盾构机毕业论文摘要

地铁盾构施工中盾构机姿态定位测量的研究 摘要:结合南京地铁一号线两个区间段地下隧道贯通的测量实践,简明地介绍了地铁建设中各种测量过程,并着重对盾构机姿态定位中的测量工作作了深入细致的研究,阐述了盾构机自动导向系统姿态定位测量的原理和方法,以及如何使用人工测量的方法来检核自动导向系统的准确性,分析了盾构机姿态定位检测的情况。关键词:地铁;自动导向系统;盾构 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。 本文主要以南京地铁南北线一期工程的2个区间隧道的贯通测量项目为背景,探讨了地铁隧道施工中盾构机自动导向系统定位测量的功能及原理,并阐述了如何用棱镜法来检核自动导向系统的准确性。2 盾构机自动导向系统的组成与功能 现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统,本区间盾构机上的自动导向系统为德国VMT公司的SLS-T系统,主要有以下四部分组成:(1)具有自动照准目标的全站仪。主要用于测量(水平和垂直的)角度和距离、发射激光束。(2)ELS(电子激光系统),亦称为标板或激光靶板。这是一台智能型传感器,ELS接受全站仪发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点。坡度和旋转也由该系统内的倾斜仪测量,偏角由ELS上激光器的入射角确认。ELS固定在盾构机的机身内,在安装时其位置就确定了,它相对于盾构机轴线的关系和参数就可以知道。(3)计算机及隧道掘进软件。SLS-T软件是自动导向系统的核心,它从全站仪和ELS等通信设备接受数据,盾构机的位置在该软件中计算,并以数字和图形的形式显示在计算机的屏幕上,操作系统采用Windows2000,确保用户操作简便。(4)黄色箱子。它主要给全站仪供电,保证计算机和全站仪之间的通信和数据传输。3 盾构机自动导向定位的基本原理 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(见图1),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。 盾构机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ELS棱镜之间的距离和方位角,就可以知道ELS棱镜的平面坐标(即X、Y),利用三角高程测出ELS棱镜的高程值(即Z)。激光束射向ELS,ELS就可以测定激光相对于ELS平面的偏角。在ELS入射点之间测得的折射角及入射角用于测定盾构机相对于隧道设计轴线(DTA)的偏角。坡度和旋转直接用安装在ELS内的倾斜仪测量。这个数据大约每秒钟两次传输至控制用的计算机。通过全站仪测出的与ELS之间的距离可以提供沿着DTA掘进的盾构机的里程长度。所有测得的数据由通信电缆传输至计算机,通过软件组合起来用于计算盾构机轴线上前后两个参考点的精确的空间位置,并与隧道设计轴线(DTA)比较,得出的偏差值显示在屏幕上,这就是盾构机的姿态,在推进时只要控制好姿态,盾构机就能精确地沿着隧道设计轴线掘进,保证隧道能顺利准确的贯通。4 盾构机姿态位置的检测和计算 在隧道推进的过程中,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,每次检查之间的间隔时间应该比较短。这主要是由于空气温度差别很大的效应。论述折射及其效应的题目有大量的文献资料,此处不再详述。在隧道测量时必须始终考虑这一效应。低估这个问题可能会引起严重的困难,尤其在长隧道中。我们采用棱镜法来对盾构机的姿态进行检查。在盾构机内有18个参考点(M8螺母),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(见表1),即它们与盾构机的轴线构成局部坐标系(见图2)。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。现在这些参考点的测量可以达到毫米的精度。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。 下面来说明如何用棱镜法来计算盾构机的姿态和位置。 我们利用洞内地下导线控制点,只要测出18个参考点中的任意三个点(最好取左、中、右三个点)的实际三维坐标,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,他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。 假设我们已经测出左,中,右(3,8,15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),并设未知量为盾首中心的实际三维坐标(X首,Y首,Z首)和盾尾中心的实际三维坐标(X尾,Y尾,Z尾),从图2中可以看出,在以盾构机轴线构成局部坐标系中,盾首中心为坐标原点,坐标为(0,0,0),盾尾中心坐标为(-4 34,0,0)。从表1中也可以看出各参考点在局部坐标系的坐标值。三个方程三个未知量,采用专业软件解算方程组。我们测出某一里程盾构机上三个参数点(3,8,15)的实际三维坐标分别为: 从以上数据可以得知,在与对应里程上盾首中心和盾尾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。 把计算得出的盾构机姿态与自动导向系统在计算机屏幕上显示的姿态作比较,据我们的实践经验,只要两者的差值不大于10mm,就可以认为自动导向系统是正确的。5 结束语 在南京地铁一号线中,张府园～三山街区间隧道分为上行线和下行线两条互相平行的线路,即往返两条隧道。在这两个区间段的实际应用中,曾多次采用棱镜法检核盾构机姿态,两者的偏差值较差均不大于10mm,证明了该方法在检核自动导向系统的正确性是可靠有效的。 在贯通测量中,由于采用了以上一系列的方法和措施,以及先进的自动导向系统指导推进,上行线于2002年9月准确贯通,经甲方检测,平面贯通误差为18mm,高程贯通误差为2mm;下行线于12月准确贯通,平面贯通误差为20mm,高程贯通误差为3mm,均能很好的满足贯通误差不大于50mm的要求。 参考文献[1] 李青岳.工程测量学.北京:测绘出版社,1984.[2] 王兆祥等.铁路工程测量.北京:测绘出版社,1988.[3] 中华人民共和国国家标准.地下铁道、轻轨交通工程测量规范GB50308-1999.北京:中国计划出版社,

工程机械是这些工程建设的施工机械总称,工程机械的种类繁多,而且绝大多数的工程机械都在野外作业,对于工程机械的管理与维修工作是一系列项目工程的重点工作内容,只有保障好工程机械的正常运作,才能提高工程的施工效率。下面是我为大家整理的工程机械毕业论文，供大家参考。

摘要：随着社会的不断发展，工程建设逐渐增多，工程机械的应用渐渐广泛，在工程机械的不断发展中，其自身的的功能也增加了信息执行、信息传递、信息处理、信息转换、信息检出的部分。而在远程操作系统中GPRS又有着重要的作用，对工程机械提供了重要的解决方案。本文主要对工程机械与GPRS无线通信进行了概述，分析了GPRS无线通信在工程机械中的应用情况。

关键词：工程机械;GPRS无线通信;远程操作系统

GPRS无线通信在快速发展的背景下，被广泛应用到各个领域中，社会发展也渐渐步入无线电时代，工程机械领域在应用信息技术的同时也向着信息化、智能化趋势发展。

1工程机械与GPRS无线通信概述

工程机械

在机械中工程机械是比较特殊的种类，和普通机械相比，工程机械没有固定的工作场所，工作对象是地球，即使是在恶劣的环境下、复杂的地形下也要进行工作。目前，信息化发展是工程机械的发展方向，在这种趋势下工程机械远程操作系统主要是实现远程维修、远程管理、远程控制、远程监视等方面的工作。其中远程保险防盗系统、远程使用管理系统、远程故障诊断系统是在工程机械中应用较为普遍的远程操作系统[1]。

无线通信

GPRS是指通用分组无线业务，该无线通信技术处在第二代和第三代通信技术之间。目前GSM手机网络上能够实现数据、语音无线承载的技术。可以说在GSM手机平台上GPRS提供无线数据传输服务，而这种服务也是相对稳定、经济、高速的。GPRS有很多优点，对数据传输有重要意义。如用户在使用GPRS时可同时进行上网、通话等活动;同时有高速的数据传输功能、计费方式是由流量计算的、始终在线的特点。另外GPRS的使用范围较广，在少量的、频繁的、突发性的、间断的数据传输中比较适用，而对偶尔的大数据量传输也同样适用[2]。

2GPRS无线通信在工程机械中的应用

远程通信是远程操作系统的主要任务，工作地点较多、需进行大范围的移动、工作地点在野外等特点决定了工程机械要使用无线通信。通过无线的方式将国际互联网Internet与终端设备相连是远程无线通信系统普遍采用的方法，传递远程异地信息由在全球范围内覆盖的Internet完成。卫星通信系统、移动通信系统等是无线接入的方式，工程机械在野外进行作业的时候适合用卫星通信，但是这种通信方式具有较高的成本、较差的双向实时通讯性能，所以在实际应用中更多的是使用方便、成本较低的移动通信系统。而移动通信系统中接入Internet无线时采用GPRS方式是相对高速稳定、经济简单的[3]。随着机电一体化的逐渐深入，对工程机械的要求不断提高，而工程机械传统的信息传输和管理技术也呈现出难以满足新时期的需求的特点。要及时将GPRS应用到工程机械的信息传输中。如在单片机的信号控制方面，GPRS可以对IPM发出的报警信号、故障信号进行远程的感知，当接收到这些信号的时候，就可以及时的传送到相应的检修部门，然后相关指导人员就可以通过远程通信对操作人员进行技术指导，及时的消除故障。从而保证工程机械的安全运行。GPRS模块在工程机械中的应用主要是对信息的收发进行处理，在连接GPRS网络的时候利用GSM基站进行连接，然后再和Internet相连。但在海域、大山、沙漠等地区没覆盖GPRS无线通信，所以会选择备用的无线通信方式，如卫星通信方式。从而为工程机械在任何地方的通信、数据传输提供安全保障。另外对卫星进行GPS定位，还可为系统发挥重要的定位功能。可以将工程机械位置信息及时、准确的发布到Internet上。在连接Internet时利用远程通信系统，对工程机械的维护程序、操作程序等可以到系统的服务器上进行直接、定制的下载，为管理使用人员带来了极大的便利，同时也可以实现对工程机械的使用情况进行及时的监视，遥控管理工程机械。而在诊断工程机械的故障时，工程机械的专家可以直接的对维修人员进行远程指导，从而将工程机械的故障有效的排除，实现工程机械的安全运行。另外在维护远程操作系统数据库的时候，使用GPRS无线通信，可以使制造商服务支持人员进行及时的维护，还可以将更新升级的相关软件及时的发布到工程机械用户手中，促进工程机械的更新升级[4]。

3结束语

综上所述，通过对GPRS无线通信在工程机械中的应用的深入分析，从中可以了解到目前工程机械中在数据信息传输中，使用GPRS无线通信具有重要意义，不但可以实现远程的数据传输，还能够打破空间、时间的局限等，另外还能够为工程机械的使用降低成本，为工程机械的数据传输提供安全保障，从而推动工程机械的健康发展，促进科学技术的进步。

参考文献：

[1]肖巍.基于GPRS的远程数据传输系统[D].太原：太原科技大学，2012.

[2]李晓海，南新元.GPRS无线通信在油井集中监控系统中的应用研究[J].化工自动化及仪表，2012，(1):130-132.

[3]何寿福.无线通信技术在测绘工程中的应用研究[J].通信技术，2012，(7):94-96.

[4]刘长征，赵卫国，武中强，等.GPRS无线通信技术在长距离管道输水实时监测系统中的应用[J].地下水，2013，(6):93-94+112.

摘要：要合理选用工程机械，不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则，而且要结合施工现场具体情况，选用适宜的机种、机型，有时还需要不同机械的合理组合，再辅之以科学的管理方式，对于各种因素要全面兼顾，突出重点，灵活运用，只有这样才能达到良好的效果。

关键词：工程机械;基本原则

1工程机械合理选用的基本原则

优先选用经济性好的工程机械

选择工程机械的依据应当是首先能保证优质高效地完成工程任务，同时又能保证经济实用的使用效果。所选用的工程机械的作业特点和性能完全满足工程需要，作业质量稳定，不误工、不浪费，这就是最大的经济性。另外提高施工效率和工程质量，减轻工人劳动强度，是机械施工的必然选择。在机械化施工中以最少的资源消耗取得最大的成果就是经济性的集中体现，不仅如此，经济性还与下列指标密切相关。(1)生产量是工程机械的重要指标，它标志着生产能力的大小，一定要选择与工程量相适应的生产量参数，避免造成生产能力不足和生产能力过剩的两极化错误;(2)机械功率是工程机械的动力性指标，它随着生产量的增大而增大，同时也随着功率自身的增大带来油消耗等成本的增加;(3)较大的耗油量和较大的整机重量也导致成本费用上升;(4)市场价格因素更与经济性直接相关，无论购买还是租凭工程机械，价格因素都影响经济性，另外，易损件的消耗量也影响经济性;(5)对于同类机型的优化选择，可以在满足生产能力的前提下采用生产量指标与消耗量指标的比值，在合理区间内决定取舍，采用定量选择的方法。

要选择具有较高选进性和可靠性的工程机械

随着科技发展和技术进步和制造水平的提高，设备先进性和可靠性在不断提升，从过去的机电液一体化技术上升为智能化控制，新技术、新材料、新工艺的使用给这些先进工程机械带来高效能、低消耗、安全可靠等优点，尽管这种先进新产品的价格可能有所提高，但其总的综合性价比仍然较好，那些配置较低的工程机械因效率低、故障高、可靠性差，安全隐患多，在结构调整中正逐步被改造或淘汰。所以要顺应发展趋势，选用先进性、可靠性好的工程机械，在市场竞争中保持优势和主动，成为机械化施工的先进引领者和行业标杆，为优质高效完成工程任务提供硬件保证。

要选用适应性强、耐久性好的工程机械

我国是一个幅员辽阔的国家，在工程建设中，工程机械使用地区跨度广，从南到北方，从沼泽到高原，这就要求工程机械既要适应一般的施工环境，还要适应特殊的施工环境，不因地理位置和自然条件变化而使其效能大打折扣。工程机械工况复杂，作业对象多变，常常在变载荷情况下工作，对机器的可靠性和适应能力要求较高，这就要求施工机械的工作容量、生产率、机械功率等技术参数有较大的弹性和兼容性，作业能力有较高的储备系数，能更好适应复杂多变的工况要求。工程机械多在自然条件比较恶劣的地方使用，且常年在野外露天工作，因此必须具备良好的防尘和耐腐蚀性，加之常出现超负荷工况，所以一定要选用经久耐用的工程机械。

要选用具有较强通用性，较强的专业性的工程机械

在保证工程质量和满足施工进度的前提下，根据工程项目的具体内容和项目所处的阶段，灵活选用具有通用性或专业性的施工设备，在工程建设中，由于作业场地的限制，或作业工序的简化与合并，需要减少机械种类和数量，扩大某种机械的使用范围，尽可能实现一机多用、一专多能，提高机械利用率的同时，也便于机械的维修与管理工作。也有些工程项目必须使用专业设备才能达到工程质量要求，如摊铺机等，或者某些通用设备虽可使用，但采用专业设备后施工效率会成倍增加，如平地机等。

要选用安全性能和环保性能优良的工程机械

安全性能是指机械在运输、装卸、安装、调试、使用、维修时不产生损伤或危害健康的能力，而环保性能是指机械在使用过程中不会对周围环境及大气产生严重污染及其它有害影响，符合国家环保政策对机械设备的规范要求，做到低噪音、低污染、低能耗。

2结合施工实际情况合理选用工程机械

结合工程内容选用

(1)路基及土石方工程中，经常面临场地平整，土方开挖，需要选用推土机，挖掘机、装载机、平地机等类机械，在工程量不大或适中的情况下可优先选用挖掘装载机。在工程量很大时，可以选用平地机，效率很高。(2)在运输土石方时，要选用重型卡车，此时除考虑载重量和经济运距外，还要注意选用行驶稳定性好，刹车可靠性好，带有落体保护及防尘装置等。

结合土质情况及天气季节情况选用

土质和天气晴雨状况常对施工机械的选用施加影响，土质含水量高的粘土和多雨季节，可以考虑选用履带式等作业机械。

结合自然条件和施工环境选用

(1)在自然条件恶劣、交通路况差、施工场地受限的情况下，应优先选用小型工程机械，在管理使用和维修方面采用个人承包方式，实行费用包干，经济性更好。(2)对于在高原地区施工的工程机械，其发动机须选用带有涡轮增压的柴油发动机，以克服因缺氧、空气稀薄等客观因素带来的动力不足现象。

结合专业施工队伍和专业性较强的工程项目选用

(1)在路面施工中必须选用专业的摊铺机、压路机，对于生产铺路用的沥青混凝土，必须使用专业的拌合站成套设备。(2)工程隧道专业的盾构机，桥梁建设用的架桥机、起重机，地基处理用的钻孔机，打桩机等都要结合工程项目的具体要求选用。

3结束语

要合理选用工程机械，不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则，而且要结合施工现场具体情况，选用适宜的机种、机型，有时还需要不同机械的合理组合，再辅之以科学的管理方式，对于各种因素要全面兼顾，突出重点，灵活运用，只有这样才能达到良好的效果。

参考文献

1、建设项目全过程工程造价控制研究王政宇湖南大学2005-11-1828

2、基于工程量清单计价模式的工程造价控制方法研究周景阳西安建筑科技大学2006-04-0128

3、工程量清单计价模式下的工程造价管理研究路晓庆西南大学2007-04-2028