分析 和 整合 方案
２ ． ２ １盾 构姿 态描 述
为 研究 两 种 自动 测 量 系统 的 整 合方 案 ，首 先 要 明确 盾 构姿 态 的 描述 方 法 。盾构 掘 进的 线路 反 映着 隧道 实 际 中心线 的位 置 。 要 使 隧道 中心 轴线 沿设
须 控制 在 几厘 米 之内 。
性．
涮得．计 算腐绚安酥坐标 时曝后构 行进因素产生 误差。
惯性制导蕉 坑
受 腊 梅 施 工王 ｆ ＝ 采用间接 测量计算褥 出 坐 标． 囊 绕误基投 犬． 实对采羹 盾
境影 响， 可进 行涟 掏千 斤 顶 行程作为掘进 壁程参 与导向计算 ． 辞环时 曼 诗 误 续蠢量， 醺雕 寓内 差较 大， 必须 定期通过人 工 铡 曩捧 正 撰差 ，只 齄作 为参考 灏 量精 度 可 以选 教据使 用．不能直接指导 艟工．妞搿选到 较离精度，则人 到掩制要求 ． 工涮 量次数过 ｒ频繁．系统 内动化程度段 低．
铰接盾构自动导向系统测量方法
ｌ ｋａ ｄｔｅｄｓ ｎ ｅｏ ｃ ．Ｔ ｅｒｓｌ ｈ ｗ ｓｔｆｃ ｒ ｗ ｅ ｓｄｉ ｓｉｌ ｇｉｉｇｉ ｒｃｉ ． ｉ ｎ ｉａ ｃ ｆ ａｋ ｈ ｅｕｔ ｓｏ ａｉａｔ ｙ ｈｎｉ ｉ ｕｅ ｎ ｈｅｄ ｕｄｎ ｐａｔ ｅ ｎ ｈ ｔ ｊ ｓ ｓ ｏ ｔｓ ｎ ｃ
Ｍ ＥＡＳ Ｎ Ｇ ＥＴＨ ｏＤ ＵＩ Ｍ ＦｏＲ ＮＫ Ｈ Ｉ ＬＩ Ｓ ＥＬＤ ＧＵＩ ＮＧ ＹＳ ＤＩ Ｓ ＴＥＭ
Ｐａ ｏ ｏ ．Ｂａ ｎ ）ａ ａｆ ｎ ｎ Ｇｕ ｒｎｇ ， ｉＹｕ ｎｄ ＬｉＨｕ ｉｅ ｇ ）
／ ） ｅａｔ ｎ ｏ ｕｖｙ ｇａ ｄＧ ｏｉ ｏｍ ｔ ｓ ｏｇｉ ｎ ｅ ｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２ １ Ｄｐ ｒ ｔｆＳ ｒ ｉ ｎ ｅ—ｆ ｒ ａｉ ，Ｔ ｎｊ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｓ ａｇ ａ ２ ０ ９ ＼ ｍｅ ｅｎ ｎ ｃ ｖ ｓｙ
作用 。
不断增加 ， 城市地铁进入了建设的高峰期 ， 而地铁施 工 测量也 遇 到 了各 种各 样 的难题 。在 城市 地铁 建设
中 ， 常所 使 用 的盾 构 机 的直 径 约 ６ｍ， 通 长度 约 ８ｍ，
灵敏 度 （ＭＤ） 常 达 到 约 １ ３ 因此 很 难 在 半 径 很 Ｉ 通 ．，
Ｋｅ ｒ ｓ： ｄａｕ ｔａ ｓｏ ｍａ ｉｎ；ｌｎ ｈ ｅｄ；ｓ ｖ ｎ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ；ｓ ｉｌ ｔ ｔ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ３Ｄ ｔ ｍ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｏ ｉ ｋ ｓ ｉｌ ｅ ｅ ａａ ｔｒ ｈ ｅｄ ａ ｔ ｕ ｅ；ｓ ｉｌ ｉ ｉ ｉ ｈ ｅｄ ｇ ｄｎｇ ｕ
铰接千斤顶的两端分别和盾构机的前体和后体
用铰 销连 接 ， 由于铰 接千 斤顶 沿盾 构 圆周布 置 ， 两 其 端 的铰销 处都 装有 球 铰 ， 以保 证 铰 接千 斤 顶 轴 线 与 盾构 机轴 线之 间有 一定 的摆 动角度 。国 内第 一 台铰
盾构导向系统横向比较
盾构导向系统横向比较1、比较的导向系统SLS-T 盾构导向系统（简称SLS-T ）MTG-T 盾构导向系统（简称MTG-T ）ROBOTEC 盾构导向系统（简称ROBOTEC ）ZED GLOBAL 盾构导向系统（简称ZED GLOBAL ）PPS 盾构导向系统（简称PPS ）RMS-D 盾构导向系统（简称RMS-D ）2、关键技术1.1系统原理 1.1.1 激光靶系统图1激光靶偏航角测量示意图如图1所示，激光靶的关键技术是精确感应激光束与激光靶轴线间的偏航角度，激光靶集成有精密角度传感器，能精确测定激光靶的转动角及俯仰角。
1.1.2 棱镜系统图2棱镜技术原如图2所示，棱镜技术是通过测量安装在盾构机上的两个棱镜及盾构机的转动角，通过数学激光束激光靶偏航角激光靶轴线的方法计算盾构的位置姿态。
1.1.3 两种原理的差别安装1）、激光靶安装图3 激光靶安装激光靶系统在盾构机上仅需安装一个激光靶设备，易于安装、保护和维护。
2）、棱镜安装图4 棱镜安装除安装两个开关棱镜外，还需要安装一个角度传感器，共在盾构机上安装三个设备，每个设备需要供电及通讯。
通视状况1）、激光靶系统图5 激光靶通视状况激光靶系统具有较好的通视距离，可很好的应用于狭窄测量通道的盾构机及小型盾构机。
2）、棱镜系统图6 棱镜系统通视状况棱镜系统易发生棱镜被遮挡的情况，在狭窄测量通道的盾构机上应用受限，不能应用于小型盾构机。
测量精度及稳定性1）、激光靶系统方位角：0.25～0.5mm/m；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；位置：1mm测量结果稳定性：稳定。
2）、棱镜系统方位角：与棱镜之间的距离有关；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；测量结果稳定性：与棱镜安装位置有关。
图7 棱镜之间距离对测量精度的影响1.1.4激光靶导向系统SLS-T系统MTG-T系统ZED GLOBAL系统1.1.5 棱镜导向系统ROBOTEC系统PPS系统RMS-D系统1.2系统通讯1.2.1 无线通讯无线通讯是指系统的全站仪与工业PC间采用无线数传电台进行数据通讯。
盾构(TBM)导向系统
五、导向系统使用注意事项
5、导向系统可能出现的错误
硬件安装错误； 导向系统初始参数、线路设计数据（DTA）错误； 测量数据错误；
激光靶、马达棱镜、倾斜仪位置移动； 管片上浮、沉降、旋转、振动、围岩变形过大——全站仪后视棱镜托架 突然或缓慢位移； ……
五、导向系统使用注意事项
管片震动对全站仪的影响影响
四、管片选型介绍
2、管片选型要素
盾构姿态偏差
B
中线
A 管片计算
C
推进油缸行程
铰接油缸行程
E
D
盾尾间隙
五、导向系统使用注意事项
1、主要职责
导向系统工作状态 测量组 值班工程师
盾构姿态数据 的正确性和精度
调整盾构姿态
主司机
五、导向系统使用注意事项
2、掘进偏差控制
• 偏差<50mm ——正常掘进；
• 偏差≥50mm ，立即停机，通知测量组，检查导向系统的正确性，查 找其他可能的偏差原因。偏差大于预留偏差量时，及时与业主、监理 及设计院联系，确定偏差段调整方案，然后按照工程部技术交底继续 掘进。 • 不可急于回调，从而引起盾构蛇行、机器变形、管片不易安装、错台、 掉块、后配套通过困难、影响测量窗口、以及改线困难的情况。 • 导向系统故障时，通知测量组，修理，人工导向；盲推不得超过1环。
五、导向系统使用注意事项
3、姿态预调整
管片上浮段，盾构姿态适当调低； 盾构或管片下沉时，预先调高； 小半径曲线段，预先偏向曲线内侧； 贯通前，对准贯通面前方的接收洞门； 以上姿意事项
4、测量误差
误差影响因素——盾构结构形式、导向系统类型、激光靶或马达棱镜到 刀盘的距离、两马达棱镜间距、盾构震动、管片位移、管片旋转、导向 系统仪器精度和状态、测量环境（烟尘、温差）、全站仪~激光靶距离等。 误差大小——刀盘、盾尾的平面和高程偏差有跳动现象。盾尾偏差一般 <10~15mm，刀盘数据<20~25mm。 以上误差数据需要根据误差影响因素，由测量组确定该项数据大小。 搬站、导线复测前后，盾构姿态可能有所改变，一般<10~20mm属于正常。 发现姿态数据短时间内异常变化或跳动（>30mm），及时通知测量组。
盾构机辅助系统原理
盾构机辅助系统原理导向系统是盾构机辅助系统中的重要部分，它通过对刀盘行进方向的控制，保证盾构机能够按照设计要求准确地进行推进。
导向系统主要包括测量系统和控制系统两部分。
测量系统使用激光、光电和测角仪等装置，对刀盘行进的位置和姿态进行实时监测和测量，将获得的数据传送给控制系统。
控制系统根据测量数据和设计要求，产生相应的控制信号，通过对液压缸和控制阀的控制，实现刀盘的位置和姿态的调整，保持刀盘在固定的轨道上行进。
控制系统是盾构机辅助系统中的核心部分，它负责盾构机的整个工作过程的控制和监测。
控制系统可以根据地质数据和设计要求，自动调整盾构机的推进速度、刀盘的转速和推进力等参数，以确保盾构机的安全推进。
控制系统还可以根据测量系统提供的数据进行实时监测和故障诊断，及时发现并处理出现的问题，确保盾构机的正常工作。
同时，控制系统还可以和其他辅助系统进行数据交互和信息共享，实现盾构机的自动化控制和智能化管理。
泥水注浆系统是盾构机辅助系统中的重要组成部分，它主要用于控制盾构机前部的土体的稳定和处理。
泥水注浆系统首先将土体与水进行混合，形成泥浆，然后通过管道将泥浆注入到刀盘前部的泥浆注浆室中。
在注浆室中，泥浆会与刀盘旋转和推进时产生的土颗粒相互作用，形成稳定的土浆体。
这样，泥浆可以提供给刀盘和刀盘前部的密实辅助填充物，增加刀盘的推进力和切削能力，同时还可以减小地面沉降和土体的塌陷风险。
刀盘行进系统是盾构机辅助系统中的关键部分，它负责驱动刀盘的旋转和推进，实现盾构机的推进工作。
刀盘行进系统主要包括电机、液压传动系统和行走装置三部分。
电机通过驱动液压泵或发电机产生的动力，将动力传递给液压传动系统。
液压传动系统通过控制阀和液压缸，将动力转化为刀盘的旋转和推进力。
行走装置通过液压缸的控制，使刀盘能够在地下隧道中准确地行进和定位，实现盾构机的推进过程。
综上所述，盾构机辅助系统的原理主要包括导向系统、控制系统、泥水注浆系统和刀盘行进系统。
盾构DDJ导向系统说明书
盾构DDJ导向系统说明书
随着城市建设的快速发展，我国在各大城市都开展了地铁建设，为了满足盾构掘进按设计要求贯通，必须研究每一步测量工作所带来的误差，包括地面控制测量，竖井联系测量，地下导线测量，盾构机姿态定位测量四个阶段。
系统构成
为了满足盾构施工测量的要求，引入了盾构机自动导向系统，系统主要由全站仪、棱镜、激光靶、计算机及软件等部件构成。
全站仪
1.具有自动照准目标的伺服全站仪——定向、定位，测量角度和距离、发射激光束。
激光靶
2.激光靶——接收全站仪所发射激光束，测量水平方向和垂直方向的入射点，结合其内置的倾角传感器，测量出激光靶俯仰角、滚转角、偏航角。
棱镜
3.棱镜——后视定向，引入绝对位置。
软件
4.计算机及自动导向软件——结合全站仪和激光靶的数据，计算盾构机的位置和姿态，引导盾构施工。
工作原理
在盾构机掘进过程中，安装在盾构机后端的激光靶不断接收由全站仪发出的激光束。
系统根据激光靶所测出的全站仪激光束在激光靶上光斑的位置和全站仪的测量数据计算出盾构机当前的位置和姿态，通过与设计数据对比，从而知道盾构机的施工。
系统优点
1）可以显示盾构机的行进曲线，显示盾构机的俯仰和旋转姿态，可实现远程控制。
2）测量复核的频率低。
3）工作量相对小，施工过程中的导向测量需要人员少。
4）施工控制方便，精度高。
5）结合导向功能，实现在管片的拼装和管片环测量方面的应用。
米度盾构导向系统介绍
VMT 激光靶
否 是 是 否 否 简单 无 有 无判断 有 小型
米度 激光靶
是 是 是 是 是 简单 隧道精灵 有 判断 有 中型
ROBOTEC 棱镜 否 否 否 否 否 简单 无 无
无判断 无 文本
PPS 棱镜 否 是 是 否 否 复杂 无 无 无判断 无 文本
力信 棱镜
否 是 是 是 否 简单 无 有 无判断 有 小型
系统简介
系统厂商 系统功能
MTG-T系统应用于盾构施工过程中，实时、准确地测量盾构机 的位置及姿态，为盾构机沿着设计轴线掘进提供连续、实时的 位置信息，确保隧道准确贯通。
系统组成
系统简介
系统厂商 系统功能 系统组成
- 工业PC+软件 - 激光靶 - 全站仪 - 控制箱
计算、分析、管理 获取盾构机姿态角 测量盾构机位置、提供基准方位 数据通讯和稳定电源
成功案例
1 重庆地铁 2 长沙地铁 3 北京地铁
一、尽量减少线缆
- 工业PC与全站仪间无线通讯 - 全站仪供电电池供电
系统应用
应用要求
1 准确可靠 2 运行稳定 3 便捷易用
成功案例
1 重庆地铁 2 长沙地铁 3 北京地铁
一、增加移站距离
- 采用激光靶技术，系统具有最优的通视条件
系统应用
应用要求
米度盾构导向系统
上海米度测量技术有限公司 Meter Degree Measurement
目录
系统简介 系统应用 系统优势 系统保障
系统简介
系统厂商 系统功能 系统组成
米度
国内盾构导向系统领军企业 专注于用户的需求 致力于为用户提供专业的测量产品及测量解决方案 愿景：引领隧道测量行业的技术革新和发展
盾构机自动导向系统的设计与优化
盾构机自动导向系统的设计与优化导言：随着城市的不断发展和基础设施建设的不断推进，地下工程的需求越来越大。
盾构机作为地下工程施工的重要设备之一，在建设隧道、地铁等工程中发挥着重要作用。
盾构机自动导向系统是盾构机的核心部件，它能够精确引导盾构机按照设计路线进行掘进，保证隧道的质量和工程进度。
一、自动导向系统的设计要点1. 全局定位系统：盾构机自动导向系统必须具备全局定位的能力，能够在隧道内部准确获取盾构机当前位置和前行方向，并与设计路线进行比对。
2. 传感器：自动导向系统需要配备多种传感器，如激光传感器、惯性导航传感器、压力传感器等，以实时监测盾构机的姿态、环境变化等参数。
3. 控制算法：设计自动导向系统的关键是制定合适的控制算法，通过传感器数据的实时分析和处理，实现盾构机的自动导向和纠正过程。
4. 系统稳定性：自动导向系统的稳定性尤为重要，需要考虑复杂地质情况、盾构机负载变化等因素对系统性能的影响，并进行相应的优化与调整。
二、自动导向系统的优化方法1. 地质勘探与预测：在盾构机施工前，进行充分地质勘探和预测，了解隧道施工中可能遇到的地质条件。
根据地质特征和地质预测信息，对导向系统进行优化，增加适应不同地层和地质条件的控制策略。
2. 数据融合与滤波算法：将多个传感器的数据进行融合，并采用滤波算法进行数据处理，以减小测量误差，提高控制精度和稳定性。
3. 自适应控制：通过引入自适应控制方法，使导向系统能够根据盾构机当前状态和所处环境的变化，即时调整控制参数，以适应不同工程施工情况。
4. 人机交互界面优化：设计直观、友好的人机交互界面，使操作人员能够直观地了解盾构机当前状态，及时做出正确的决策和调整。
三、盾构机自动导向系统的应用前景1. 提高工程效率：自动导向系统能够实现盾构机的自动掘进，减少人工操作，提高施工效率。
使用自动导向系统的盾构机工程完成时间更短，对施工周期要求高的工程项目尤为适用。
2. 提高施工质量：自动导向系统能够实时监测盾构机的姿态和环境变化，及时调整导向策略，提高施工质量和工程安全性。
盾构导向系统培训ppt
（3）计算机和隧道掘进软 件，演算工坊（ENZAN）软 件是自动测量系统的核心， 它从全站仪等通信设备接 收数据，并通过软件计算， 把数据以数字和图形的形 式显示在计算机上。
（5）倾斜仪，测量盾构 机盾体的俯仰角和滚动角。 （选用）
演算工坊系统构成
测量系统主要部件
A 全站仪
B 棱镜 C 软件
E
倾斜仪
（4）通信电源箱，供给 全站仪电源，保证全站仪 和计算机之间的数据传输 和通信。
两点模式测量，通过测 量一个必测点与一个选 测点的坐标位置，再通 过倾斜仪测量盾体的滚 动角与俯仰角，从而计 算出盾构机盾体与设计 轴线的偏差。
三点模式测量，通过测 量一个必测点与两个选 测点的坐标位置，直接 计算出盾构机的三维位 置，从而计算出盾构机 盾体与设计轴线的偏差。 同时也可以计算出盾体 的滚动角与俯仰角。
日本演算工坊（ENZAN ）的ROBOTEC自动测量 系统主要由以下5个部分 组成：
（1）具有自动照准目标功 能的全自动马达全站仪， 主要用于测量角度（水平 角、垂直角）、距离和发 射激光。
（2）高精度棱镜主要用于 接收、反射激光信号。
（4）通信电源箱，供给 全站仪电源，保证全站仪 和计算机之间的数据传输 和通信。
D 通信箱
测量系统棱镜位置分布
OBOTEC自动测量系统主要由 以下4个部分组成：
（1）具有自动照准目标功 能的全自动马达全站仪， 主要用于测量角度（水平 角、垂直角）、距离和发 射激光。 （2）高精度棱镜主要用于 接收、反射激光信号。
（3）计算机和隧道掘进软件， 演算工坊（ENZAN）软件是自动 测量系统的核心，它从全站仪等 通信设备接收数据，并通过软件 计算，把数据以数字和图形的形 式显示在计算机上。
地铁盾构智能导向系统研究_pdf
ｂｙ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｐｏｓｅｓ ｏｆ ＴＢＭ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ
ａｄｖａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｎｏｗ ｌｏｏｋ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｆ ａ１１．
Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｇｕｉｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ Ｃａｎ ｃａｒｒｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅａｓｉｌｙ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ Ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＴＢＭ Ａｔｔｉｔｕｄｅｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ ｂｙ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍａｎｐｏｗｅｒ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ａｌｓｏ Ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｍｉｓｔａｋｅｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｌａｃｋ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｒｋｓ ｑｕｉｃｋｌｙ，ｅｖｅｎ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ＴＢＭ ｉｓ ｄｉｇｇｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｓｏ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ｃａｎ ｇｅｔ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｄａｔａ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ
用盾构法修建隧道开始于１８１８年，至今已有将近两百年的历史。当时由法 国工程师布鲁内尔（Ｂｒｕｎｅｌ）研究，并取得了发明隧道盾构的专利权。１８２５年在 英国泰晤士河下首次用矩形盾构修建隧道，实际上它是一个活动的施工防护装
盾构(TBM)导向系统简介
一、导向系统简介
1、作用
（1）盾构姿态：盾构（TBM）掘进过程中，导向系统连续 测量盾构姿态数据，并显示在主控室电脑屏幕上；主司机按 照姿态数据调整盾构掘进参数，保证盾构按照隧道设计轴线 （DTA）精确掘进；
（2）纠偏曲线：操纵TBM从目前的偏差位置 沿纠偏曲线平滑地调整到DTA 上；
• VMT、ZED导向系统中，盾构的平面趋势 是在盾构中部位置，盾构轴线与DTA的夹 角。
• PPS显示的是盾构轴线与刀盘处切线的夹 角。
• 两者差值与曲线半径和盾构长度相关。
二、使用
5、断链
断链前后编辑相互重叠一段 距离的两个DTA文件，在重叠 段切换。
三、误差与错误
1、测量误差
影响因素——盾构结构形式、导向系统类型、激光靶或马达棱镜到 刀盘的距离、马达棱镜间距、盾构震动、管片位移、 管片旋转、全站仪精度和状态、测量环境（烟 尘、温差）、全站仪~激光靶距离等；
（3）管片选型：
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
3、分类
(1)陀螺仪
日本GYRO
（2）三棱镜
上海力信
(3)两（三）棱镜
德国PPS
日本演算工房
上海米度 上海力信……
(4)激光靶
英国ZED
德国VMT 德国TACS
上海米度 上海力信
中铁装备 铁建重工
……
一、导向系统简介
二、使用
2、偏差超限
二、使用
3、姿态预调整
管片上浮——盾构姿态适当调低； 盾构或管片下沉——调高； 小半径曲线段——偏向曲线内侧； 盾构始发——割线始发、抬高姿态和趋势； 贯通前——对准贯通面前方的接收洞门。
盾构机自动导向系的应用及调试论讨
盾构机自动导向系统的应用及调试作者：李懂懂1 概述随着城市建设的飞速发展,我国在各大城市都开展了地铁建设,为了满足盾构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于±50mm),必须研究每一步测量工作所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位测量四个阶段。
2、适用范围适用于盾构机自动导向系统地铁隧道施工。
3、自动导向系统的主要作用现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统，盾构机在掘进中由于地层阻力、刀盘掘削反力及推进千斤顶作用力不均等原因，使盾构机偏离设计轴线。
自动导向系统主要有以下作用：（1）可以通过隧道设计的几何元素计算出隧道的理论轴线。
（2）通过侧倾仪器测量盾构机的俯仰角和滚转角并予以显示。
（3）在显示器上实时以图形直观显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的偏差，便于盾构操作人员根据偏差随时调整盾构掘进的姿态，使盾构轴线逼近隧道设计轴线。
（4）通过调制解调器和电话线与地面监控室建立网络联系，将盾构掘进数据传输到监控室，便与工程管理人员实时监控盾构的掘进情况，查阅各环的掘进资料、测量资料及其他资料。
4、自动导向系统的基本原理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式的吊篮上,仪器采用强制归心,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(但又不能无限制的拉长),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150m左右。
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,然后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三个TGT棱镜之间的距离和方位角（一般设置三个，其中一个备用）, 根据预先测定棱镜与盾构机切口和盾尾的相对位置关系以及盾构机的俯仰角、滚转角推算出切口和盾尾的绝对坐标。
盾构自动导向系统的研究与实现
图 1.3 土压平衡式开挖原理
图 1.4
泥水加压式开挖原理
3
b) 铰接装置：如图 1.5 ，铰接装置是一种有效的辅助手段，与楔形管片、仿 形刀 ( 或超挖刀 ) 的超挖、曲线内外侧推进千斤顶的推力不同等配合在一起使用， 使盾构在曲线段施工时转弯更加灵活方便，可以明显的改善小半径施工质量
[3]
。有铰接油缸的盾构示意图如图 1.6 所示。
1
图 1.1 土压平衡式盾构构成
图 1.2
泥水加压式盾构
由图 1.1 和 1.2 可以看出，盾构钢壳组成基本可以分为切口环、支承环、
2
盾尾三大部分，其它部件都附着安装在上面。在此对几个盾构专用部件加以说 明： a) 装在切口环前端的刀盘：刀盘是用来切削岩层或土层，为盾构前进打开 通道的装置。刀盘上有许多通孔，作用是使压力舱内的泥土压力或者泥水压力 与作用在开挖面上的土压力和水压力保持平衡。土压平衡式盾构开挖原理如图 1.3 ，泥水加压式盾构开挖原理如图 1.4 。
关键词 ：盾构
隧道测量
自动导向系统
I
Abstract
The task is from the National 863 project -- the Research and the Demonstrating Application of the Tunnel Boring Machine's (TBM) Assistant System and Guidance Technology. The research in this article are some of the main technology about guidance system of TBM. The details are as following: The main task of guidance system was researched after we discussed the actuality of tunnel measure . Than we knew the importance of developing the TBM’s guidance system. The basic knowledge about TBM and theory of tunnel measurement were researched. After we compared some type of guidance systems ,we choosed method of our guidance system. The main technique of guidance system is how to measure the position and pose of TBM. By comparing the results of measurement with values of DTA ( Designed Tunnel Axis ), we can find the position offset and angle offset of TBM. We expounded some problems about how to attain the position and pose of TBM and how to compare the values with DTA. How to control the theodolite with computer is very important in the system. We discuss this problem and bring forward a plan to deal with it. It is integrant to analyse the precision of equipments and arithmetic than we can insure that the precision can be accept. We discussed some factors which affect the precision of guidance system. This guidance system has been successfully applied in the project of Shanghai, which has greatly increased the efficiency and the project’s quality.
盾构自动导向系统研发与应用
上海力信是目前唯一提供“隧道/盾构/轨道”全生命周期测量检测和信息化整体解决 方案的技术供应商，先后参与了相关国家规范的制定： GB《城市轨道交通工程测量规范》的参编单位 GB《盾构法隧道施工及验收规范》的参编单位
2020/10/8
RAISING
5
2. 研发背景 --- 产品延伸
数据采集系统
TBM/盾构/顶管自动导向
远程监控系统
三维激光靶
自动导向 软件开发 系统集成
测量设备与工业检测
盾尾间隙
风险预报
管片选型
2020/10/8
RAISING
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3. 自动导向系统 --- TBM/盾构/顶管自动导向
自动导向系统的发展：三点法 两点法 激光靶法
计算原理
RAISING
11
3. 自动导向系统 --- TBM/盾构/顶管自动导向
品牌名称：瑞士徕卡全站仪 型 号：TS 15A R30（自动加强型） 精 度：2″，1mm+1.5PPm 激光等级：Ⅲ级，人眼无害 防护等级：IP55/95%，防冷凝
品牌名称：上海力信三维激光靶 型 号：RT102 工作电源：9-36VDC 、0.5A 通讯方式：TCP/IP 测量量程：±45° 方位精度：0.01° 工作距离：10m-300m
RAISING
盾构自动导向系统的研发与应用
目录大纲
1
• 公司概述
2
• 研发背景
盾构导向系统的使用及保养培训资料
4.导向系统的日常保养
• 11.检查激光发射线路（如果需要校准则 只能由VMT或Leica人员进行校准）每三 个月。
• 12.保养ELS靶工作9000小时后。 • 13.如果在SLS-T软件主界面上的“ELS”
标识变为红色，不能变回，则关闭保险 “8-5F6”，接着将其打开以冲置中央控 制箱当需要时。 • 14.检查管环的位置并跟SLS-T中显示的 位置进行比较每10环
会进入损坏激光靶配件。 • 20.无论如何不要移动激光靶基座和参考
点。
谢谢！
激光全站仪 黄盒子
控制盒 电脑 调制解调器
• 图5 系统相互关联图
2.盾构导向系统的组成
图六 系统相互关联图
导向系统的组成
3.导向系统的使用
软件主界面
TBM-Position, numerical
ALTU Values
Vertical Deviation
Projected Alignment Horizontal Deviation
4.导向系统的日常保养
• 15.拆光靶后面的插座时，只需要拧动箍 在光靶上的连接环，千万不要蛮力拧接 头。
• 16.激光站和后视托架必须稳定，不要固 定在不同的管片上。
• 17.如果出现漏浆和漏水现象，及时采取 措施保护全站仪和激光靶。
4.导向系统的日常保养
• 18.如果长时间停机，关闭系统电源。 • 19.防止激光靶玻璃日
1.盾构导向系统的优点
• a. 可以显示盾构机的行进曲线（相对DTA）； 实时显示盾构机的位置坐标和相对偏差；实 时显示盾构机的俯仰和旋转姿态，可实现远 程控制。
• b.测量复核的频率低。 • c.工作量相对小,施工过程中的导向测量需要
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输入的参数直观易懂
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~ 10 ~
系统功能
盾构初始参数设置 – 比较结论
VMT系统
VMT人员完成 第一次免费服务，后续按照小时计价收费 时间：VMT安排
米度系统
米度指导客户单位相关人员完成 终身免费指导用户相关人员 时间：用户自主安排
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~ 11 ~
米度售后服务
免费服务：2年，之后收取合理的人工费用 服务响应：12小时内 服务范围：系统本身，其他隧道测量技术咨询 硬件备用：提供终身硬件免费备用服务 系统软件：终身免费升级
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~ 29 ~
增值服务
VMT的增值服务
无
米度增值服务
赠送’隧道精灵’盾构施工测量软件 免费的隧道测量技术咨询服务 免费数据处理计算复核服务
安装、日常使用简单快速，没有线缆被扯断 的危险。
~7~
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供电系统
比较结论
比较项目 生产 是否配置电源 防护等级 安装和使用 维修 VMT VMT定制 220VAC电源 IP65 需要布设电力线缆 VMT维修 米度 瑞士Leica成品 否 IP68 直接安装 Leica指定机构维修
~ 17 ~
系统功能
定位功能
VMT系统
手动瞄准后视—>测量 精确瞄准激光靶—>测量 确定和记录激光靶的位置 操作繁琐，人工干预较多。
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~ 18 ~
系统功能
定位功能
米度系统 手动瞄准后视—>测量 两种测量激光靶位置方式： ①输入激光靶棱镜坐标—>测量 ②输入刀盘里程—>计算并测量 确定和记录激光靶的位置 操作简单，人工照准激光靶棱镜并点击 测量即可完成设置。
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~6~
供电系统
VMT供电系统 米度供电系统
220VAC供电 全站仪附近必须提供220VAC电源 全站仪周围布设有电力线缆 安装、日常使用需布设线缆，一是耗费 时间，二是线缆在现场容易被扯断。
大容量电池供电。 电池续航时间：3~5天 全站仪附近无须提供220VAC电源 全站仪周围不须布设线缆
米度不仅提供了产品，还提供了全方 位的技术服务
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~ 30 ~
价格
VMT的增值服务
210万元人民币/套
米度增值服务
150万元人民币/套
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~ 31 ~
最终结论
结论一：技术、功能、硬件方面两套系统差别甚微； 结论二：售后服务，米度系统更有保障； 结论三：价格，米度系统比VMT系统便宜60万元人民币；
比较的意义：
1）、导向系统产品可能有更好的选择； 2）、为民族自主产品提供应用和发展的机会；
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~1~
比较的内容
激光靶 全站仪 控制箱 通讯系统 供电系统 系统主要功能 系统价格 售后服务
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~2~
激光靶
比较项目
VMT
米度
外 观
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~ 22 ~
系统功能
方位检查功能
VMT系统
设置检查时间 设置偏差限差
米度系统
设置检查时间 设置偏差限差
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~ 23 ~
系统功能
历史数据查询
VMT系统
查询方式—>单一 图形显示—>直观 数据内容—>图文 查询操作稍繁琐，无法对数 据做连续对比。
输入的参数直观易懂
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~ 13 ~
系统功能
中线计算 – 比较结论
比较项目 输入 平面偏移 垂直偏移 适应设计情况 难度 VMT 元素法 独立输入 独立输入 适应全国地铁设计 简单 米度 元素法 独立输入 独立输入 适应全国地铁设计 简单
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~ 14 ~
系统功能
全站仪移站功能
以上结论是否中肯，还需阅读者进行更深入的调查和研究，予以佐证。作 为业内同行，仅从个人的认识和了解，给予参考性的结论。
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~ 32 ~
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~8~
系统功能
盾构初始参数设置
VMT系统
激光靶平面位置 激光靶垂直位置 盾首至激光靶距离 棱镜至激光靶距离 激光靶与盾构轴线的夹角
设置参数较多，且难懂
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~9~
系统功能
盾构初始参数设置
米度系统
切口坐标 盾尾坐标 盾构滚动角度 激光靶参数 连接激光靶后，直接点击“测量”按钮 获取。
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~ 19 ~
系统功能
定位功能– 比较结论
比较项目 人工操作全站仪 直观 难度 VMT 两次，一次粗略瞄准，一 次精确瞄准。 较直观 简单 米度 一次粗略瞄准 直观（延续徕卡全站仪的操 作习惯） 简单
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~ 20 ~
系统功能—姿态测量及显示
VMT系统 米度系统
主界面—>图文并茂 通讯状态—>动态实时 全站仪气泡状态—>无 图文界面，直观易懂。
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~ 16 ~
系统功能
移站功能– 比较结论
比较项目 流程 操作 直观 难度 VMT VMT设计 米度 借鉴Leica 全站仪的设站功 能
需要进入独立的两个独立 进入一个独立的对话框，两 的对话框 个页面操作 较直观 简单 直观（延续徕卡全站仪的操 作习惯） 简单
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测角精度：2秒 测距精度：1+1.5ppm
测角精度：2秒 测距精度：1+1.5ppm
TS15A GUS74激光发生器 无 6-8周 瑞士Leica定制 瑞士维修 6-8周
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TS15AR400 无 有 2周 瑞士徕卡常规仪器 国内维修 2周
~4~
中央控制箱
VMT中央控制箱 米度中央控制箱
水平精度 垂直精度 俯仰角精度 转动角精度 工作温度
1mm 1mm 1mrad（0.057°） 1mrad（0.057°） 工作温度：-5℃~+45℃
0.8mm 0.8mm 0.17mrad（0.01°） 0.17mrad（0.01°） 工作温度：-5℃~+60℃
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~3~
全站仪
比较项目 仪器外观 及精度 型号 配件 免棱镜测距功能 进货周期 是否定制 维修 更换周期 VMT 米度
VMT系统
点管理器：设置测站点和后视点 移站：检查方位并设站定向 操作简单易懂，需要分别进入两个对话 框进行操作和设置，稍显繁琐。
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~ 15 ~
系统功能
全站仪移站功能
米度系统
点管理器：设置测站点和后视点 移站：检查方位并设站定向 操作简单易懂，通过一个对话框的四个 选项卡分别操作和设置。
米度系统
查询方式：按时间、按日期、按管片号 查询内容：主界面显示的所有内容、切口实测坐标和设计坐标、盾尾实测坐标和设计坐标、 激光靶棱镜坐标、方位角、俯仰角、滚动角度等
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~ 26 ~
系统功能
数据库备份、还原和清空
VMT系统 米度系统 数据库管理功能 数据库清空 数据库备份 数据库还原 操作简单，方便数据库管理。 —— 无
盾构自动导向系统
米度VS德国VMT
比较的背景
核心技术相同
- 两套系统采用的核心技术都是激光靶技术。
出身不同，年代不同
- VMT的导向系统：德国进口、20世纪末开始应用； - 米度的导向系统：及价格不同
- VMT的导向系统：210万元/套，前100环管片免费技术服务； - 米度的导向系统：150万元/套，二年免费技术服务。
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~ 27 ~
系统功能
关键操作权限管理
VMT系统——未分级权限管理
参数编辑 点管理 定位 激光站前移
米度系统 ——分级权限管理
设置 搬站 DTA 管理员权限 操作权限 管理员权限
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~ 28 ~
售后服务
VMT售后服务
免费服务：前100环管片，之后技术服务按小时计价收费 服务响应：2-5天 服务范围：仅限系统本身技术服务 硬件保修期：1年。
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~ 24 ~
系统功能
历史数据查询
米度系统
查询方式—>多种 图形显示—>偏差曲线 数据内容—>数据列表 操作简便，数据分类清晰， 能导出*.CSV格式数据。
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~ 15 ~
系统功能
姿态测量及显示 – 比较结论
VMT系统
查询方式：仅能按其设定进行历史数据查询 查询内容：查询数据内容里没有切口坐标、盾尾坐标及对应的设计坐标
系统功能
中线计算功能
VMT系统
输入：输入中线元素 平面偏移：独立输入 纵向偏移：独立输入 输入简单，可适应全国所有的中线设计 方式。
输入的参数直观易懂
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~ 12 ~
系统功能
中线计算功能
米度系统
输入：输入中线元素 平面偏移：独立输入 纵向偏移：独立输入 输入简单，可适应全国所有的中线设计 方式。
主要起联系作用。 IP防护等级：IP65。 接插件：军规等级。 数据转化。 提供激光靶电源。 比 较 结 论 比较项目 箱体材质 接插件 防护等级 VMT 镀锌钢板
主要起联系作用。 IP防护等级：IP65。 数据转化。 接插件：瑞士LEMO 接插件。 提供激光靶电源。 米度 不锈钢 瑞士LEMO接插件 IP65