盾尾壳与管片间位置关系的测量装置及调整方法技术领域
本发明属于盾尾壳与管片安装技术领域，尤其涉及一种盾尾壳与管片间位置关系
的测量装置及调整方法。
背景技术
近年来，我国国民经济的快速增长，国内基础设施建设得到了迅猛发展，尤其是城
市轨道交通建设的快速发展，给经济增长带来了质的飞越。盾构法施工，由于其卓越的安全
性能，在现代城市轨道施工中得到大量的普及。管片在拼装过程中，尤其是曲线隧道内，盾
尾壳与管片间位置关系难以确定。通常做法是量测管片与盾尾壳的外间距，即从左右两侧
测出的两者之间的距离，或测出个别内间距，然后进行调整。该测量方法虽然对于管片拼装
有一定的辅助，但实际操作起来较为麻烦，不能直观判断，不便于及时调整盾构姿态，导致
管片拼装过程中容易出现错台、破损现象。
发明内容
本发明旨在提供一种使用效果好的盾尾壳与管片间位置关系的测量装置及调整
方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：盾尾壳与管片间位置关系
的测量装置，包括杆体，杆体包括相互连接且夹角呈180°的前杆体和后杆体；前杆体和后杆
体的连接处设有与前杆体和后杆体垂直的中间杆体，中间杆体上设有刻度；后杆体端部上
连接有弧形的角度尺，角度尺上设有刻度；前杆体和后杆体的连接处配合角度尺转设有V型
的角度杆，角度杆端部位于后杆体端部的内侧。
角度杆端部上设有指示针。
前杆体和后杆体的连接处固设有转轴，角度杆与转轴转动连接。
前杆体、后杆体、角度尺和角度杆均为钢制。
如权利要求4所述的盾尾壳与管片间位置关系的测量装置，其特征在于：角度杆包
括相连的第一角度杆和第二角度杆，第一角度杆和第二角度杆之间的夹角可调。
第一角度杆和第二角度杆之间的夹角为150°。
第一角度杆的长度大于第二角度杆的长度；前杆体的长度大于后杆体的长度。
角度尺的量程为0~60°。
基于上述装置进行盾尾壳与管片间位置关系调整的方法，包括如下步骤：
（1）将杆体沿管片纵向水平放置于盾尾壳与管片的间隙内；
（2）转动角度杆使得角度杆前端与管片贴合；
（3）读取角度杆后端上指示的角度值；
（4）从左右两侧分别读取管片和盾尾壳之间的距离值；
（5）依据以下原则对盾尾壳和管片间的位置进行调整：
1）如果h1=L（3-1）×Sin∠b，且h1=h2，则不需要调整；
2）如果h1>L（3-1）×Sin∠b，且h1≠h2，盾构机应沿掘进方向向右侧做角度调整，角度
调整值为arcSin[h1/L(3-1)]-∠b；
3）如果h1＜L（3-1）×Sin(30°-a)，且h1≠h2，盾构机应沿掘进方向向左侧做角度调整，
角度调整值为∠b-arcSin[h1/L(3-1)]；
其中，h1为从左侧读取的管片和盾尾壳之间的距离值；h2为从右侧读取的管片和盾尾
壳之间的距离值；∠b=∠c-∠a，∠c为V型的角度杆的夹角；∠a为步骤（3）读取的角度杆后
端上指示的角度值；arc为反三角函数的符号。
步骤（1）在放置杆体的过程中需要保证：杆体与盾尾壳贴合，中间杆体与盾尾壳垂
直且中间杆体与管片贴合。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：1、设置的杆体、角度杆和角度尺使用方
便，实现了盾尾壳和管片间距离和角度值的测量，适用范围广，同时测量结果准确，可以直
观判断盾尾壳与管片位置关系，及时调整盾构姿态，确保管片的拼装质量。2、角度杆端部上
设有指示针，便于角度值的读取。3、前杆体和后杆体的连接处固设有转轴，角度杆与转轴转
动连接，便于角度杆的转动。4、前杆体、后杆体、角度尺和角度杆均为钢制，延长使用寿命。
5、角度杆包括第一角度杆和第二角度杆间的夹角可调，适用范围广。6、第一角度杆的长度
大于第二角度杆的长度，便于使用，降低使用过程中的劳动强度。7、角度尺的量程为0~60°，
适用于管片和盾尾壳测量过程中的角度测量。8、本发明所述的方法通过放置测量装置，读
取角度值和距离值，并根据读取的角度值和距离值根据实际情况选择合适的调整方式进行
盾尾壳和管片间位置关系的调整，调整迅速、简便，调整后的管片受力均匀，使用效果好。9、
步骤（1）在放置杆体的过程中需要保证：杆体与盾尾壳贴合，中间杆体与盾尾壳垂直且中间
杆体与管片贴合，从而提高测量结果的准确性。
附图说明
图1为本发明所述装置结构示意图；
图2为本发明所述方法流程图；
图3为本发明所述方法调整过程中角度值示意图。
具体实施方式
盾尾壳与管片间位置关系的测量装置，如图1所示，包括杆体，杆体包括前杆体1和
后杆体2，前杆体1和后杆体2相互连接且前杆体1和后杆体2之间的夹角为180°，从而前杆体
1和后杆体2的中心线位于同一直线上。前杆体1的长度大于后杆体2的长度，从而方便使用。
在前杆体1和后杆体2的连接处设有中间杆体4，中间杆体4与前杆体1和后杆体2均
垂直。在中间杆体4上设有刻度41，通过刻度41可以准确读出盾尾壳和管片之间的距离值，
为了便于数值的读取，在中间杆体4的左右两侧均滑动设有读取针，在使用的时候滑动读取
针，从而使得读取针可以直观的显示出盾尾壳和管片之间的距离值。
在前杆体1和后杆体2的连接处固设有转轴7，在转轴7上转设有V型的角度杆，角度
杆包括相连的第一角度杆3和第二角度杆5，第一角度杆的长度大于第二角度杆的长度，从
而在角度杆转动的过程中，劳动强度较低。其中第一角度杆3和第二角度杆5之间的夹角可
调，作为优选的实施例，第一角度杆3和第二角度杆5之间的夹角为150°。
第二角度杆5的端部位于后杆体2端部的内侧，从而便于指示角度，在第二角度杆5
的端部上设有指示针8，通过指示针8便于角度值的读取。
在后杆体2的端部上连接有弧形的角度尺6，其中角度杆配合角度尺6设置，满足角
度杆转动的时候，角度杆端部的指示针可以指示到角度尺上的刻度。角度尺6的量程为0~
60°，从而满足角度测量的需要。在角度尺6上设有角度刻度，指示针8可以指示到角度刻度。
为了保证使用寿命，前杆体1、后杆体2、角度尺6和角度杆均为钢制，钢为成熟的现
有产品。
通过本发明所述的装置可以实现盾尾壳和管片间位置关系的测量，测量迅速，准
确，可以为盾尾壳和管片位置关系的调整提供依据。
一种基于上述装置进行盾尾壳与管片间位置关系调整的方法，如图2和图3所示，
包括如下步骤：
（1）将杆体沿管片纵向水平放置于盾尾壳6与管片5的间隙内；在放置杆体的过程中需
要保证：前杆体1和后杆体2与盾尾壳贴合，中间杆体4与盾尾壳6垂直且中间杆体4与管片贴
合，从而保证测量结果的准确性。
（2）转动角度杆使得角度杆前端与管片5贴合；在此步骤之前，需要根据需要调整
角度杆的夹角，即第一角度杆3和第二角度杆5之间的夹角，并最终确定第一角度杆3和第二
角度杆5之间的夹角值∠c。
（3）读取角度杆的指示针8指示的角度值∠a；
（4）从左右两侧分别读取管片5和盾尾壳6之间的距离值h1、h2；
（5）依据以下原则对盾尾壳和管片间的位置进行调整：
1）如果h1=L（3-1）×Sin∠b，且h1=h2，则不需要调整；此时盾尾壳与管片间是平行关
系，是最理想情形，管片受力状况最好。
2）如果h1>L（3-1）×Sin∠b，且h1≠h2，盾构机应沿掘进方向向右侧做角度调整，
角度调整值为arcSin[h1/L(3-1)]-∠b；此时，盾尾壳与管片间是非平行关系，角度调整后
h1与h2应尽可能相等，对管片受力有利。
3）如果h1＜L（3-1）×Sin(30°-a)，且h1≠h2，盾构机应沿掘进方向向左侧做角度
调整，角度调整值为∠b-arcSin[h1/L(3-1)]；此时，盾尾壳与管片间是非平行关系，角度调
整后 h1与h2应尽可能相等，对管片受力有利。
其中，h1为从左侧读取的管片和盾尾壳之间的距离值；h2为从右侧读取的管片和
盾尾壳之间的距离值；∠b=∠c-∠a，∠c为V型的角度杆的夹角；∠a为步骤（3）读取的角度
杆后端上指示的角度值；arc为反三角函数的符号。
通过本发明所述的方法可以迅速进行盾尾壳与管片间位置关系的调整，保证管片
受力均匀，提高管片工作效果。