盾构施工测量

地下高程控制测量
高程控制测量应采用二等水准测量的方法，起 算于地下近井水准点。 高程控制点可利用地下导线点，单独埋设时宜 每200m布设一个 。地下控制水准测量在隧道贯通 前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。 重复测量的高程点间的高程较差应小于5mm，满足 要求时，应取逐次平均值作为控制点的最终成果 指导掘进。
管片姿态的测量
管片姿态的测量，可以为盾构机掘进提供 有效的数据参考，对优化盾构掘进参数有 很大帮助。同时也可以验证盾构机的姿态， 为盾构隧道顺利贯通提供有效保证。
盾构机出、入洞洞口中心坐标的测量
在盾构机出洞和入洞时，需测量洞口的中心 坐标。尤其是盾构机即将入洞时，需准确的 测量出洞口的中心坐标，根据洞口位置控制 盾构机的掘进姿态，保证盾构机顺利入洞。
双井定向 通过在定向水平上已连通的两个立井用几何方法 进行定向叫双井定向。 分别在两竖井悬挂两根钢丝，由井上导线点测 定与钢丝的距离和角度，从而算得两根钢丝的坐标、 距离以及它们之间的方位角。确定井下假定坐标系 统，计算井下连接导线各点假定坐标，得到井下两 钢丝的方位和边长。将边长与井上结果进行比较。
盾构机掘进姿态测量
自动导向系统为日本enzan公司（演算工房）的robotec测 量系统。 系统主要由 Trimble5603全站仪和RMT棱镜组成。 Trimble5603全站仪具有伺服驱动系统可以自动搜索RMT 棱镜，不需人工照准。 在盾尾合适位置布设三个RMT棱 镜，在盾构机调试阶段，确定了三个RMT前视棱镜与盾构 机前后胴体中心的几何关系。在盾构掘进时,自动全站仪 会对目标靶进行连续、实时监测,并把采集的数据传回中 央控制室,通过软件处理，在控制屏上实时显示盾构机轴 线与设计轴线的平面偏差、高程偏差、纵向坡度、横向旋 转偏差和切口里程，可以得到盾构姿态的实时状态画面， 当盾构机偏离过大时，画面上的报警装置就会显示。整个 测量过程不影响施工测量精度高，满足盾构机姿态测量的 误差技术要求。 为了使隧道能够顺利贯通，必须对盾构机姿态进行人工复 测，进而检测盾构机自动导向系统所测结果，若出现差异， 以便及时调整。
AB为变形前两监测点的相对位置，当建筑物发生倾斜时，B 点将变化到B′点位置，由此即可按公式推算建筑物倾斜度α 和判断倾斜方向。即：α=arctg(h/L) （式中α—推算的倾斜 角度，h—相 对沉降差，L—两监测点水平距离）。
建筑物裂缝观测主要采用先观察后量测的方法，采用裂缝观 测器进行量测。
以A点坐标和 A1 为起算数据，重新计算井下连接导线各边的方位角及
高程传递测量
由竖井传递高程，是将地面水准点的高程传递 至井下的水准点上，采用钢尺导入法进行高程传 递，高程传递应进行往返观测，每次应独立观测 三测回，测回间应变动仪器高，三测回测得地上、 地下水准点间的高差较差应小于3mm，高差应进 行温度、尺长改正。整个测量过程按二等水准测 量的要求测设。
业主共提供了5个GPS高级控制点、5个精密导 线点、9个高程控制点。为满足施工的需要，我们 在津赤路车站旁设置两个加密导线点，采用强制对 中观测装置，并与车站附近4个高级控制点联测， 构成附和导线。其中加密导线点布置在车站端头井 附近，作为联系测量的依据，向地下传递坐标和方 位。
附和导线测量观测示意图
地表沉降和地下管线安全监测 地表沉降监测
国内外大量的实测资料及理论分析结果表明，就单条隧道 而言，沉降槽曲线似正态分布曲线。两条隧道沉降曲线类 似两条单线的迭加。
地表测点的布设：地表沉降点一般沿轴线进行布设（一般 情况均是轴线上测点变化最大），点距4---5 m。进出洞和 遇有重要建筑物时适当加密。相隔距离（50m）布设沉降 槽观测断面。 监测方法：用精密水准仪、铟钢尺按二等水准测量的技术 要求对监测点进行跟踪测量。
隧道贯通测量的误差来源
地面控制测量误差 竖井联系测量误差 盾构进洞处洞口中心坐标测量误差 地下导线测量误差 盾构姿态的定位测量误差
通常把误差来源分为三大类，第一类为地面控制测量误差 和盾构进洞联系测量误差，现代测绘技术的发展，使得该 类误差相对容易获得较高精度，而且实际均能实现;第二 类为盾构出洞处联系测量误差和盾构姿态控制误差，两者 误差影响较复杂。而且要提高精度必须花较大的人力、物 力，不易实现;第三类为地下导线测量误差，考虑到地下 导线测量施工条件限制，而且为支导线，检核条件较少不 易获得较高的精度，必须采取一定的措施，才能保证施工 的要求。
贯通误差测量
隧道贯通后应利用贯通面两侧平面和高程控制 点进行贯通误差测量。包括隧道的纵向、横向和方 位角贯通误差测量以及高程贯通误差测量。 隧道的纵向、横向贯通误差，可根据两侧控制 点测定贯通面上同一临时点的坐标闭合差，并应分 别投影到线路和线路的法线方向上确定；方位角贯 通误差可利用两侧控制点测定与贯通面相邻的同一 导线的方位角较差确定。 隧道高程贯通误差应由两侧地下高程控制点测 定贯通面附近同一水准点的高程较差确定。
盾构机初始姿态测量、掘进姿态测量
盾构机初始姿态测量
准确的测定盾构机的初始姿态目的是确定目标棱镜与盾构机 的盾首、盾尾之间的位置关系，即在同一坐标系下测量出目 标棱镜的坐标及盾构机盾首、盾尾的坐标，为以后盾构掘进 中盾构机姿态计算提供基础数据。 全站仪托架和后视托架安置在隧道顶上，然后全站仪托架上 安放激光全站仪，后视托架上安放后视棱镜。通过人工测量 将全站仪托架和后视托架的中心位置的三维坐标测量出来后， 作为控制盾构机姿态的起始测量数据。
P
偏移误差对地下导线起始边方位角的影响为：
式中:D---两根钢丝的距离。

两井定向的内业计算步骤如下： 由地面连接测量成果计算A、B的坐标 x A、y A、xB、y B。

对A、B两点进行坐标反算，求AB的方位角及其边长
yB y A xB x A y y x x A A c ( y B y A ) 2 ( xB x A ) 2 B B sin AB cos AB
地下测量
地下导线测量
隧道内平面测量分施工控制导线及施工导线，洞内施工控制 导线由洞外联系测量所确定的导线点1、2直接延伸而来。施 工导线由控制导线点敷设而成，受施工控制导线控制。地下 导线是一条支导线，这条导线指示盾构推进方向，它必须十 分准确。控制导线观测台由钢板焊接而成，采用强制对中装 置，利用螺栓固定在管片侧壁上。控制点应避开强光源、热 源、淋水等地方，控制点间视线距隧道壁应大于0.5m。施工 控制导线的平均边长选择在150m左右，曲线隧道控制点间 距不应小于60m,尽量按等边直伸导线布设。 在距贯通面100—50m时，应增加控制导线的测量频率，可 按闭合导线进行测设。
GPS2328 CK143 CK141 CK146 CK147 GPS2329
选择控制点时应符合以下要求：
附和导线的边数宜少于12个，相邻边的短边不宜小于长边的 1/2，个别短边的边长不应小于100m。 导线点的位置应选在施工变形影响范围以外稳定的地方，并 应避开地下构筑物、地下管线等。 楼顶上的导线点宜选在靠近并能俯视线路、车站、车辆段一 侧稳固的建筑上。 相邻导线点间以及导线点与其相连的GPS点之间的垂直角不 应大于30度，视线离障碍物的距离不应小于1.5m，避免旁 折光的影响。
AB arctg


确定井下假定坐标系统。为方便起见，一般假定为 原点，井下导线 ' " 第一条边 1为轴（即 x A y A 0; A1 0 00 00 ）；然后计算井下连接 导线各点的假定坐标，得 xB、y B 。 在假定坐标系中，反算 B 的方位角和边长
盾构施工测量是为盾构施工服务的测量工作,不仅要求测 量精度高,而且对测量成果的可靠性和及时性都有很高的 要求。因此,除选择先进、成熟的测量方法外,还要事先对 各项误差有充分的认识,措施得力,定能取得好的成效.
第二部分
盾构施工监测
采用盾构法在软土中修建地铁隧道，会引起地层移动而导致 不同程度的地面沉降。引起地表沉降的因素很多，如开挖模 式、注浆量、注浆开始时间、土压仓压力、地下水位、盾构 姿态、推进速度、注浆量等。除了这些施工参数外，一些外 在与内在荷载，如水压力、隧道自重、上覆荷载等，施工过 程中必须综合考虑这些因素。 施工监测工作在施工过程中起到“眼睛”的作用，准确预测 预报变形影响，监测和分析各种施工因素对地表变形的影响， 提供优化施工参数减少沉降的依据；根据前一步的观察结果， 预测下一步的地表沉降和对建筑物和地下管线及其它设施的 影响，以合理的代价采取保护措施，保证地面建筑物及地下 管线的安全；检验施工结果是否达到控制地面沉降和隧道沉 降的要求；研究土壤特性、地下水条件、施工方法与地表沉 降的关系，以作为改进设计的依据。 地表沉降的5个阶段：前期沉降阶段；开挖面前的隆沉；通 过期间沉降阶段；盾尾间隙沉降阶段和后期沉降阶段。 主要监测内容：地表沉降和地下管线安全监测；地面建筑物 沉降、倾斜和裂缝观测；管片裂缝、沉降、变形监测 。
y B x B y B x B ' 2 2 c ( y B ) ( x B ) sin AB cos AB
AB arctg


计算井下第一条边 1的方位角 A1 A1 AB AB
各点的坐标。
地下管线沉降监测
监测点的埋设方式：抱箍式、直接式、模拟式。 抱箍式：制作一抱箍固定在管线上，抱箍上焊接测杆。 直接式：明挖至管线顶部，选择突出点作为测点。 模拟式：打入钢筋头至管线顶部作为测点。 多采用模拟式。 监测方法同地表沉降监测。
地面建筑物沉降、倾斜和裂缝观测
监测点的布设 ：测点范围布设应能控制整座建筑物不均匀沉 降为原则，在建筑物四角或沿外墙每10---15米处或每隔2--3 根柱基上布置沉降观测点，每一构筑物不少于4点。 建筑物倾斜观测可采用差异沉降法推算
盾 构 法 施 工 测 量 与 监 测
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主 讲
第一部分：施工测量
盾构施工测量可分为三大部分： 一、地面测量 二、地下测量 三、联系测量
地铁隧道盾构法施工测量工作流程
联系测量
入洞洞口实测
地面控制测量
地下控制测量
施工导线测量
盾构进洞
出洞洞口实测
盾构初始姿态
盾构姿态测量
衬砌管片测量
地面测量
精密导线测量
水准点布置示意图
BM043 BM044
GPS2328
CK142
联系测量
平面联系测量的目的是统一井上下的平面直角坐标系统，具 体任务是确定井下起始点和起始边在地面坐标系统中的平面 坐标和方位角。 在以上两项任务中，确定井下导线起始边方位角是主要的。 在隧道里需建立一条支导线，起始点的点位误差对隧道支导 线的影响是固定的且很小，而起始边的方位角误差对隧道各 导线点的影响是随各点与起始点的距离成正比增大。 采用双井定向，通过增大两根钢丝的距离来减小钢丝的投向 误差并提高起始边的方位角的精度。
如下图所示：
顶板
中板
在做平面联系测量时，必须保证两根钢丝严格铅直，这样才能保 证A、A`和B、B`点具有相同的点位坐标及它们之间连线具有相 同的方位角，但悬挂的钢丝由于受到井筒内的气流和风力和钢丝 本身的内应力以及单摆的摆动作用等诸多因素的影响，观测期间 不可能完全严格地位于铅垂位置。 钢丝下端的偏移量： 1 L F 其中:L---钢丝长，p---锤重，F---风力， 1 ---位移量。
水准测量
地面高程控制网点的布设满足既方便施工测量， 又牢固稳定的条件，不受施工过程或其他外界条 件的影响而导致沉降变化。在车站附近业主提供 了两个精密水准点，并利用附和导线中的两个精 密导线点构成符合水准路线。在车站附近选择一 个近井水准点，将高程传递到车站附近。水准网 的测量均按二等水准测量作业指标执行。