一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法与流程

本发明涉及边坡锚索施工领域，尤其是涉及一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法。

背景技术：

1、在公路边坡、运河边坡工程建设过程中，边坡开挖后经常采用锚索框架梁进行加固。在锚索孔施工前需要将锚索孔位测量放样至坡面上，确保孔位偏差小，保证框架梁线形美观，整体结构受力均匀。所以锚索孔定位放样是锚索框架梁施工中较为关键的一步。

2、目前，主要是通过人工拉线测量的方式逐步将锚索孔位依次标记至边坡坡面。人工测量放样耗时费力，边坡高度大，安全风险高，并且放样精度与工人的作业水平、作业态度关系巨大，易产生较大误差。同时，现有技术不会对锚索孔进行调整，锚索孔都需要提前预设出行数、列数和位置，不能根据边坡坡面倾斜率进行调整，预设过多的锚索孔费时费力，需要人力物力处理锚索孔，同时需要大量的锚索框架，提高了成本，较少的锚索框不能提供有效的加固效果。上为此我们提出一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法，解决人工拉线测量的方式逐步将锚索孔位依次标记至边坡坡面。人工测量放样耗时费力，边坡高度大，安全风险高，并且放样精度与工人的作业水平、作业态度关系巨大，易产生较大误差的问题。

2、本发明提供了一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法，解决另一个问题是：锚索孔都需要提前预设，不能坡面及时调整，过多的锚索孔费时费力，提高成本，较少的锚索孔加固效果不理想，同时不能根据设备与布置锚索孔距离进行有效计算的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法，包括边坡和投影设备，边坡上设有边坡坡面和边坡平台，投影设备安装在边坡平台上，投影设备包括转动的壳体，壳体上设有转动的投影球；

4、投影设备对边坡坡面上多个锚索孔进行放样。

5、优选的方案中，壳体上设有第二转动机构，第二转动机构包括第二电机和转轴，转动夹座与壳体转动连接。

6、优选的方案中，第二电机的输出端设有主齿轮，主齿轮上设有啮合的从齿轮，从齿轮安装在转轴上，转轴两端与转动夹座转动连接，第二电机安装在壳体上，转轴安装在壳体上，壳体上设有plc控制器。

7、优选的方案中，投影球两端设有第一转动机构，投影球与壳体转动连接，投影球上设有激光发射器和测距仪。

8、优选的方案中，投影球两端设有转动杆，第一转动机构包括第一电机，第一电机上设有第一锥齿轮，第一锥齿轮上设有啮合的第二锥齿轮，第二锥齿轮安装在转动杆上，第一电机安装在壳体上。

9、一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其方法是：s1 、获取边坡坡面坡率；

10、s2 、以边坡平台与边坡坡面交界线中点为原点，建立三维坐标系；

11、s3 、投影设备放置边坡平台上，并使投影设备位于边坡坡面中轴线上，获取投影设备空间坐标；

12、s4 、进行锚索孔布孔计算，设计锚索孔定位放样图，把锚索孔导入投影设备的plc控制器中；

13、s5 、以边坡坡面中轴线为基准线，投影设备转动到最底列，转动第一转动机构，由边坡坡面中心向边侧依次横向投影；

14、同列一侧投影完成后，投影设备转回中轴线，按照另一侧的投影设备每次横向转动角度，对最底列的另一侧的锚索孔进行投影；

15、确保同列的锚索孔距离相同；

16、s6 、投影设备转回中轴线，转动第二转动机构，重复步骤s5，依次对边坡坡面第二列每个锚索孔进行投影；

17、s7 、重复步骤s6，对全部锚索孔进行投影，确保每列的锚索孔距离相同；

18、s8 、投影设备每投影到一个锚索孔时，工作人员迅速在激光点位置标记。

19、优选的方案中，s1中，通过转动第二转动机构，测量出投影设备到边坡底线和顶线的距离，结合投影设备转动角度的变化，计算出边坡斜率k。

20、优选的方案中，s4中进行锚索孔布孔计算，通过设计的锚索孔孔径，测量出单个锚索孔提供给锚索框的预拉力：c，预设计出需要提供给锚索框的总预拉力：q；边坡斜率为不同时，锚索孔提供给锚索框的预拉力影响因子：m，

21、按公式计算计算列数和排数，满足：q≥a*b*m*k，

22、a为每列的锚索孔个数，b为锚索孔的列数，满足符合条件，a*b的最小时，取a和b值；

23、测量边坡坡面的长和宽，边坡坡面等量分布a和b，确定每列两个锚索孔之间距离：s，确定每列的锚索孔距离s1。

24、优选的方案中， s5中，横向转动的角度为θ，之前已转动角度为β，n为之前转动的距离，l为投影设备照到该列时，投影设备到边坡坡面的直线距离；

25、每次需要水平移动的距离公式为：s=l*tan（θ*k1+β）-n；

26、k1为转动角度θ与第一电机转动圈数的转动系数。

27、优选的方案中， s6中，由余弦定理能得出，每次需要竖直移动的距离公式为：s1=l2*sin（θ1*k2+β1）/（sink*p1）；

28、sink=h1/s1；

29、p1为之前的锚索孔的高度，l2为投影设备到下一个的锚索孔的距离，h1为两个锚索孔的高度差，β1为之前第二电机的转动角度，k2为转动角度θ1与第二电机转动圈数的转动系数。

30、本发明的有益效果为：驱动两个第一电机，以使两个第一锥齿轮转动，以使投影球水平方向上转动，以使激光发射器和测距仪能够水平转动，以使激光发射器能够对同一列的多个进行投影，同时测距仪能够测距。驱动第二电机，以使主齿轮转动，以使从齿轮转动，以使投影球在数值方向上转动，以使激光发射器能够对多列的锚索孔进行投影。结构简单，设计合理。

31、本装置能够通过激光的方式对多个锚索孔进行定位放样，激光发射器精准度高，孔位偏差小，与工人的作业水平相比，不易产生较大误差，减少人力成本，提升锚索框架量施工安全与质量。避免人工测量放样耗时费力，边坡高度大，安全风险高的现象发生。

32、使用本方法，能够对不同倾斜角度的边坡进行锚索孔合理设计，确保符合加固要求的最少锚索孔数量，节省大量的锚索框架，同时能够减少对锚索孔的处理工作，大量的降低边坡防固的成本，能够设计出锚索孔行数、列数和每列相邻锚索孔距离和每行锚索孔的距离，较为自动化，能根据投影设备自身的转动关系与布置锚索孔距离进行有效计算，投影设备的转动关系与边坡坡面上锚索孔的距离变化复杂，避免人工对每行和每列的锚索孔进行一步步手动拉线测量，智能化程度较高，具有较大的推广价值。

技术特征：

1.一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置，其特征是：包括边坡（1）和投影设备（3），边坡（1）上设有边坡坡面（102）和边坡平台（101），投影设备（3）安装在边坡平台（101）上，投影设备（3）包括转动的壳体（302），壳体（302）上设有转动的投影球（4）；

2.根据权利要求1所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置，其特征是：壳体（302）上设有第二转动机构（6），第二转动机构（6）包括第二电机（601）和转轴（604），转动夹座（301）与壳体（302）转动连接。

3.根据权利要求2所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置，其特征是：第二电机（601）的输出端设有主齿轮（602），主齿轮（602）上设有啮合的从齿轮（603），从齿轮（603）安装在转轴（604）上，转轴（604）两端与转动夹座（301）转动连接，第二电机（601）安装在壳体（302）上，转轴（604）安装在壳体（302）上，壳体（302）上设有plc控制器（303）。

4.根据权利要求1所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置，其特征是：投影球（4）两端设有第一转动机构（5），投影球（4）与壳体（302）转动连接，投影球（4）上设有激光发射器（7）和测距仪（8）。

5.根据权利要求4所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置，其特征是：投影球（4）两端设有转动杆（401），第一转动机构（5）包括第一电机（501），第一电机（501）上设有第一锥齿轮（502），第一锥齿轮（502）上设有啮合的第二锥齿轮（503），第二锥齿轮（503）安装在转动杆（401）上，第一电机（501）安装在壳体（302）上。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其方法是：s1 、获取边坡坡面（102）坡率；

7.根据权利要求6所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其特征是：s1中，通过转动第二转动机构（6），测量出投影设备（3）到边坡底线和顶线的距离，结合投影设备（3）转动角度的变化，计算出边坡斜率k。

8.根据权利要求6所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其特征是：s4中进行锚索孔（2）布孔计算，通过设计的锚索孔（2）孔径，测量出单个锚索孔（2）提供给锚索框的预拉力：c，预设计出需要提供给锚索框的总预拉力：q；边坡斜率为不同时，锚索孔（2）提供给锚索框的预拉力影响因子：m，

9.根据权利要求6所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其特征是：s5中，横向转动的角度为θ，之前已转动角度为β，n为之前转动的距离，l为投影设备（3）照到该列时，投影设备（3）到边坡坡面（102）的直线距离；

10.根据权利要求6所述一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置的放样方法，其特征是：s6中，由余弦定理能得出，每次需要竖直移动的距离公式为：s1=l2*sin（θ1*k2+β1）/（sink*p1）；

技术总结
本发明提供一种高陡大边坡锚索孔点位放样装置及其放样方法，包括边坡和投影设备，边坡上设有边坡坡面和边坡平台，投影设备安装在边坡平台上，投影设备包括转动的壳体，壳体上设有转动的投影球；投影设备对边坡坡面上多个锚索孔进行放样。本装置能够通过激光的方式对多个锚索孔进行定位放样，激光发射器精准度高，孔位偏差小，与工人的作业水平相比，不易产生较大误差，减少人力成本，提升锚索框架量施工安全与质量。避免人工测量放样耗时费力，边坡高度大，安全风险高的现象发生，具有较大的推广价值。

技术研发人员：杨钊,陈培帅,姬付全,于锦,熊齐欢,陈世豪,杨林,江鸿,曹昂,彭松林
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6