地鐵盾構(gòu)鋼環(huán)、管片的圓心擬合計(jì)算

張能 　李偉濤 　李威

[摘要]地鐵盾構(gòu)施工中，經(jīng)常要檢測(cè)洞門鋼環(huán)、盾構(gòu)管片的定位安裝，特別是圓心是否符合設(shè)計(jì)要求，本文通過測(cè)量鋼環(huán)、管片圓周上的若干個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行平差擬合計(jì)算，得到擬合后的圓心坐標(biāo)和半徑，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比對(duì)，以供施工參考。工程實(shí)例證明了該方法的實(shí)用性。

[關(guān)鍵詞]地鐵 盾構(gòu) 鋼環(huán) 管片 圓心擬合

[中圖分類號(hào)] P258 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-342-1

1地鐵盾構(gòu)發(fā)展

隨著城市地面交通的越來越擁擠，越來越多的城市選擇修建地鐵來緩解地面交通壓力。地鐵盾構(gòu)是城市地鐵施工中一種重要的施工技術(shù)，是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法。它使用地鐵盾構(gòu)機(jī)在地下掘進(jìn)，在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩(wěn)定的同時(shí)，在機(jī)內(nèi)安全地進(jìn)行隧洞的開挖和襯砌作業(yè)。

用地鐵盾構(gòu)法進(jìn)行隧洞施工具有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時(shí)可控制地面沉降、減少對(duì)地面建筑物的影響和在水下開挖時(shí)不影響水面交通等特點(diǎn)，在隧洞洞線較長(zhǎng)、埋深較大的情況下，用地鐵盾構(gòu)法施工更為經(jīng)濟(jì)合理。

2洞門鋼環(huán)、盾構(gòu)管片安裝檢測(cè)

在地鐵盾構(gòu)施工過程中，最重要的工作之一包括始發(fā)和接收洞門鋼環(huán)的安裝定位、區(qū)間隧道里的管片姿態(tài)測(cè)量，而鋼環(huán)、管片都是圓環(huán)形狀，定位檢測(cè)中需要間接地測(cè)量出圓心坐標(biāo)，以便和設(shè)計(jì)圓心坐標(biāo)比較，給評(píng)價(jià)施工質(zhì)量提供參考。

3數(shù)據(jù)處理計(jì)算

在平面上測(cè)得N個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（xi，yi）（其中：N≥3，i=1，2，3……N），用這N個(gè)點(diǎn)擬合一個(gè)圓，求圓心坐標(biāo)（a，b）和半徑R。

4北京某地鐵實(shí)例

北京地鐵某地鐵區(qū)間采用盾構(gòu)工法進(jìn)行掘進(jìn)施工，車站負(fù)二層（站臺(tái)層）右線隧道安裝洞門鋼環(huán)，設(shè)計(jì)里程為K44+824.071，設(shè)計(jì)鋼環(huán)圓心O坐標(biāo)X=315977.906，Y=509423.862，H=20.641，設(shè)計(jì)半徑3.3m，該處的線路中線是直線段，坐標(biāo)方位角為357°57′7.0″?，F(xiàn)對(duì)安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得4個(gè)鋼環(huán)圓周坐標(biāo)：A（315978.020，509427.167，20.632）、B（315977.913，509423.882，23.945）、C（315977.802，509420.576，20.648）、D（315977.928，509423.877，17.330）?，F(xiàn)在以鋼環(huán)圓心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)方位角為87°57′7.0″為M軸正方向，豎直面內(nèi)過圓心O向上的方向?yàn)镹軸正方向，將ABCD四個(gè)點(diǎn)投影到里程K44+824.071的豎直橫斷面上，換算成二維平面坐標(biāo)（mi，ni），則A（3.307，-0.009）B（0.02，3.304）C（-3.288，0.007）D（0.016，-3.311），那么

然后利用公式（8）擬合計(jì)算出X=[-10.9065 0.0095 -0.0035]T，實(shí)際的圓心坐標(biāo)O（0.0095，-0.0035），實(shí)際鋼環(huán)半徑R=3.3025m，在允許施工誤差范圍內(nèi)，可以進(jìn)行下道工序施工。

5結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)工作中，很多數(shù)據(jù)處理都要用到圓心擬合，本文提出的處理方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和指導(dǎo)性。