户田建设等公司开发小直径盾构隧道施工自动连续测量系统

     

     

     

     

     

     

     

近日，日本户田建设和近畿测量合作开发了一项盾构隧道施工自动测量技术“MWMS（Measuring Worm Method System）”，该系统是使用固定的立体摄像机拍摄盾构机内部图像，通过图像分析确认掘进过程中的盾构机的位置（平面坐标/垂直坐标）和姿态（水平偏转/仰俯），实现了测量工作的省力化、提高了测量管理效率和施工精度，并且可用于以往自动测量技术难以适用的小直径盾构隧道。

     

     

     

     

     

   

开发背景      

以往的盾构施工自动测量，是在隧道洞内设置自动跟踪型测量仪器（全站仪），对后方基准点和盾构机内至少2个标靶进行测量。但在掘进距离增加以及曲线段施工的情况下，测量仪器无法照准标靶，需要移动测量仪器。另外，在隧道断面相对较小的情况下，会产生与台车碰触或照准存在障碍等问题，因此测量仪器的配置较为困难，很难应用自动测量技术。

     

系统概要        

本系统使用立体摄像机自动拍摄盾构推进油缸端头和盾构机主体上设置的多个标记，通过图像分析测量盾构机的位置坐标和姿态。通过将立体摄像机固定在盾构机的后配套设备上，解决了以往自动测量技术存在的问题。在盾构掘进和管片拼装作业中，推进油缸反复伸缩，根据其动态切换基准点，连续捕捉前后的标记。

       

           

           

测量步骤              

（1）开始掘进（测量开始）        

将标记①视为掘进过程中的不动点，作为测量的基准点，随着掘进开始测量。        

（2）掘进中（连续测量）        

通过摄像机和图像处理捕捉移动的标记②的位置。        

（3）完成掘进（测量结束）        

将标记②视为管片拼装过程中的不动点，在推进油缸缩回之前将基准点切换为标记②。        

（4）管片拼装（油缸缩回时）        

推进油缸缩回以及管片拼装后，使油缸紧贴在管片上。掘进准备就绪后，测量确认标记①的位置，再次将基准点切换为标记①。                  

     

系统特征        

1、无需移动测量仪器，不会造成停止施工，可提高工作效率；        

2、           可自由设定测量频率和保持连续测量，因此测量精度高；        

3、适用于各种直径的盾构隧道。                  

       

验证实验          

为了验证该系统的实用性，户田建设在其施工的一处盾构隧道现场进行试验验证。结果显示，盾构直径3.0m的隧道也能顺利进行测量，并且满足了误差范围内的目标精度（≤4.0mm /掘进1m）。户田建设计划将该系统与其正在研发的智能盾构系统“AI Transform Shield”相结合，建立更高精度的掘进管理技术，实现安全可靠的隧道构筑技术。

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