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第1篇

關鍵詞：教育創新觀念英語教學模式構建策略

長期以來，我國大學英語教學一直存在著嚴重的“少、慢、差、費”的問題。學生在大學期問學習英語把重點放在對詞匯、語法的把握上，但是忽視了語言交際能力的培養，英語作為一門語言交際工具對他們來說根本沒有派上任何用場。那么，是什么造成了我國英語教育長期以來的“費時低效”?究其原因，主要是外語教學一直以來照搬國外的教育教學理論和教學方法，此外，功利主義的應試教育也是造成學生在英語聽說上“聾啞”、讀寫上“文盲”及交際上“癡呆”的一大原因。要改變這種狀況就必須依靠素質教育。素質教育的基本特征是促使學生主動發展，它的核心就是創新。大學英語教學應當樹立創新教育觀念，在創新教育觀念下構建創新教學模式。

一、創新教學模式構建的基本原則

1．民主性原則該原則要求在英語教學中，師生關系平等、和諧，互相鼓勵，互相尊重，互相信任。學生在教師的指導下成為語言學習的主體，教師啟發、誘導學生積極運用英語交流，積極思維。教師主動組織學生參與教學設計過程，改變一言堂、滿堂灌的弊病，形成以學生為中心的學習局面。例如閱讀材料的內容，學習講解的方式，以及作業的布置和學習效果的評價要與學生“商量”。在平等、民主的教學環境下，學生求知欲望高，精神飽滿，心情舒暢，敢想、敢說、敢問，在真實或非真實的語境中，訓練學生的聽說讀寫能力，讓學生“在游泳中學會游泳”，盡可能使教學過程交際化。在這樣一個有疑問、有迷惘、有討論的課堂上，優等生得到提高，后進生得到帶動。學生相互配合，相互啟迪，相得益彰。許多學生的見解和問題，往往是教師忽略或沒想到的，使得教師也得到提高，達到了教學相長。在這種民主的教學環境下，有足夠的機會讓學生披露靈性，展現個性，并使師生雙方成為教育的共同受益者。

2．開放性原則。該原則要求英語教學成為一個開放的系統。主要體現在教學內容，強調交流與合作，還體現在教育者及教育方式及途徑的開放性等方面。如教學方式的開放性可包括在教學中，根據教學內容提出能啟發學生創造性思維的開放性問題，做出開放性的回答。像句型轉換、句子翻譯、話題討論等形式的語言訓練更具有開放性；教學內容應不斷更新，教學形式或通過游戲、表演、會話、競賽、自學等形式不斷完善，表現出靈活性和藝術性；學生不斷提高自己的語言運用能力；積極開展第二課堂活動，通過英語角、演講比賽、單詞接力賽等形式，培養學生的語言交際能力。開放性原則要求教師放棄自我中心意識和知識意識，把自己放在與學生平等的地位上，主動適應學生學習的規律和心理特點，突出學生的主體作用，發揮學生的主體精神，成為教學活動的參與者、引導者、促進者，克服包辦一切的現象。

3．主體性原則。學生英語水平的提高從根本上講是主體性的發展。沒有主體內在語言的潛能開發，沒有詞匯、語法、結構功能等語言知識的內化，學生的英語水平是不能提高的。在教學過程中教師是教的主體，學生是學的主體，構成“教學相長”的本質關系。雖然他們同時也互為客體，都是對方的認識對象，但這種主客關系不是本質，這就是說，主體的發展不僅不否定教師的作用，而且把教師也視為并列的活動主體，且發揮著指導作用；主體的發展是在認識和實踐中完成的。因此，在英語教學中要尊重和喚醒學生的主體意識，倡導和發揮學生的主動性、創造性。

4．實踐性原則。英語是一門實踐性很強的學科，學生如果不通過大量、充分、多樣化的語言輸入(聽、讀)的實踐練習，就不會有語言的輸出(說、寫)，就不會學好英語。因此，必須把學生置于使用語言的活動中去感知、分析、理解、操練，從模擬交際到真實交際，以期達到真正掌握英語的目的。企圖通過教師的講解教會英語是勞而無功的，一節課僅50分鐘，教師把單詞個個開花，語法摳得過細，學生的語言練習就越粗越少，實際掌握的就必然越淺越差。這個反比關系就是英語課堂教學最明顯的辯證特征。

二、創新教學模式的構建策略

1．大學英語教學創新的實施創新的前提是強烈的創新意識和頑強的創新精神。創新的基礎是扎實的知識技能和大量的研究實踐，創新的根本是科學的思維方法和較強的創造能力。創新能力不僅表現在對知識的攝取、處理和運用上，更表現為一種追求創新的意識，大膽質疑、發現問題、積極探索的心理傾向。

2．開發學生的非智力因素。英語學習從表面上看似乎只是掌握了一門交際工具，但從深層價值上來看則是增添了新的思維方式，有助于發展和培養學生的個性及能力。因此，英語學習應該是智力因素和非智力因素的和諧統一。非智力因素指的是與智力活動有關的一切非智力的心理因素，包括動機、興趣、情感、意志等。教師主要可以通過以下方法來挖掘學生的非智力因素。(1)激發學習興趣，培養學習動機。教學過程一定要從學生的實際出發，利用一些效仿性強的實例，讓學生明確學習目的，領會學習英語的重要性，這些目的可以大到樹立遠大理想、報效祖國，小到他們自己的切身利益。在學生的學習動機明確之后，教師在教學中要注意教學手段上的多樣化、因材施教及把握由易到難的教學原則，采用符合中國國情，符合學生實際和具體教學情況的英語教學模式與教學方法來發展學生的語言能力，提高學生的英語水平。如采用游戲法、競賽法來活躍課堂氣氛，課后開展競賽、組織英語角及英語晚會等活動來豐富學生的綜合能力，滿足各個層面學生的要求，讓他們各有所獲，得到成功的感覺，從而進一步提高學生模仿和創造性運用語言的興趣。(2)熱愛學生。情感激勵英語教學不僅是傳授知識、培養語言能力的過程，還是教師與學生之間微妙、細膩的情感交流過程。教師熱愛學生的情感是一種巨大的教育力量，這種力量能增強學生的自信心和上進心，進而激發學生的創造熱情。情感教育主要體現客觀、公正、一視同仁，教師要理解、尊重學生的情感，不遷怒、不急躁、不訓斥學生，在對學生嚴格要求的同時有一顆寬容的心，當學生在學習、思想品德方面哪怕只有一點點進步，都要適時給予肯定與鼓勵。(3)磨礪學生的意志。培養優秀品質非智力因素中對智力和能力有明顯作用的性格特征是勤奮，而勤奮往往與踏實、自信、堅韌、刻苦等聯系在一起。因此，教師在日常教學中，應該有意識地培養學生養成堅韌、勤奮、刻苦的優秀品質。在英語教科書中也有大量的課文滲透了意志磨煉性格、培養性格的教育，教師要結合學生的英語學習實際，適時進行激勵性的教育，力求使學生克服惰性。在教師的引導下，學生一定會有所感悟、有所自省、有所進步。:

3．把握“教”與“學”的互動關系。英語教學可以說是一門教師和學生共同合作的藝術，教師不僅要自己創造，而且還要鼓勵學生創造。教師的主導、學生的主體作用體現在教師的教是為學生學的服務上，教和學應體現互動性。古人云：“授人以魚，不如授人以漁。”因此，

教學必須著重于開發學生的智力、培養學生的思維方法。具體可以從以下兩個方面考慮：

(1)教師在教學過程中應該突出對學生的思維能力，尤其是創造性思維能力的培養與提高。創新能力的核心是創造性思維，這是人類最復雜、最高級的思維過程，是一切創造活動的源泉，也是創新教育的重要內容。在教學中，教師要有目的、有計劃、有步驟地對學生進行想像思維、發散思維、輻射思維、聯想思維、類比思維和逆向思維等方面的訓練。如在詞匯、句型教學中運用“一詞多義”、“一句多譯”來拓展學生的發散性思維，閱讀教學中采用“讀前預測”、“歸納總結”，以及語音教學中的“音義聯想”都有助于培養學生思維的發散、聯想、類比及創造能力。教師在教學中可以探索“問題式”教學方法，多角度、多方位吸引學生從問題出發，鼓勵學生各抒己見，發展學生的類比、聯想等發散性思維，為學生提供展示其創造性思維能力的空間。

第2篇

關鍵詞：土建結構設計；存在的問題；對策；分析

土建的結構設計可以說是建筑工程，在實踐中非常重要的組成部分和結構，但是在實踐工作中，往往結構的設計和施工人員，總是對實踐工作中結構的設計和施工理念缺乏一定程度上的規范意識，很多時候都不能夠清楚的了解和分析其設計和施工的規范以及手段，如果這樣的情況久而久之，必然會給工程的成本和造價帶來一定程度上的增加，因為土建結構設計中，最重要的就是通過土建結構的設計，來提高和增加其建筑結構的安全性和持久性，因此，在建筑工程的建筑和施工中不難看出土建結構設計的重要性和關鍵性，所以，在對其土建結構設計和施工中一定要引起我們的高度重視和關注，下面我們就對在土建結構設計中，存在的一些問題和對策，進行進一步簡單的論述和分析。

1 土建結構設計中施工材料的選擇中相應的問題

混凝土結構設計規范在設計工作中，在對混凝土的強度等級的理解與應用存在以下兩方面的問題與爭議。

1.1 混凝土結構設計規范

大多數土建工程由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，并非我國所特有，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。同時根據相關規定：鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C15。與此條相呼應在規定中某一條條和另一條中不再列入了Cl0混凝土的強度標準值、設計值。這里存在一個對上述規范條文的正確理解與應用的問題，這就是作為基礎墊層的素混凝土是否可以采用C10混凝土，是否也必須采用C15混凝土。對這一問題存在很廣泛的爭議。在某些工程中對基礎墊層的混凝土采用C10后，不僅有的監理公司的監理人員對此置疑，甚至有的圖紙審查人員也表示反對，都認為這違反了規范的要求，要求改正為C15。混凝土墊層采用Cl0等級的混凝土，如改為C15級混凝土沒有必要而且增加造價造成經濟上的浪費。分歧的原因是置疑的人員沒有正確理解規范的條文，因為規范的某一條是指鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C15，而作為墊層的混凝土是素混凝土不屬于鋼筋混凝土，墊層混凝土的作用是保護地基土在施工中不擾動，同時為基礎的施工創造有利的工作條件，Cl0混凝土完全可以達到。相應規范的某一條例表規定了各個強度等級的混凝土的軸心抗壓強度設計值。其中有一個注釋，因是用小字表達常被設計人員忽視，這個注是指當軸心受壓及偏心受壓構件的截面長邊或直徑小于300mm，則表中的混凝土強度設計值應乘以系數0.8。該注釋是不能忽視的，因為當構件的截面尺寸越小，混凝土構件的缺陷帶來的強度損失越大。

1.2 砌體結構設計規范

在砌體結構設計規范中，對結構材料選擇的規定方面容易忽視的主要是對地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻，所用材料的最低強度等級提出的要求，其目的是為了保證結構的耐久性。例如對于地基土很潮濕的砌體，磚至少要求Mul5，砂漿必須是水泥砂漿而且不低于M7．5。但在實踐中很多設計人員單從砌體的強度要求出發采用MUl0磚、M5水泥砂漿。這是違背規范要求的，應予改正以保證結構的耐久性。此外，上述這一要求不僅針對地面以下砌體，還針對地面以上的潮濕房間，例如衛生間等。

2 土建結構設計中解決問題的相應的對策和方法

2.1 砌體結構伸縮縫的最大間距

我們在土建的相關施工和設計規范中。主要是對燒結普通磚的使用來進行明確規定的，但是，對于目前墻體改革中新使用的混凝士砌塊等房屋，該規范已強調由于混凝土有干縮性，應該將伸縮縫的最大間距乘以0.8系數，也就是說應將伸縮縫的最大間距調整為50m×0．8=40m。其次該規范在注釋中還強調了對于白天和夜晚溫差較大地區，伸縮縫的最大間距應予以適當減小，因此，對于我國晝夜溫差較大的地區來說，應適當減小伸縮縫的最大間距，使用燒結普通磚的上述砌體房屋，伸縮縫的最大間距應降為45m，使用混凝土砌塊的上述房屋，伸縮縫的最大間距應降為35m。按調整后的伸縮縫的最大間距設計的砌體房屋再輔以其它措施后，很少再出現溫度裂縫了。

2.2 混凝土結構中鋼筋的混凝土保護層

厚度現行混凝結構設計規范中，比89規范更加重視對混凝土耐久的要求，而混凝土結構的耐久性與混凝土保護層的厚度是密切相關的，因此現行規范比原規范對混凝土保護層的厚度要求有所增加。例如在一類環境柱的混凝土保護層的厚度由25mm增加到30mm。特別對于基礎，混凝土保護層的厚度增加得更多，因為基礎與水有接觸，所處環境更為不利。但在設計實踐中往往有些設計人員忽略了這一變化，因而不能滿足混凝土耐久的要求．造成混凝土質量下降。

2.3 屋面可變荷載的取值和分布

相應的計算，然后按最不利的情況進行設計。對屋面可變荷載的取值應十分謹慎，特別是對于屋架和拱殼屋面，因為這類屋面荷載的分布對結構的內力很敏感。例如積雪荷載應按全跨均勻分布、不均勻分布，半跨均勻分布的幾種情況進行設計，這樣才能保證屋面結構的安全。

計算地基變形時將荷載取值錯誤地取為荷載設計值而不是荷載的準永久組合值。由于荷載的設計值大約為荷載準永久組合值的1．4～1．6倍，因此這一錯誤取值造成的影響更多，常常使原本地基變形不超過限值，錯誤的判斷為地基的變形不滿足設計要求。錯誤地將基礎加深或將基礎的底面積擴大，造成很大的浪費。在確定基礎底面積或確定樁數時，荷載取值錯誤地取為荷載的設計值而不是荷載的標準值，由于荷載的設計值大約為荷載標準值的1．25倍左右。因此這一錯誤將導致約20％的浪費，對整棟建筑而言，這一浪費是相當大的，必須要引起重視和注意。

3 結束

綜上所述，在進行土建結構設計過程中，我們一定要嚴格和控制設計和施工的每個環節，堅決不能夠給建筑工程的基礎質量留下隱患和影響，因為土建結構的設計和施工可以說是土建工程建筑中，非常重要的一個環節，如果對其的力度和過程掌控不好，那么必然會給整個建筑工程留下安全隱患，為此，希望我們相關的設計和施工人員，能夠不斷的完善自身的方式方法，做到時刻豐富自我，提高自我素質的要求，不斷的對土建結構設計中相應的方法和進行完善和創新，為建筑工程的質量，提供更進一步的保障。

4 參考文獻

[1].徐劍波.地基不均勻沉降對房屋的危害分析及治理對策研究[D]湖南大學,2006.

[2].李亞平,王兵,劉宗毅.框排架廠房結構動力特性測試及屋頂剛架穩定性分析[J]四川建筑科學研究,2003

第3篇

【關鍵詞】：隧道工程，盾構姿態，自動測量，系統開發

1引言

盾構機姿態實時正確測定，是隧道順利推進和確保工程質量的前提，其重要性不言而喻。在盾構機自動化程度越來越高的今天，甚至日掘進量超過二十米，可想而知，測量工作的壓力是相當大的。這不僅要求精度高，不出錯；還必須速度快，對工作面交叉影響盡可能小。因此，為了能夠在隧道施工過程中及時準確給出方向偏差，并予以指導糾偏，國內外均有研制的精密自動導向系統用于隧道工程中，對工程起到了很好的保證作用。

1.1國內使用簡況

國內隧道施工中測量盾構機姿態所采用的自動監測系統有：德國VMT公司的SLS—T方向引導系統；英國的ZED系統；日本TOKIMEC的TMG—32B（陀螺儀）方向檢測裝置等等。所采用的設備都是由國外進口來的。據了解，目前有些地鐵工程中（如廣州、南京）在用SLS—T系統，應用效果尚好。

總的來看，工程中使用自動系統的較少。究其原因：一是設備費或租賃費較昂貴；二是對使用者要求高，普通技術人員不易掌握；三是有些系統的操作和維護較人工方法復雜，在精度可靠性上要輔助其它方法來保證。

1.2國外系統簡況

國外現有系統其依據的測量原理，是把盾構機各個姿態量（包括：坐標量—X.Y.Z，方位偏角、坡度差、軸向轉角）分別進行測定，準確性和時效性受系統構架原理和測量方法限制，其系統或者很復雜而降低了系統的運行穩定性，加大了投入的成本，或者精度偏低，或者功能不足，需配合其他手段才能完成。

國外生產的盾構設備一般備有可選各自成套的測量與控制系統，作業方式主要以單點測距定位、輔以激光方向指向接收靶來檢測橫向與垂向偏移量的形式為主。另外要有縱、橫兩個精密測傾儀輔助[7]。有些（日本）盾構機廠商提供的測控裝置中包括陀螺定向儀，采用角度與距離積分的計算方法[1][2]，對較長距離和較長時間推進后的盾構機方位進行校核，但精度偏低，對推進只起到有限的參考作用。

2系統開發思路與功能特點

2.1開發思路

基于對已有同類系統優缺點的分析，為達到更好的實用效果，我們就此從新進行整體設計，理論原理和方法同過去有所不同，主要體現在：其一，系統運行不采用直接激光指向接收靶的引導方式，而是根據測點精確坐標值來對盾構機剛體進行獨立解算，計算盾構姿態元素的精確值，擯棄以往積分推算方法，防止誤差積累；其二，選用具有自主開發功能的高精度全自動化的測量機器人，測量過程達到完全自動化和計算機智能控制；其三，在理論上將平面加高程的傳統概念，按空間向量歸算，在理論上以三維向量表達，簡化測量設置方式和計算過程。

目前全站儀具備了過去所沒有的自動搜索、自動瞄準、自動測量等多種高級功能，還具有再開發的能力，這為我們得以找到另外的測量盾構機姿態的方法，提供了思路上和技術上的新途徑。

系統開發著眼于克服傳統測控方式的缺點，提高觀測可靠性和測量的及時性，減少時間占用，最大限度降低人工測量勞動強度，避免大的偏差出現，有利于盾構施工進度，提高施工質量，在總體上提高盾構法隧道施工水平。系統設計上改進其他方式的缺點，在盾構推進過程中無需人工干預，實現全自動盾構姿態測量。

2.2原理與功能特點

盾構機能夠按照設計線路正確推進，其前提是及時測量、得到其準確的空間位置和姿態方向，并以此為依據來控制盾構機的推進，及時進行糾正。系統功能特點與以往方式不同，主要表現在：

(1)獨特的同步跟進方式：本系統采用同步跟進測量方式，較好克服了隨著掘進面推進測點越來越遠造成的觀測困難和不便。

(2)免除輔助傳感器設備，六要素一次給出（六自由度）。

(3)三維向量導線計算：系統充分利用測量機器人(LeicaTCA全站儀)的已有功能，直接測量點的三維坐標（X，Y，Z）,采用新算方法——“空間向量”進行嚴密的姿態要素求解。

(4)運行穩定精度高：能充分滿足隧道工程施工對精度控制的要求以及對運行穩定性的要求。

(5)適用性強：能耐高低溫，適于條件較差的施工環境中的正常運行（溫度變化大，濕度高，有震動的施工環境）。

圖1系統主信息界面示意

系統連續跟蹤測定當前盾構機的三維空間位置、姿態，和設計軸線進行比較獲得偏差信息。在計算機屏幕上顯示的主要信息如圖一所示。包括：盾構機兩端（切口中心和盾尾中心）的水平偏差和垂直偏差及盾構機剛體三個姿態轉角：1)盾購機水平方向偏轉角（方位角偏差）、2)盾構機軸向旋轉角、3)盾構機縱向坡度差（傾斜角差），以及測量時間和盾構機切口的當前里程，并顯示盾構機切口所處位置的線路設計要素。

2.3運行流程

系統采用跟蹤式全自動全站儀（測量機器人），在計算機的遙控下完成盾構實時姿態跟蹤測量。測量方式如圖二所示：由固定在吊籃（或隧道壁）上的一臺自動全站儀[T2]和固定于隧道內的一個后視點Ba，組成支導線的基準點與基準線。按連續導線形式沿盾構推進方向，向前延伸傳遞給在同步跟進的車架頂上安置的另一臺自動全站儀[T1]及棱鏡，由測站[T1]測量安置于盾構機內的固定點{P1}、{P2}、{P3}，得到三點的坐標。盾構機本體上只設定三個目標測點。該方式能較好地解決激光指向式測量系統的痼疾——對曲線段推進時基準站設置與變遷頻繁的問題。

2.4剛體原理

盾構機體作為剛體，理論上不難理解，剛體上三個不共線的點唯一地確定其空間位置與姿態。由三測點的實時坐標值，按向量歸算方法（另文），解算得出盾構機特征點坐標與姿態角度精確值。即通過三維向量歸算直接求得盾構機切口和盾尾特征部位中心點O1和O2當前的三維坐標（X01、Y01、Z01和X02、Y02、Z02）。同時根據里程得到設計所對應的理論值，兩者比較得出偏差量。

2.5系統初始化操作

系統初始化包括四項內容：

1)設置盾構機目標測點和后視基準點；

2)固定站和動態站上全站儀安置；

3)盾構控制室內計算機與全站儀通訊纜連接；

4)系統運行初態數據測定和輸入。

在固定站[T2]換位時，相關的初態數據須重測重設，而其他幾項只在首次安裝時完成即可。

F1鍵啟動系統。固定的[T2]全站儀后視隧道壁上的Ba后視點（棱鏡）進行系統的測量定向。[T2]和安裝于盾構機車架頂上的[T1]全站儀（隨車架整體移動）以及固定于盾構機內的測量目標（反射鏡）P1、P2、P3構成支導線進行導線自動測量。

2.6運行操作與控制

本系統在兩個測站點[T1]、[T2]安裝自動全站儀，由通信線與計算機連接，除計算機“開”與“關”外，運行中無須人員操作和干予，計算機啟動后直接進入自動測量狀態界面，當系統周而復始連續循環運行時，能夠智能分析工作狀態來調整循環周期（延遲時間），直到命令停止測量或退出。

3系統軟件與設備構成

3.1軟件開發依據的基礎

測量要素獲得是系統工作的基礎，選用瑞士Leica公司TCA自動全站儀（測量機器人）及相應的配件，構成運行硬件基礎框架。基于TCA自動全站儀系列的接口軟件GeoCom和空間向量理論及定位計算方法，實現即時空間定位，這在設計原理上不同于現有同類系統。系統通過啟動自動測量運行程序，讓IPC機和通訊設備遙控全站儀自動進行測量，完成全部跟蹤跟進測量任務。

3.2系統硬件組成的五個部分

■全自動全站儀

測量主機采用瑞士徠卡公司的TCA1800自動測量全站儀，它是目前同類儀器中性能最完善可靠的儀器之一。TCA1800的測角精度為±1”、測距精度為1mm+2ppm；儀器可以在同視場范圍內安裝二個棱鏡并實現精密測量，使觀測點設置自由靈活，大大提高了系統測量的精度。

■測量附屬設備

包括棱鏡和反射片等。

■自動整平基座

德國原裝設備，糾平范圍大(10o48’)，反應快速靈敏(±32”)。

■工業計算機

系統控制采用日本的CONTECIPCRT/L600S計算機，它能在震動狀態、5。~50。C及80%相對濕度環境中正常運行，工礦環境下能夠防塵、防震、防潮。其配置如下：

——Pentiun(r)-MMX233HZ處理器

——32M內存

——10G硬盤或更高

——3.5英寸軟驅

——SuperVGA1024*768液晶顯示器

——PC/AT（101/102鍵）鍵盤接口

——標準PS/2鼠標接口

——8串口多功能卡（內置于計算機擴展槽）

■雙向通訊（全站儀D計算機）設備

系統長距離雙向數據通訊設備采用國內先進的元器件，性能優良，使得本系統通訊距離允許長達1000米（通常200米以內即滿足系統使用要求），故障率較國外同類系統低得多，約減少90％以上。通訊原理如圖三所示。

3.3系統硬件組成簡單的優勢

從設備構成可知，系統不使用陀螺儀，也不必配裝激光發射接收裝置，并舍去其他許多系統所依賴的傳感設備或測傾儀設備，從而最大限度地簡化了系統構成，系統簡化提高了其健壯性，系統實現最簡和最優。

帶來上述優點的原因，在于機器人良好的性能和高精度以及定位原理上直接采用三維框架，通過在計算理論和方法上突破過去傳統方式的框框，使之能夠高精度直接給出盾構機上任意（特征）點的三維坐標（X，Y，Z）以及三個方向的（偏轉）角度（α，β，γ），這樣在盾構機定位定向中，即使是結構復雜的盾構機也能夠簡單地同時確定任意多個特征點。比如DOT式雙圓盾構需解決雙軸中心線位或其他盾構更多軸心、以及鉸接式變角等問題，可通過向量和坐標轉換計算解出而不必增加必要觀測。

由此可知，本構架組成系統的硬件部件少，運行更加可靠，較其他形式的姿態測量方式優點明顯。實際上本系統的最大特點就是由測量點的坐標直接解算來直接給定測量對象（剛體）的空間姿態。

另外特別說明一點：本系統由兩臺儀器聯測時，每次測量都從隧道基準導線點開始，測量運行過程中每點和每條邊在檢驗通過之后才進行下步。得到的姿態結果均相互獨立，無累積計算，故系統求解計算中無累計性誤差存在。因此，每次結果之間可以相互起到檢核作用，從而避免產生人為的或系統數據的運行錯誤。這種每次直接給出獨立盾構機姿態六要素（X，Y，Z，α，β，γ）的測算模式，在同類系統中是首次采用。

冗余觀測能夠避免差錯，也是提高精度的有效方法。最短可設置每三分鐘測定一次盾構機姿態，由此產生足量冗余，不僅確保了結果的準確，也保證了提供指導信息的及時性，同時替代了隧道不良環境中的人工作業，改善了盾構隧道施工信息化中的一個重要但較薄弱的環節。

4工程應用及結論

4.1工程應用

上海市共和新路高架工程中山北路站～延長路站區間盾構推進工程，本系統在該隧道的盾構掘進中成功應用，實現實時自動測量，通過了貫通檢驗。該工程包括上行線和下行線二條隧道，單線全長1267米。每條隧道包含15段平曲線（直線、緩和曲線、圓曲線）和17段豎曲線（坡度線、圓曲線），線型復雜。

盾構姿態自動監測系統于2001年12月11日至2002年3月7日在盾構推進施工中調試應用。首先在下行線（里程SK15+804～SK16+103）安裝自動監測系統，調試獲得成功，由于下行線推進前方遇到灌注樁障礙被迫停工，自動監測系統轉移安裝到上行線的盾構推進施工中使用，直到上行線于2002年3月7日準確貫通，取得滿意結果。

4.2系統運行結果精度分析

盾構機非推進狀態的實測數據精度估計分析

通過實驗調試和施工運行引導推進表明，系統在盾構推進過程中連續跟蹤測量盾構機姿態運行狀況良好。測量一次大約2~3分鐘。在“停止”狀態測得數據中，里程是不變的，此時的偏差變化，直接反映出系統在低度干擾狀態下的內符合穩定性，其數據——偏差量用來指導盾構機的掘進和糾偏。盾構不推進所測定盾構機偏差的較差<±1cm，盾構推進時測定盾構機偏差的誤差<±2cm。表三中和人工測量的結果對比，考慮對盾構機特征點預置是獨立操作的，從而存在的不共點誤差，由此推估測量結果和人工測量是一致的，在盾構機貫通進洞時得到驗證。

4.3開發與應用小結

經數據隨機抽樣統計計算得出中誤差（表一、表二）表明：以兩倍中誤差為限值，盾構機停止和推進兩種狀態偏差結果的中誤差均小于±20毫米，滿足規范要求。

為了檢核盾構姿態自動監測系統的實測精度，仍采用常規的人工測量方法，測定切口和盾尾的水平偏差和垂直偏差，并與同里程的自動測量記錄相比較（表三），求得二者的較差()。由于二者各自確定的切口中心點O1和盾尾中心點O2不一致偏差約為2cm，所以各自測定的偏差不是相對于同一中心點的，即二者之間先期存在著系統性差值。

通過工程實用運行，對多種困難條件適應性檢驗，系統表現出良好的性能：

1)實時性——系統自動測量反映當前盾構機空間(六自由度)狀態；

2)動態性——系統自動跟蹤跟進，較好解決了彎道轉向問題；

3)簡易性——系統結構簡單合理，操作和維護方便，易于推廣使用；

4)快速性——系統測量一次僅需約兩分鐘；

5)準確性——結果準確精度高，滿足規范要求，在各種工況狀態都小于±20毫米；

6)穩定性——適應震動潮濕的地下隧道環境，系統可以長期連續運行。

本系統已成功用于上海市復興東路越江隧道?11.22米大型泥水平衡盾構推進中。我們相信對于結構簡單，運行穩定，精確度高，維護方便的盾構姿態自動監測系統，在盾構施工中將發揮其應有作用。

[參考文獻]

[1]隧道工程，上海科學技術出版社，1999年7月，劉建航主編

[2]地鐵一號線工程，上海科學技術出版社，1999年7月，劉建航主編

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[5]杭州灣交通通道數據信息管理系統設計與開發，華東公路，1998.3，岳秀平

[6]GeoCOMReferenceManualVersion2.20，LeicaAG，CH-9435Heerbrugg(Switzerland)