在国家863 计划项目“盾构隧道掘进施工辅助系统和导向技术研究及示范应用”的资助下,本文研究了盾构自动导向系统中的关键技术。主要工作和研究内容如下。通过对盾构施工技术的研究,明确了测量工作的主要任务,分析了国内盾构施工测量的现状,说明了自行研制开发盾构自动导向系统的重要性。研究了隧道施工测量的基本原理。通过对国外不同的盾构自动测量方法的比较,从盾构施工质量控制的目标以及控制的精度要求出发,确定了自动测量的硬件组成以及工作流程。研究了盾构掘进偏差量测量的实现方法。全站仪和激光标靶相结合进行盾构的切口坐标和姿态的测量,然后根据盾构铰接油缸的长度和其它的机械参数推导出盾尾的坐标和姿态。根据隧道设计轴线数据以及由测量得到的盾构切口坐标求得此时盾构切口和盾尾中心的位置误差。研究了全站仪的自动控制技术。系统的主要功能如定位、测量等都是通过对全站仪的远程控制实现的。利用全站仪厂商提供的驱动程序,系统计算机通过串口发送命令给全站仪,实现各种控制操作。分析了系统的误差以及产生误差的原因。根据各种直接测量量的精度推导出了最终测量结果量的精度,确保了自动导向系统的测量精度达到实际施工的技术指标要求。研究成果已经成功应用于上海市地铁2 号线西延伸工程中,大大提高了盾构施工测量的工作效率和质量。