箱涵顶进装置及方法
技术领域
本发明涉及桥涵施工技术领域，特别涉及一种箱涵顶进测量系统及方法。
背景技术
随着城市建筑的发展，如何对城市环境破坏最少是人们考虑的前提。下穿既有线斜交顶进箱涵是通过架空既有线路，采用顶进动力设备、传力装置、后背反力墙等，将预制好的框架式桥涵顶进下穿的一种施工方法，可减少对既有交通的干扰，已被广泛应用。
但在箱涵顶进的实际施工中，由于箱涵在顶进过程中两侧土压不均、启动趋势、涵体偏心等因素，箱涵在顶进过程中会发生偏离轴线的水平偏移和箱涵的“扎头”和“抬头”问题，为了能够在顶进过程中发现偏移并及时进行顶推力调整，使箱涵前进姿态符合设计要求，在顶进过程中对箱涵顶进的轴线进行测量是非常重要的。
目前，更多的是靠人工测量来判断识别顶进姿态，调节油压控制顶推力进行纠偏，但人工测量很难精确且迅速的得出箱涵顶级移动轴线，不仅影响施工进度和效率，且人工测量精度较低易出现误差，如果控制不好容易导致涵体发生变形或产生裂缝，对观测人员素质要求较高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种箱涵顶进测量系统及方法，旨在解决现有技术中在箱涵顶进的实际施工中，人工测量效率低和精度低的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种箱涵顶进测量系统，所述箱涵顶进测量系统包括：
箱涵测量装置，所述箱涵测量装置包括测量模块，所述测量模块用于实时测量箱涵的坐标，所述测量模块包括沿所述箱涵轴线设置的全站仪和棱镜，所述棱镜设置在所述箱涵的顶部，所述全站仪设置与所述箱涵相对应的后背墙上；
箱涵顶进装置，所述箱涵顶进装置用于推进所述箱涵；
数据处理装置，所述测量数据处理装置包括处理模块和控制模块，所述处理模块用于获取所述箱涵测量装置的实时坐标数据，并根据所述测量数据计算所述箱涵的实际移动轴线，然后计算顶进桥涵纵轴线与理论设计轴线的相对偏差，所述控制模块用于根据计算偏差控制所述箱涵顶进装置的顶进推力以调整所述箱涵的移动轴线。
优选地，所述棱镜的数量为多个，所述全站仪与多个所述棱镜沿同一水平线设置，多个所述棱镜均设置在所述箱涵的顶部。
优选地，所述测量模块的数量为多个，多个所述测量模块间隔设置。
优选地，多个所述测量模块中至少其中一个所述测量模块沿所述箱涵的中轴线设置。
优选地，所述箱涵测量装置还包括倾斜仪，所述倾斜仪设置在所述箱涵的横断面上并用于测量所述箱涵的倾斜角度。
优选地，所述箱涵顶进装置包括分别设置在所述箱涵的中轴线两侧的第一顶进模块和第二顶进模块，所述控制模块用于控制所述第一顶进模块和所述第二顶进模块的顶推力以控制所述箱涵的移动轴线。
优选地，所述第一顶进模块包括第一油压机以及多个分别与所述第一油压机连接的第一千斤顶，所述第二顶进模块包括第二油压机以及多个分别与所述第二油压机连接的第二千斤顶，所述控制模块用于控制所述第一油压机和所述第二油压机的油压力，以分别调整所述第一千斤顶的推进力和所述第二千斤顶的推进力。
优选地，所述测量模块与所述处理模块通过异步收发传输器串口线连接。
本发明还提出了一种箱涵顶进测量方法，该方法采用如上所述的箱涵顶进测量系统，所述箱涵顶进测量方法包括：
获取所述箱涵测量装置的测量数据；
根据测量数据计算得到箱涵的实际移动轴线；
根据实际移动轴线与预设移动轴线生成轴线偏移值；
根据轴线偏移值控制箱涵顶进装置的推进力。
优选地，所述根据轴线偏移值控制箱涵顶进装置的推进力的步骤包括：
判断轴线偏移值是否大于预设阈值；
若轴线偏移值大于预设阈值，则根据轴线偏移值控制箱涵顶进装置的推进力。
本发明的箱涵顶进测量系统的箱涵测量装置的后视点设置在既有线的架空纵梁上，在与箱涵相对的后背墙上设置全站仪，将全站仪进行对焦定向，再将棱镜设置再箱涵的顶部，且棱镜对准全站仪十字丝的中心位置，棱镜与全站仪沿箱涵的轴线设置，全站仪为全自动全站仪，在顶进过程中自动跟踪棱镜进行测量，从而得到实时坐标数据，极大地提高了测量效率，处理模块对棱镜的实时坐标进行处理，以形成箱涵的实际移动轨迹，即实际移动轴线，处理模块将实际移动轴线与设计轴线做对比，并计算出实际移动轴线与设计轴线的偏差值，当偏差值大于预设值时，控制模块调整箱涵顶进装置的的顶进推力，对箱涵的移动轴线进行纠正调整，避免了人工读数误差，有效避免了测量误差导致箱涵涵体发生变形或产生裂缝。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例箱涵顶进测量系统的俯视示意图；
图2为本发明一实施例箱涵顶进测量系统的侧视示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种箱涵顶进测量系统。
如图1和图2所示，本实施例中，箱涵顶进测量系统100包括箱涵测量装置(未图示)、箱涵顶进装置4以及数据处理装置5，其中，箱涵测量装置包括测量模块，测量模块用于实时测量箱涵200的坐标，测量模块包括沿箱涵200轴线设置的全站仪2和棱镜1，棱镜1设置在箱涵200的顶部，全站仪2设置与箱涵200相对应的后背墙300上；箱涵顶进装置4用于推进箱涵200；测量数据处理装置5包括处理模块51和控制模块52，处理模块51用于获取箱涵测量装置的实时坐标数据，并根据测量数据计算箱涵200的实际移动轴线，然后计算顶进桥涵纵轴线与理论设计轴线的相对偏差，控制模块52用于根据计算偏差控制箱涵顶进装置4的顶进推力以调整箱涵200的移动轴线。
具体地，本实施例的箱涵顶进测量系统100的箱涵测量装置的后视点设置在既有线的架空纵梁上，在与箱涵200相对的后背墙300上设置全站仪2，将全站仪2进行对焦定向，再将棱镜1设置再箱涵200的顶部，且棱镜1对准全站仪2十字丝的中心位置，棱镜1与全站仪2沿箱涵200的轴线设置，全站仪2为全自动全站仪2，在顶进过程中自动跟踪棱镜1进行测量，从而得到实时坐标数据，极大地提高了测量效率，处理模块51对棱镜1的实时坐标进行处理，以形成箱涵200的实际移动轨迹，即实际移动轴线，处理模块51将实际移动轴线与设计轴线做对比，并计算出实际移动轴线与设计轴线的偏差值，当偏差值大于预设值时，控制模块52调整箱涵顶进装置4的的顶进推力，对箱涵200的移动轴线进行纠正调整，避免了人工读数误差，有效避免了测量误差导致箱涵200涵体发生变形或产生裂缝。
进一步地，如图1所示，本实施例中的棱镜1的数量为多个，全站仪2与多个棱镜1沿同一水平线设置，多个棱镜1均设置在箱涵200的顶部。多个棱镜1与全站仪2均沿轴线设置，在箱涵200顶进过程中，全站仪2自动跟踪多个棱镜1进行测量，得到多个棱镜1的坐标数据，处理模块51对多个棱镜1的测量数据进行对比分析处理，得到最精确的箱涵200坐标，从而得到最精确的箱涵200移动轴线，提高了测量的精确度，进一步减小了测量误差。
更进一步地，如图1所示，本实施例中测量模块的数量为多个，多个测量模块间隔设置。多个测量模块沿垂直箱涵200轴线的方向间隔布置，即通过多个测量模块对箱涵200的坐标进行测量，得到多条箱涵200的移动轴线，并通过处理模块51对多条箱涵200的移动轴线进行对比分析处理，得到最精确的箱涵200移动轴线，进一步提高了测量的精确度，减小了测量误差。
本实施例中，如图1所示，多个测量模块中至少其中一个测量模块沿箱涵200的中轴线设置。箱涵200中轴线是最能反应箱涵200坐标位置的中心线，将其中一个测量模块沿箱涵200的中轴线设置，使得测量模块能够得到最精确箱涵200中心移动轴线，再通过对其他箱涵200轴线的测量，得到其他的移动轴线，对中心移动轴线进行修正，使得箱涵200移动轴线更加精确。
本实施例中，如图2所示，箱涵测量装置还包括倾斜仪3，倾斜仪3设置在箱涵200的横断面上并用于测量箱涵200的倾斜角度。倾斜仪3测量箱涵200的垂直方向的偏移，倾斜仪3将测量数据传输值处理模块51，处理模块51对偏移角度与设计偏移角度进行对比，当偏移角度超过预设值时，由控制模块52发出信号预警。
本实施例中，如图1和图2所示，箱涵顶进装置4包括分别设置在箱涵200的中轴线两侧的第一顶进模块和第二顶进模块，控制模块52用于控制第一顶进模块和第二顶进模块的顶推力以控制箱涵200的移动轴线。
进一步地，如图1和图2所示，第一顶进模块包括第一油压机以及多个分别与第一油压机连接的第一千斤顶41，第二顶进模块包括第二油压机以及多个分别与第二油压机连接的第二千斤顶42，控制模块52用于控制第一油压机和第二油压机的油压力，以分别调整第一千斤顶的推进力和第二千斤顶的推进力。第一顶进模块设置在箱涵200顶进面呈钝角的一侧，第二顶进模块设置在箱涵200顶进面呈锐角的一侧，第一油压机通过调节油压力来调整第一千斤顶41的顶推力，第二油压机通过调节油压力来调整第二千斤顶42的顶推力，当箱涵200朝第一顶进模块的一侧偏移时，则加大第二油压机的油压力，使得第二千斤顶42的顶推力增大，对箱涵200的偏移进行纠正，且第一千斤顶41的数量大于第二千斤顶42的数量，可在一定程度上克服由于土压力不均引起的箱涵200偏移。
本实施例中，测量模块与处理模块51通过异步收发传输器串口线连接。通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结上。
本发明还提出了一种箱涵顶进测量方法，该方法采用如上所述的箱涵顶进测量系统，箱涵顶进测量方法包括：
步骤S1，获取箱涵测量装置的测量数据；
步骤S2，根据测量数据计算得到箱涵的实际移动轴线；
步骤S3，根据实际移动轴线与预设移动轴线生成轴线偏移值；
步骤S4，根据轴线偏移值控制箱涵顶进装置的推进力。
预设移动轴线为本领域技术人员根据实际需要自行设置。本发明的箱涵顶进测量方法用于箱涵顶进施工，在箱涵顶进施工过程中，通过箱涵测量装置实时获取箱涵的坐标测量数据，将坐标数据输入至坐标系统中，根据多个坐标测量数据生成箱涵的实际移动轴线，计算得到轴线偏移值，根据轴线偏移值调整箱涵顶进装置的推进力，以调整箱涵的移动轴线。通过计算机实现对箱涵顶进的测量和控制，避免了人工测量计算和判断误差，方便又准确。
进一步地，步骤S4包括：
步骤41，判断轴线偏移值是否大于预设阈值；
步骤42，若轴线偏移值大于预设阈值，则根据轴线偏移值控制箱涵顶进装置的推进力。
若轴线偏移值小于或等于预设阈值，则箱涵顶进装置继续对箱涵进行推进。
预设阈值为本领域技术人员根据实际需要自行设置。在实际施工过程中，箱涵顶进施工的实际移动轴线总会存在偏移，当偏移量小于或等于预设阈值时，此时箱涵顶进施工出于正常状态，不会发生箱涵裂开等风险，因此无需调整箱涵的偏移轴线，而当偏移量大于预设阈值时，箱涵顶进施工过程较为危险，此时若继续进行顶进施工，容易出现箱涵变形裂开等风险，因此需要控制箱涵顶进装置的推进力，来对箱涵的移动轴线进行调整。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
