顶管工程中利用激光直线定向测量工法
【专利摘要】本发明公开了一种顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，包括以下步骤：平面控制点布设、竖井护壁布置导向点、竖井坐标传递、高程基准线布置、布置导轨和检测。本发明的有益之处在于：将传统激光束单点定向改为激光十字平面定向，对顶管施工不间断提供导向依据，及时发现顶进管道中心与设计轴线偏差，挺高了施工精准度；简单易懂，测量速度快，减少了繁杂的测量工作，消除了传统顶管定向测量过程中复测困难的问题，将测量人员从艰苦的测量环境中解放出来；测量的精度较高，激光扫平仪不仅可以准确快速复测机头是否有低头、抬头现象，而且可以设置流水坡度，从而对顶管进行有坡度快速感应测量。
【专利说明】顶管工程中利用激光直线定向测量工法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种直线定向测量工法，具体涉及一种顶管工程中利用激光直线定向 测量工法，属于建筑施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 市政工程的雨污水工程中管道敷设，一般采用全断面开挖施工，随着城市化进程 的加快，污水管道的敷设越来越深，开挖施工随着管道的埋置深度的加深越来越不经济。加 之城市基础设施十分拥挤繁杂，排水管线往往会穿越既有公路、铁路等交通设施，开挖施工 往往会严重制约。在这些条件的限制下无论是设计单位还是施工单位均在寻求一种便捷的 新型技术。
[0003] 从经济、工期、质量方面顶管工程技术都有着无可比拟的优越性，当在地下水位以 下或者地层易沉降的不稳定地层施工时，这种施工方法更加具有竞争优势。目前，非开挖技 术应用十分广泛，一次性敷设管道长度记录不断被刷新，对于各种地层的适应能力越来越 强，施工质量和速度可以得到更好的保证，已成为市政工程中不可或缺的施工手段。但是目 前，国内顶管施工中的测量技术还比较落后，主要体现在：
[0004] 1、在短距离顶管施工方面，测量工作的主要内容是在顶进过程中的检查测量，正 常顶进时每隔60-80cm测量一次，测量误差较大时，每隔30-40cm就要观测一次，因而工作 强度大，效率低，较大程度地制约了工程施工进度。
[0005] 2、地下施工定向方法精度不高，仪器笨重，程序繁琐；导向测量的方法效率低，强 度大，而城市地下顶管工程施工路径越来越长，精度要求越来越高，路线越来越复杂，传统 的测量方法和仪器已不能适应现代地下工程的特点。
[0006] 为此有必要在经济合理的前提下，加快国内顶管施工测量技术的精密化、自动化 和智能化。
【发明内容】
[0007] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种经济合理、简单易懂、绿色环 保、节能减排的利用激光直线定向测量工法。
[0008] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0009] -种顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010] (一）平面控制点布设：在顶管线轴线两侧且距顶管线轴线的距离为50-200m范 围内设置控制点，同侧的所有控制点中相邻两个控制点之间的距离< 500m并且至少有两 个控制点通视，选好所有GPS控制点的埋设位置后，先挖30cm深的桩孔，然后将带20cm长 十字丝的铜质标芯固定在桩孔内，用长30cm、直径为10cm的钢护筒加以保护，浇筑混凝土， 保证标芯高于混凝土面5-10mm ; toon](二）坚井护壁布置导向点：计算出轴线坐标，并放样于坚井护壁上，利用全站仪 或者激光经纬仪瞄直法定向，使得激光点投射于坚井护臂之上，投射四点相互为90°夹角， 两点位于轴线面上、两点位于法线面，投射的激光点位置用冲击钻打眼，用木制楔子紧紧楔 入，利用带有十字丝的螺丝钉准确定位并作为导向点；
[0012] (三）坚井坐标传递：在工作井内管道顶进轴线方向上架设一台激光扫平仪，在 工作井底板浇筑时利用激光扫平仪坚向激光线同时穿过四个护壁控制点，并向下坚向投射 控制点，根据激光点位置做好标记，利用冲击钻在标记位置植入钢筋，并再次架设激光扫平 仪，调整激光扫平仪，找出激光点在钢筋上的具体位置，利用钢锯在钢筋上准确刻出十字 丝；
[0013] (四）高程基准线布置：计算坚井的深度，将地面标高引入井下，利用激光扫平仪 的水平线制定基准水平面，在工作井护壁上做好标记，利用水平线的高程值计算管内底标 高差值，利用刻度尺时刻测量水平和坚向的刻度，并以水平和坚向的刻度计算顶管的方向 是否偏离设计轴线；
[0014] (五）布置导轨：首先确定轨距和导轨外露高度，然后令导轨与激光线平行并将导 轨依据激光线呈轴线对称布置，用C30砼将导轨浇筑在底板上；
[0015] (六）检测：在顶管中利用激光扫平仪实施检测。
[0016] 前述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步骤（二）中，前 述导向点在地面以下l-2m。
[0017] 前述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步骤（五）中，确 定轨距和导轨外露高度的方法有两种：
[0018] 第一种方法：
[0019] (1)假定导轨外露高度为H，前述Η取管道的管壁厚度的1/10 ;
[0020] (2)根据下式确定轨距Β :
[0021]
【权利要求】
1. 顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，包括以下步骤： (一） 平面控制点布设：在顶管线轴线两侧且距顶管线轴线的距离为50-200m范围内 设置控制点，同侧的所有控制点中相邻两个控制点之间的距离< 500m并且至少有两个控 制点通视，选好所有GPS控制点的埋设位置后，先挖30cm深的桩孔，然后将带20cm长十字 丝的铜质标芯固定在桩孔内，用长30cm、直径为10cm的钢护筒加以保护，浇筑混凝土，保证 标芯高于混凝土面5-10mm ; (二） 坚井护壁布置导向点：计算出轴线坐标，并放样于坚井护壁上，利用全站仪或者 激光经纬仪瞄直法定向，使得激光点投射于坚井护臂之上，投射四点相互为90°夹角，两点 位于轴线面上、两点位于法线面，投射的激光点位置用冲击钻打眼，用木制楔子紧紧楔入， 利用带有十字丝的螺丝钉准确定位并作为导向点； (三） 坚井坐标传递：在工作井内管道顶进轴线方向上架设一台激光扫平仪，在工作 井底板浇筑时利用激光扫平仪坚向激光线同时穿过四个护壁控制点，并向下坚向投射控制 点，根据激光点位置做好标记，利用冲击钻在标记位置植入钢筋，并再次架设激光扫平仪， 调整激光扫平仪，找出激光点在钢筋上的具体位置，利用钢锯在钢筋上准确刻出十字丝； (四） 高程基准线布置：计算坚井的深度，将地面标高引入井下，利用激光扫平仪的水 平线制定基准水平面，在工作井护壁上做好标记，利用水平线的高程值计算管内底标高差 值，利用刻度尺时刻测量水平和坚向的刻度，并以水平和坚向的刻度计算顶管的方向是否 偏离设计轴线； (五） 布置导轨：首先确定轨距和导轨外露高度，然后令导轨与激光线平行并将导轨依 据激光线呈轴线对称布置，用C30砼将导轨浇筑在底板上； (六） 检测：在顶管中利用激光扫平仪实施检测。
2. 根据权利要求1所述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步 骤（二）中，所述导向点在地面以下l-2m。
3. 根据权利要求1所述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步 骤（五）中，确定轨距和导轨外露高度的方法如下： (1) 假定导轨外露高度为H，所述Η取管道的管壁厚度的1/10 ; (2) 根据下式确定轨距Β : 3 = 2^11(0-11) 式中，D为管道外径。
4. 根据权利要求1所述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步 骤（五）中，确定轨距和导轨外露高度的方法如下： (1) 假定导轨的轨距为Β，所述轨距Β为管道内径的一半，B = r ; (2) 根据下式确定轨道的外露高度Η : ^ ~ ^ ~r 其中，R为管道外径的一半，r为管道内径的一半。
5. 根据权利要求1所述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，在步 骤（五）中，所述导轨顺直、平行、等高，导轨的坡度与管道的设计坡度一致。
6.根据权利要求5所述的顶管工程中利用激光直线定向测量工法，其特征在于，当管 道的设计坡度小于1 %时，所述导轨按平坡铺设。
【文档编号】G01C15/00GK104251688SQ201410498710
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】刘世稳, 杨永锋, 方晓明, 宋召军, 李向宁, 武甲奇, 姬文渊, 王俊, 元明, 王晓东, 李伟鹏, 宋宁波, 单佳, 宇文龙, 赵晶, 翟宁波, 杨晓锋, 王荣国, 庞凯军, 韦豪, 严坤, 孙元星 申请人:陕西华山路桥工程有限公司