用于机械化沉井的三维定位系统及三维定位方法与流程

本发明涉及沉井施工，特别涉及一种用于机械化沉井的三维定位系统及三维定位方法。

背景技术：

1、随着城市的发展，城市中心的土地资源日益紧缺。竖井技术不断发展，为地下空间的拓展提供了很大的便利。目前现有的竖井施工方法主要是利用搅吸头进行掘进，随之将井筒压入，利用井筒的自身重力下沉。

2、但在沉井施工中，由于沉井结构的不同、沉井施工区域土层复杂、以及沉井逐层拼接施工等原因，圆形沉井在下沉施工过程中往往会产生位移、倾斜、旋转及超沉等问题，严重时会影响到整个工程的质量以及周边建构筑物安全。因此，在沉井下沉施工过程中必须对沉井的位置和姿态进行监测，保证沉井能够安全、准确、快速地下沉到设计位置。

3、目前，很多沉井施工技术的升级和施工进度效率的要求正在逐渐尝试使用自动测量方法，如使用基于gps的差分定位技术进行自动定位测量，也有利用摄影测量技术的全过程位移监测。但前者对于施工环境具有较高的要求，在施工过程中不能遮挡gps信号，架设在沉井顶部gps接收机在沉井下沉施工过程中极易受损，另外gps成本较高；对于摄影测量技术而言，对施工环境也有很高的要求，对数据采集的要求很高、数据量大、系统维护难等缺点。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种用于机械化沉井的三维定位系统及三维定位方法，以搅吸头掘进时在沉井周围产生的泥浆为电磁传输介质，借助电磁定位和三维坐标系的构建，实现了在沉井下沉施工过程中对沉井的三维定位，降低了对施工环境的要求。

2、本发明通过如下方案实现，一种用于机械化沉井的三维定位系统，包括：

3、作为三维定位原点的陀螺仪定位装置，所述陀螺仪定位装置安装在沉井的内壁上并与所述沉井的十字梁在同一平面；

4、磁力发射装置，包括基于所述陀螺仪定位装置布设在沉井的每片管片测点处的若干磁力点，其中，有一个所述磁力点设置在所述陀螺仪定位装置处；

5、用于设置在沉井内并以循环泥浆作为磁力传输介质接收各所述磁力点所发射磁力的磁力接收装置；

6、用于安装在管片内部以感知各磁力点相对位置的定位感知装置；

7、用于根据接收到的各磁力点所发射磁力的强度变化和各磁力点相对位置信息来感知各磁力点的点位变化、进而换算出各测点空间位置的三维计算装置，所述三维计算装置与所述磁力接收装置和所述定位感知装置连接。

8、本发明用于机械化沉井的三维定位系统的进一步改进在于：所述磁力接收装置包括若干条感知螺杆，呈竖向插接在所述沉井内，每条所述感知螺杆上均设有与所述磁力点相适配的磁力接收器。

9、本发明用于机械化沉井的三维定位系统的进一步改进在于：每片管片均设有至少一对所述测点，且每对中的两个测点分别位于对应管片的上缘和下缘。

10、本发明用于机械化沉井的三维定位系统的进一步改进在于，所述定位感知装置包括连接在各环管片内部的竖向爬升螺杆，每片管片的测点处均设有定位信号发射器，所述竖向爬升螺杆上安装有与所述定位信号发射器相适配的定位信号接收器。

11、本发明用于机械化沉井的三维定位系统的进一步改进在于，所述竖向爬升螺杆和所述定位信号发射器均设在对应管片的浅表层。

12、本发明还提供了一种采用如上任一项所述的用于机械化沉井的三维定位系统的三维定位方法，包括步骤：

13、在进行沉井施工时，利用搅吸头掘进，随之将沉井压入，使磁力接收装置位于沉井内的循环泥浆里；

14、在沉井压入的过程中，利用磁力接收装置接收各所述磁力点所发射的磁力，同时利用定位感知装置感知各磁力点的相对位置；

15、利用三维计算装置根据接收到的各磁力点所发射磁力的强度变化和各磁力点相对位置信息来实时感知各磁力点的点位变化、进而同步换算出各测点的空间位置。

16、本发明通过陀螺仪定位装置和磁力点的布设，构建了基于沉井的三维坐标系，以搅吸头掘进时在沉井周围产生的泥浆为电磁传输介质，借助电磁定位和三维坐标系的构建，实现了在沉井下沉施工过程中对沉井的三维定位，降低了对施工环境的要求，成本低且计算简单。

技术特征：

1.一种用于机械化沉井的三维定位系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于机械化沉井的三维定位系统，其特征在于：所述磁力接收装置包括若干条感知螺杆，呈竖向插接在所述沉井内，每条所述感知螺杆上均设有与所述磁力点相适配的磁力接收器。

3.如权利要求1所述的用于机械化沉井的三维定位系统，其特征在于：每片管片均设有至少一对所述测点，且每对中的两个测点分别位于对应管片的上缘和下缘。

4.如权利要求1所述的用于机械化沉井的三维定位系统，其特征在于，所述定位感知装置包括连接在各环管片内部的竖向爬升螺杆，每片管片的测点处均设有定位信号发射器，所述竖向爬升螺杆上安装有与所述定位信号发射器相适配的定位信号接收器。

5.如权利要求4所述的用于机械化沉井的三维定位系统，其特征在于，所述竖向爬升螺杆和所述定位信号发射器均设在对应管片的浅表层。

6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的用于机械化沉井的三维定位系统的三维定位方法，其特征在于，包括步骤：

技术总结本发明涉及一种用于机械化沉井的三维定位系统及三维定位方法，该系统包括：作为三维定位原点的陀螺仪定位装置，安装在沉井的内壁上并与十字梁在同一平面；磁力发射装置，包括基于陀螺仪定位装置布设在每片管片测点处的若干磁力点，其中，有一个磁力点设置在陀螺仪定位装置处；用于设置在沉井内并以循环泥浆作为磁力传输介质接收各磁力点所发射磁力的磁力接收装置；用于安装在管片内部以感知各磁力点相对位置的定位感知装置；用于根据不同磁力点的磁力强度变化换算出对应测点空间位置的三维计算装置。本发明以搅吸头掘进时产生的泥浆为电磁传输介质，借助电磁定位和三维坐标系，实现了在沉井施工中对沉井的三维定位，降低了对施工环境的要求。技术研发人员：朱雁飞,潘伟强,毕湘利,于宁,胡晓嘉,高英林,王建秀,李胡博强,王彦杰,郭彦,蔡凡受保护的技术使用者：上海隧道工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21