盾构工程施工测量和监控量测方案

盾构工程施工测量和监控量测方案1 施工测量1.1 控制测量为确保施工控制点的稳定可靠，测量与相邻标段测量点联测闭合，对地面首级和二级控制网点进行同等精度的复测工作。

（1）复测按照招标文件的要求及《城市轨道交通工程测量规范》GB50308的规定，施工前，测量队对业主在交接桩时提供工程范围测区精密控制网、精密水准点等进行复测。

复测时按照首级控制网点同等精度进行观测，并与邻近标段的平面和高程控制网点进行贯通联测，做好工程测量的相互衔接。

将复测成果书面上报监理单位。

在工程施工期间，每两个月对首级控制网复测一次，并将复测成果上报监理单位。

如监测发现施工场地周围的地面有变形时，及时对首级控制网进行复测，增加复测频率，确认控制点无误后才可以继续使用。

如发现首级控制网测量超出规范允许范围时，立即报告监理单位，重新交桩后才可以使用首级控制网。

（2）控制测量复测工作完成后，在首级控制网点的基础上，根据工程项目的施工需要并结合本标段工程特点城市道路交通建筑物等实际情况定平面和高程控制网方案，现场选点埋设控制网标石后组织施测。

（3）平面控制测量为满足施工需要，严格地按四等导线测量规范增设了导线点，在盾构竖井处适当位置增设了精密导线点和精密水准点。

将新增设的控制点与地面首级控制网进行了联测，确保竖井投点在多方控制中。

盾构始发井投点测量为指导盾构掘进施工，必需把导线数据导入始发井强制对中平台上，施工完成到设计标高时，根据现场的实际情况和现有的仪器设备，采用投点仪投点（投点仪标称精度不低于1/30000）,把井口上测设的为了提高投点精度，在竖井口长边对角适当位置设置投点P1，P2点，如图10-1-1-1。

然后利用地面上的控制网进行联测，将测量数据进行平差后，计算出P1、P2各点的坐标（或用前方交会法，定出P1、P2各点），将P1、P2点投在井下的投点板上，如图10-1-1-2所示。

为了检核投点精度，在井上作多次投点，投在投点板上的P1′、P2′、P1″、P2″…点。

取中定出P1、P2的投影。

然后将全站仪分别架设在各点上。

观测通道内设置的P3、P4，采用全圆法观测各点的角度、距离、平差后计算出各点坐标，以此作为通道、隧道暗挖控制的定向边(P3～P4)。

洞内导线测量通过竖井定向，导线严格按四等导线要求联测至隧道内，并在隧道内设置通视效果好且稳固的导线点，导线点采用强制对中的形式，直线隧道施工导线点平均边长150米，特殊情况下不短于100米。

为保证隧道贯通精度，采用闭合导线，以导线控制隧道掘进方向，每200米内组成一个闭合环。

定期检查洞内各导线点，如发现误差超限，及时改正，确保隧道高精度贯通。

洞内强制对中点采用1公分厚钢板固定在管片上，如下图所示：1.1-1（4）高程控制测量①高程传递测量利用地面上的二等水准点高程，用精密水准仪往返测到施工现场设置的高程点上，然后用两台精密水准仪分别架设在井上、井下适当位置，如下图所示，用检定过的钢尺，挂检定重量的重锤。

传递高程时，每次独立观测三个测回，每次测回变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准的高程误差小于3mm，三测回测得的高差进行温度、尺长改正，作为最后测量的结果。

②洞内高程控制测量以竖井内引测的高程点，按精密水准测量要求联测到隧道内，每100米设置一个，定期检核各点高程。

洞内高程点一般可用铁心或道钉埋设在管片最底部，用水准仪测定高程时，应在两次或用加密点作转点闭合到已知的高程点上。

为检查洞内水准标志的稳定性，确保控制点的精确、可用，应定期地根据地面水准点进行重复的水准测量，将测得的高差成果进行分析比较。

根据分析的结果，若水准标志无变动，则取所有高差的平均值作为高差成果；若发现水准标志变动，则应取最近一次的测量成果。

精密水准测量的主要技术要求1.1-2表精密水准测量观测的视线长度、视距差、视线高度的要求1.1-3表1.1-4表1.2 施工测量盾构区间的施工测量工作主要是盾构机始发时始发托架、反力架和密封钢环的安装定位、隧道线形人工复测和盾构机到达接收井时接收导轨和密封钢环的放样，它们对测量的精度要求很高。

在始发井钢环安装时由于钢环本身的变形，这就要求始发托架的安装精度更高，以确保盾构机能顺利的进洞，始发托架的定位分一下几个步骤：（1）测量预埋钢环的水平、垂直偏差，用以确定托架的轴线和高程；（2）计算托架的轴线和高程数据；（3）现场放样坐标和高程，所用的高程点和坐标点要与测量钢环时一致；（4）安装好托架后的整体测量，实测托架和钢环的位置关系，确保盾构机顺利进洞。

1.3 盾构导向系统洞内控制导线是支持盾构机掘进导向定位的基础。

自动测量的全站仪设置在掘进机附近（一般150m内）的一个导线点上（该点三维坐标已知），后视另一导线点定向。

全站仪测量测站至前置棱镜间的距离、方位角、竖直角，前置棱镜的三维坐标和掘进里程（X Y Z）即可获得，推算出盾构机前、中、后的三维坐标，并通过计算机与已知该里程的线路设计位置（DTA）相比较，得出偏差值并显示在屏幕上，这就是盾构机姿态的实时检测导向。

只要掘进中，控制好盾构姿态，使盾构机轴线与线路设计中线符合在允许的偏差之内，隧道的正确掘进与衬砌就得到保证。

此外，在掘进一定长度或时间之后，还应通过洞内导线，独立地检测盾构机的姿态，以保证导向的正确性和可靠性。

（2）盾构机姿态检测与计算盾构机姿态检测包括掘进中不断的自动实时检测和施工阶段性的独立检测。

实时检测已如导向原理所述，主要靠全站仪实时提供的测量信息和智能传感器的处理，通过计算机将获取的盾首中心、铰接中心与盾尾中心位置（其连线即为TBM轴线）与线路设计位置进行比较，并控制其航偏而实现掘进导向的。

它主要靠盾构机自身的全站仪和棱镜系统获取和处理测量信息。

此外，在掘进一个阶段后，还应该利用导线点，独立地测量盾构机上设置的检测点，求算盾首中心、铰接中心与盾尾中心位置，并与线路设计位置进行比较。

盾构机上预置的检测点较多，它们的TBM坐标是已知的，一般只需选择三个点，直接安设棱镜即可测量。

人工测量盾构姿态还可采用平杆法测量，首先把平杆架设于盾构机中盾尾部后0.6m处且用平水尺调至水平，测出前杆的中点F以及左、右定向点W、E的三维坐标，然后向后平移平杆一定距离，测出此时中点B的三维坐标,根据W、E点坐标算出平杆的方位角αwe,再根据αwe推算前盾体方位角α，根据盾构机出厂时的参数。

由以上各值就可计算出盾构机姿态参数前、后参考点的平面坐标，绝对俯仰角(纵向坡度)，最后，把前、后参考点的坐标与设计值进行对比，得出前后参考点的垂直和水平偏差，并由此推算出主机趋势。

左右定向点W、E点之间的距离直接影响到前盾体方位角，所以在施工测量中，W点和E点的距离应≥2米。

前后点F、B点之间的距离直接影响盾体的绝对俯仰角(纵向坡度)，在施工测量中后杆B点应该尽量远离前杆，F点和B点的距离应≥1.5米。

盾构推进轴线与设计轴线允管片类型分为三种：标准环管片（直线地段），左弯楔形环管片和右弯楔形环管片。

使用管片安装程序预测计算，可以拟合与各种平曲线和竖曲线相适应的楔形环类型及盾尾管片安装程序。

当掘进机推进一个环的长度后，输入当前已拼装好的上一环管片的盾尾间隙值后，即可进行管环安装顺序的计算。

工程开工前需要通过预测，以确定各类管环的数量，以及封顶块的数量。

由于盾构机盾尾间隙大小状况、TBM偏移值的实际情况，对管片选择具有决定意义，因此，管环预测通常2～5环为宜。

盾尾间隙测量结果对拼装程序有决定意义。

本导向系统没有盾尾间隙测量系统，间隙测量要靠人工测量，一般测量管片的上、下、左、右的中间位置，将测量的结果输入管片安装计算程序，自动调用推动油缸行程和铰接油缸行程，以及盾构实时姿态的偏差值。

然后进行选择，确定后给出管片型号及拼接点位。

好的拼接点位对管片拼装有利，拼接点位为时钟11点和1点时，拼装较为有利。

盾尾间隙大小取决于盾构机掘进中是否保持正确姿态。

间隙过小需使用楔形环调节；间隙为负值时，则更不利，一是影响密封，引发漏水、漏浆，二是可能损坏盾尾内已拼装的管环。

管片拼装完成后，系统将盾构机姿态和管片安装数据，自动生成日志记录，随时可打印成文件。

还可打印出掘进轨迹和管片安装过程图。

并可通过网络，将盾构机位置及掘进情况，传输到地面办公室和监视器上。

（4）管片姿态测量采用平杆法测量。

首先把平杆横向水平架设于管片边缘处，测量出平杆中心点的三维坐标，然后把实测坐标与设计坐标对比，便可得出此时的水平偏差和垂直偏差，从而计算出径向偏差。

管片测量包括测量管片环的环中心偏差、环的椭圆度和环的姿态。

管片块每次测量不少于9环，每环都应测定待测环的前端面。

相邻管片环测量时应重合测定2～3环环片。

环片平面和高程测量允许误差为±10mm。

环状管片中心平面位置和标高的测量采用简便的“水平标杆法”。

具体步骤为：将一根4.543m长的精制铝合金尺横在隧道环两侧，并用水准气泡调其水平，再用全站仪和水准仪瞄准其中心位置，可测量出其坐标和高程，所得高程加上1.55m即为环状管片中心高程。

管片成型轴线与设计轴线允许偏差值（上、下、左、右）：±50㎜。

（5导向系统所用架设全站仪和后视棱镜的吊篮不能安装在车架上，只能安装在不能移动的管片结构上。

如果吊篮有移动，则在显示器显示的盾构的位置也会随之移动，也就不能正确地显示盾构的位置。

随着掘进的进行吊篮要前移，为尽量减小管片沉降对吊篮的影响，一般安装在距离最前端管片8-9环。

每个吊篮的中心都按有强制对中螺栓，每次换站既要测量新换吊篮的坐标，还要复核被换吊篮的坐标以便了解动态变化。

吊篮的尺寸决定于全站仪尺寸及与前置棱镜的通视条件。

测台支架安装见下图所示。

图1.3-4 测台支架安装图1.4 隧道线形人工复测盾构掘进过程中，每30-50环进行搬站，由测量人员对隧道线形及盾构机的位置进行人工复核。

1.5贯通测量为了保证隧道后阶段盾构推进贯通，其贯通测量首先必须建立与地面统一的地下控制测量系统。

为了建立地面、地下统一的测量坐标系统和高程系统，需要将该系统通过一定的测量方法由地面传至井下，进一步求得井下导线起算边（起始边）的坐标方位角及井下导线起算点的平面坐标和井下高程测量起算点的高程。

为确保贯通测量的精度，具体可分两步进行：⑴平面联系测量，俗称定向或方向传递。

⑵高程联系测量，俗称高程传递也可称为导入高程。

⑶推进线路中做竖井投点。

1.6 相邻标段衔接根据提供的导线点进行复测，同时可以和相邻标段保持联系，确定各自使用的导线边，适时组织所用导线边的联测从而保证贯通精度。

联测后注意公用导线边的保护，如果所属标段内联测点位有碰动或者破坏及时通知对方，重新进行联测。

1.7 竣工测量隧道竣工后，在中线复测的基础上埋设永久中线点。