隧道拱架的安装施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种隧道拱架的安装施工方法，该隧道拱架包括依次相连的多个拱段（4～8），该安装施工方法首先在隧道内利用全站仪（1）对隧道掌子面（3）进行测量，并通过全站仪发射激光以定位各个拱段的拱脚（9）位置，而后根据激光定位进行各个拱段的安装和连接，从而最终完成隧道掌子面上的隧道拱架的施工。根据本发明的隧道拱架的安装施工方法中不再采用测量控制点而后以控制点为基准进行隧道拱架的传统安装方式，而是通过全站仪对掌子面进行直接测量并直接指示隧道拱架的安装位置，以指导安装。这样将测量步骤与安装步骤相结合，节约了人工卷尺测量步骤，使得测量和安装更精确，节省人力以及复核与调整安装的施工过程。
【专利说明】隧道拱架的安装施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在隧道开挖施工中的一种隧道拱架的安装施工方法。
【背景技术】
[0002]隧道软弱围岩开挖后，必须迅速进行支护加固施工。隧道拱架(例如钢拱架或格栅钢架)的支护加固安装是主要措施，而如何在最短的时间内准确完成钢拱架或格栅钢架的安装定位，其中的测量是关键。现有技术中，通常是通过全站仪在围岩上测量某个点的坐标和高程并将其作为控制点(由红油漆或铁钉)标注在围岩上，而后以控制点为准推算钢架的拱脚落点和拱顶尺寸，再用钢卷尺丈量和控制检查钢拱架或格栅钢架的安装是否满足设计要求。此方法的测量放样需要经过初始控制测量和工后复测检查两个步骤才能完成，步骤多且经过人工操作卷尺测量，造成隧道拱架的安装误差逐级放大，从而使隧道拱架安装后的下道工序的作业更困难，费工费时，不经济，而且还影响正常施工进度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种隧道拱架的安装施工方法，该方法能够更直观和准确地完成隧道拱架的安装施工。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种隧道拱架的安装施工方法，该隧道拱架包括依次相连的多个拱段，其中，该安装施工方法首先在隧道内利用全站仪对隧道掌子面进行测量，并通过所述全站仪发射激光以定位各个所述拱段的拱脚位置，而后根据所述激光定位进行各个所述拱段的安装和连接，从而最终完成所述隧道掌子面上的所述隧道拱架的施工。
[0005]优选地，所述全站仪为红外线激光全站仪。
[0006]优选地，利用所述全站仪对所述隧道掌子面进行测量时，所述全站仪与所述隧道掌子面之间的距离为2m-5m。
[0007]优选地，该安装施工方法采用导线控制测量方式利用所述全站仪对所述隧道掌子面进行测量，将所述全站仪的后视棱镜置于一个导线控制点上，所述全站仪本体置于另一个导线控制点上并与所述后视棱镜对准，并且将所述后视棱镜所在的后视点和所述全站仪本体所在的置镜点的坐标、方位角、标高和棱镜高度输入所述全站仪中。
[0008]优选地，所述后视点与所述置镜点之间的直线距离不小于200m。
[0009]优选地，在所述全站仪发射的激光所定位的所述拱段的拱脚位置处，将相邻的两个所述拱段连接并焊接固定。
[0010]优选地，该安装施工方法还包括在所述隧道拱架的安装施工过程中和/或施工完成后，对所述隧道拱架的拱顶中线和高程进行复核测量，以调整和控制所述隧道掌子面上的所述隧道拱架的安装位置和净空尺寸。
[0011]通过上述技术方案，根据本发明的隧道拱架的安装施工方法中在隧道内利用全站仪对隧道掌子面进行测量，并通过全站仪发射激光以定位各个拱段的拱脚位置，而后根据激光定位进行各个拱段的安装和连接，从而最终完成隧道掌子面上的隧道拱架的施工。这种测量方式精度高、直观，尤其是便于隧道拱架的快速安装作业，操作简单、省时省力。
[0012]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0014]图1为根据本发明的优选实施方式的隧道拱架的安装施工方法的施工示意图；
[0015]图2为在隧道纵向上的隧道掘进示意图，其中示出了隧道掌子面与全站仪本体、后视棱镜之间的位置关系。
[0016]附图标记说明
[0017]I全站仪2 后视棱镜
[0018]3隧道掌子面4 第一拱段
[0019]5第二拱段6第三拱段
[0020]7第四拱段8 第五拱段
[0021]9拱脚10 隧道洞口
[0022]HH ’拱顶中线
【具体实施方式】
[0023]以下，将参照附图详细说明根据本发明的实施方式。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0024]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0025]参见图1和图2，本发明提供了一种隧道拱架的安装施工方法，其中该隧道拱架包括依次相连的多个拱段4~8，例如即图1所示的第一拱段4、第二拱段5、第三拱段6、第四拱段7和第五拱段8。该安装施工方法首先在隧道内利用全站仪I对隧道掌子面3进行测量，并通过全站仪I发射激光以定位各个拱段4~8的拱脚9位置，而后根据激光定位进行各个拱段4~8的安装和连接，从而最终完成隧道掌子面3上的隧道拱架的施工。作为总的发明构思，本发明不再采用测量控制点而后以控制点为基准进行隧道拱架的传统安装方式，而是通过全站仪对掌子面进行直接测量并直接指示隧道拱架的安装位置，以指导安装。这样将测量步骤与安装步骤相结合，节约了人工卷尺测量步骤，使得测量和安装更精确，节省人力以及复核与调整安装的施工过程。
[0026]其中，为了更为直观的指导隧道拱架的安装，所选用的全站仪I优选为红外线激光全站仪，该红外线激全站仪能够向测量点发射激光以标识该测量点。
[0027]具体地，参见图2，在隧道洞口 10内开挖形成隧道掌子面3，该隧道内设置全站仪I对隧道掌子面3进行测量，其中采用导线控制测量方式，将全站仪I的后视棱镜2置于一个导线控制点上，全站仪本体置于另一个导线控制点上并与后视棱镜2对准，并且将后视棱镜2所在的后视点和全站仪本体所在的置镜点的坐标、方位角、标高和棱镜高度输入全站仪I中，通过编程计算，精确对准后视调整完成后，全站仪发射的红外线直接指向隧道掌子面3，测出掌子面现有实际里程、标高和超欠挖情况等，根据隧道设计钢拱架或格栅钢架的断面部位尺寸，由全站仪红外光源直接指向钢拱架或格栅钢架的落脚和净空位置，控制钢架安装和焊接定位，达到测量放样零误差，作业工人安装直观，易操作，安装定位零误差。
[0028]其中，全站仪I靠近隧道掌子面3设置，优选地，全站仪I与隧道掌子面3之间的距离为2m-5m。而后视点与置镜点之间的直线距离(即图2中的标号I与标号2之间的直线距离)不小于200m，这样能获得更佳的测量效果和测量精度。
[0029]在测量和安装时，通过全站仪I的测量和发射的红外线激光，可定位各个拱段4?8的各自拱脚9的位置，从而方便操作人员将相邻的两个拱段4?8在所指示的拱脚9处进行连接并焊接固定。而且还可在隧道拱架的安装施工过程中和/或施工完成后，对隧道拱架的拱顶中线HH’和高程进行复核测量，以调整和控制隧道掌子面3上的隧道拱架的安装位置和净空尺寸。
[0030]在进行具体施工时，本实施方式中的施工方法的工作步骤如下:
[0031]I)、将后视棱镜2置于导线控制点且对准，用钢卷尺量出后视棱镜2的标高，可用对讲机等通知全站仪I操作员；
[0032]2)、使全站仪I尽量靠近隧道掌子面3设置并置于导线另一控制点上且对中后，用钢卷尺量出全站仪本体的标高，根据导线点已知坐标、方位角、标高、将后视点和置镜点的已知坐标、方位角、标高、棱镜高度输入到全站仪I中；
[0033]3)、全站仪I的编程计算，预设后视对准所需数据，精确对中后视点后运行全站仪的软件控制系统；
[0034]4)、全站仪I发射激光直接指向隧道掌子面3，测出隧道掌子面3的实际里程(桩号)，全站仪的屏幕会显示隧道掌子面3的超欠挖数字、拱脚9的落点尺寸等；
[0035]5)、根据所测里程，编程计算，由全站仪操作员用对讲机指挥隧道掌子面3的工人进行隧道拱架的安装(此时全站仪I的红外线光源已射向隧道掌子面3中的隧道拱架的拱脚落点位置)
[0036]6)、隧道掌子面施工作业人员根据红外线光源射点所指位置，迅速准确地将各个拱段4?8就位连接并焊接牢固。
[0037]本发明方法将线路的平面位置及纵向高程有机结合，采用控制拱脚位置、复核拱顶中线及高程的方法，控制拱架架设位置及净空尺寸，避免由于量测点中线和拉尺两端水平高度与拱架在里程上的偏差累加严重超出预留量范围。在本次循环拱架安装测量放样的同时对上一循环已喷混凝土断面进行测量，反馈拱架安装超欠挖数据，及时提出纠偏措施。
[0038]综上，根据本发明的隧道拱架的安装施工方法，可有效保证拱架安装的质量及平顺度，缩短作业时间，杜绝超欠挖现象，衬砌混凝土超耗率也可大幅度降低。
[0039]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0040]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。[0041]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种隧道拱架的安装施工方法，该隧道拱架包括依次相连的多个拱段(4?8)，其特征在于，该安装施工方法首先在隧道内利用全站仪(I)对隧道掌子面(3)进行测量，并通过所述全站仪(I)发射激光以定位各个所述拱段(4?8 )的拱脚(9 )位置，而后根据所述激光定位进行各个所述拱段(4?8)的安装和连接，从而最终完成所述隧道掌子面(3)上的所述隧道拱架的施工。
2.根据权利要求1所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，所述全站仪(I)为红外线激光全站仪。
3.根据权利要求1所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，利用所述全站仪(I)对所述隧道掌子面(3)进行测量时，所述全站仪(I)与所述隧道掌子面(3)之间的距离为2m_5m0
4.根据权利要求1所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，该安装施工方法采用导线控制测量方式利用所述全站仪(I)对所述隧道掌子面(3)进行测量，将所述全站仪(I)的后视棱镜(2)置于一个导线控制点上，所述全站仪本体置于另一个导线控制点上并与所述后视棱镜(2)对准，并且将所述后视棱镜(2)所在的后视点和所述全站仪本体所在的置镜点的坐标、方位角、标高和棱镜高度输入所述全站仪(I)中。
5.根据权利要求4所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，所述后视点与所述置镜点之间的直线距离不小于200m。
6.根据权利要求1所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，在所述全站仪(I)发射的激光所定位的所述拱段(4?8)的拱脚(9)位置处，将相邻的两个所述拱段(4?8)连接并焊接固定。
7.根据权利要求1所述的隧道拱架的安装施工方法，其特征在于，该安装施工方法还包括在所述隧道拱架的安装施工过程中和/或施工完成后，对所述隧道拱架的拱顶中线(HH’)和高程进行复核测量，以调整和控制所述隧道掌子面(3)上的所述隧道拱架的安装位置和净空尺寸。
【文档编号】E21D11/18GK103470274SQ201310424410
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】赵英光, 何宝华, 呼枭, 张青, 马凤伟, 史赵鹏, 张端阳, 史茂林 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准池铁路有限责任公司, 中铁十二局集团第二工程有限公司