盾构推进轴线控制及调整

盾构推进轴线控制技术研究

1项目概述

1.1工程概况

上海地铁杨浦M8线Ⅲ标段我管段区间包括黄兴绿地站～延吉中路站（简称黄延区间）、延吉中路站～黄兴路站（简称延黄区间），其中延黄区间上行线长1112.774m,下行线长1127.929m、有15.155m长链。上、下行线均有一缓和曲线长70m、半径为500m的曲线；黄延区间上行线长381.456m、下行线长398.334m，上、下行线曲线多、半径小（最小为350m），且下行线进、出洞段均位于缓和曲线上。

洞口的导线测量受现场条件的限制，一般只能短边控制长距离；洞内的导线点及吊篮点经常受管片的沉降、旋转、及电瓶车振动等因素的影响；测量条件差受到天气、洞内光线（主要是大气折光、旁折光、大气密度、光线强弱）的影响，根据以上影响因素通过提高仪器精度，增加测量频率，采用不同测量方法、途径，以确保测量结果的精度及可靠性。

1.2项目目标

盾构轴线偏离设计值不得大于±50mm，并且将施工后地表沉降的最大变形量控制在+10～30mm之内，保证隧道顺利贯通，为今后类似工程积累经验。

2研究方法

2.1测量控制

依据规范和招标文件要求，根据现场实际条件,编制切实可行的测量方案，进行误差分配理论分析，从布置控制、施工导线点，到不同测量方法、途径的比较，采用主、副导线相结合的方法和分两阶段的测量方法,结合隧

道轴线偏差情况确定最优控制方法。

2.1工艺控制

针对不同土质进行盾构机土压分析、通过100米试推进采集相关原始数据进行分析、设定参数，然后通过施工信息反馈，不断优化参数，最终通过盾构姿态的控制及调整、千斤顶推力的分布、管片纠偏、注浆孔位置、注浆量的调整等各项工艺有效地控制及调整盾构机轴线。

3研究内容

3.1测量控制

3.1.1测量施工流程

3.1.2测量依据

严格执行《中华人民共和国国家标准GB50308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范》。（参阅其中的第8、11、18章节）

严格遵守《中华人民共和国国家标准GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范》。

严格执行《中华人民共和国国家标准GB50026-1993工程测量规范》。

3.1.3测量方法

盾构出洞前的准备工作:

⑴测量桩位的交接（空导点、水准点）

测量桩位是由业主提供的，一定要提供多余桩位，以便校核。在使用前必须按照规范上相应的精度对其复核，经复核达到精度要求后，方可使用。

⑵实地现场踏勘、选点和布网

①地面控制点的选位

根据现场条件，我们首先要在地面上布置地面控制网，因施工场地比较狭小，临时设施、设备较多，因此布点要考虑到网形精度、通视、稳定性和受施工的影响程度等因素。

②地下控制点的布设

综合光线、通视、旁折光、空气密度等因素的影响，地下主导线控制点的平均间距布设控制在150~200m为宜，而辅助导线控制点（吊篮点）平均间距40~50m为宜，当然可根据设计路线的线形及现场情况作实际调整，地下高程控制点控制在50m 左右，高程控制点可布设膨胀螺丝在管片的左耳或右耳上。

③对所布设的控制点要严加保护，并对其位置作好记录，以便查找。

⑶出洞口三维坐标的测量及进洞方案的确定

①在盾构机到位前，应精确测量预留出洞口的三维坐标，并与设计值比较，洞口直径至少测量水平和垂直两个方向，若实测洞圈的偏移量超过规范要求或失圆明显，需报设计院予以确认、回复，以便盾构机出洞时做适当调整。

②在精确测定洞口的三维坐标后，我们要确定盾构出洞的轴线。若直线出洞，我们可采取按设计方位出洞；若曲线出洞，考虑到出洞口前有加固区，在加固区盾构机不能纠偏，我们采取割线出洞比较安全。所采取割线的出洞方位我们事先前必须计算好，使盾构机在不能纠偏时的最大偏移量处小于50mm，在盾构机曲线进洞的情况下，我们同样要考虑类似的情况。

⑷盾构姿态检验及参数确定

盾构出洞前，要仔细测量盾构机的有关数据及参数，如：盾构机的长

度、半径、盾构机的前尺到切口的距离、后尺到盾尾的距离、前、后尺的

水平距离、竖尺到盾构机中心的垂直距离，以及每推进一环后拼装环的大里程到盾尾的距离。为简化计算，根据这些常数我们编写了电算化程序来测量盾构机的姿态。另外，我们用普通测量的方法来测出盾构的原始姿态，以此来检验我们电算化测量盾构姿态的准确性。

3.1.4控制测量内容

控制测量是整条隧道贯通的关键，也是隧道测量的技术难点。

⑴隧道平面控制测量

隧道平面控制测量既是对影响隧道横向贯通误差的控制，首先我们要清楚影响隧道横向贯通误差的主要来源：

地面控制测量中误差—m q1

盾构出洞口处联系测量中误差—m q2

地下贯通导线点测量中误差—m q3

盾构姿态定位测量中误差—m q4（包括标尺定位误差）

盾构姿态施工测量中误差—m q5（包括盾构操作误差）

盾构进洞口处中心平面坐标测量中误差—m q6

地铁平面贯通横向中误差—m Q

因地下平面控制点不可避免是支导线测量，而且洞口联系测量一般只能是短边放长边，这在测量上是尽量避免的，但有时受施工条件的限制，我们只能采用这种方法。所以出洞口处联系测量是隧道贯通的重点。

另外，设各项误差相互独立，根据已建地铁的实际经验，根据各项误差对横向贯通精度的不同影响，采取不等精度分配原则，再根据横向贯通精度的要求±50mm (即中误差±25mm)，计算出影响横向贯通误差的各种

测量误差的中误差。通过控制各项误差的中误差来达到控制隧道的横向贯通精度。具体取值计算如下：

m q1=m, m q2=3m, m q3=2m, m q4=m, m q5=m, m q6=m

m Q=√m q12+ m q22 +m q32 +m q42 +m q52 +m q62= 4.1m

则m=±25/4.1=±6.1mm, 从而有：m q1=±6.1mm, m q2=±18.3mm

m q3=±12.2mm , m q4=±6.1mm , m q5=±6.1mm, m q6=±6.1mm

⑵隧道高程控制测量

隧道高程控制既控制隧道的纵向贯通误差，相对横向贯通误差来说，隧道的纵向贯通误差容易控制些。为了满足设计要求±50mm(既中误差±25mm)，我们必须清楚影响纵向贯通误差的主要因素。影响纵向贯通误差的主要因素有：

地面高程控制测量中误差—m h1

盾构出洞口处高程传递测量中误差—m h2

地下高程点测量中误差—m h3

盾构姿态高程定位测量中误差—m h4

盾构机施工测量中误差—m h5

盾构机进洞口洞中心高程测量中误差—m h6

地铁区间隧道高程贯通中误差—m H

同样设各种误差相互独立，根据各种误差对纵向贯通误差的不同影响，采取误差不等分配原则，计算出各种测量误差的中误差，通过控制各项测量误差的中误差来达到设计要求的纵向贯通误差。具体取值计算如下：m h1=m, m h2=2m, m h3=2m, m h4=m, m h5=m, m h6=2m