一 种 用 E xc e l软 件 计 算 盾 构 姿 态 的 方 法
俞 靓 王 斌
上海市机械施工集团有限公司 上海 200072
摘要 ：盾构机发展至今 ，自动测量系统已经几乎得以全面配备。然而在自动测量系统出现故障等特殊情况时，人工测
量程序还是需要起到应急的重要作用。传统的人工计算程序不管是从测量上还是计算上都十分复杂，为此，介绍一种
利用Excel程序、结合安装在盾构机上的前后尺及坡度板等设备对盾构机姿态进行计算的方法，在简化人工姿态计算过
程方面作出了一些改进。
关键词：Excel软件；人工姿态计算；盾构机测量；姿态控制
中图分类号：TU94 文献标志码 ：A 文章编号：1004—1001(2018)06—1005．03 DOI：10 14144／j cnki．jzsg．2018．06 063
A Method of Calcu lati ng Sh ield Postu re
Based on ExceI Software
YULiang WANG Bin
Shanghai Mechanized Construction Group Co．，Ltd．，Shanghai 200072，China
近年来 ，盾构机掘进 隧道的方法在全国各大城市地铁
及地下空间发展建设中得到了大规模 的应用，盾构机的各
类 自动化系统也有 了长足的进步” ]。就盾构机导 向系统来
说 ，目前国内外已经有多家公司专 门研发的各类 自动测量
系统。这些 自动测量系统经过 多个工程的验证 ，已经能满
足 日常施工的绝大部分情况。尽管如此 ，我们还需要在碰
到特殊情况的时候使用传统的人工测量系统对 自动测量系
统所测数据进行复核。本文主要针对用Excel程序计算盾构
推进姿态的方法进行研究。
1 盾 构 推进 设计 轴 线 的 计 算
要想在Excel中实现对盾构姿态的计算，我们必须在所
有工作之前将盾构推进轴线的设计三维坐标计算 出来。盾
构轴线计算主要分为平面曲线和竖直 曲线2个部分。
1．1 平面 曲线
根据设计图纸，平面 曲线主要分为直线、缓和 曲线和
圆曲线三类 。
1．1．1直 线三维坐标的计算
隧道直线三位坐标 的计算是通过直线段 的起 点，结合
直线的方位角，利用式 (1)计算得出：
fX 。+Lcos
lv：Yo+Lsin (1)
式中： 、 ——直线起点的坐标；
作者简介：俞 靓 (1986一 )，男，本科，工程师。
通信地址：上海市洛川q,~．7ol号 (200072)。
电子邮箱：yuemil@l63．com
收稿 日期：2018．04．21
—— 直线的方位角；
L——直线上任意一点到直线起点的距离 。
利用这 个公式，我们就 能算 出直线上任意一 点的平
面坐标。 目前全 国各城市地铁工程 中，一环管片的长度基
本都统一为1．2 1TI，我们可 以将上式 中的L设置为1．2 1TI的倍
数，这样就能算出每一环大里程的平面坐标。
1．1．2 缓和 曲线
缓和曲线一般被设置在直线与圆曲线之 间，是一个隧
道轴线由直线转变为圆曲线的过程阶段。由于地铁隧道的
特殊性，设计单位在设计缓和 曲线 时一般会提供计算时所
需的各类参数 。
利 用这 个 参数 方程 ，结合 缓和 曲线通 用 方程 (式
(2)]，就能计算出缓和 曲线上各点坐标 。
l X X】+Acos ±Bsin
【Y Yl+Asin 4-Bcos ⋯
式中：X 、Yl——缓和曲线起点坐标；
—— 与缓和曲线连接的直线的方位角；
、 —— 根据设计提供的缓和 曲线参数方程所计算
出的缓和曲线参数。
同样的，我们 以每环1．2 m为间隔计算每环大里程 的设
计坐标。
1．1-3 圆曲线
要想计算圆曲线上任意一点的三维坐标，我们要先通
过图纸上特征点的坐标计算出圆心坐标 (图1)。
根据 图1，首 先从 设 计 图纸 上找 出缓 圆点 (X ，
vH )、圆缓点 ( ， )，计算出这两点连线的长度L’和
方位角。c 。则 可 由式 (3)计算 出：
l=arccos(0．5XL’／R) (3)
建
一种用Excel软件计算盾构姿态的方法（论文）.pdf
