盾构施工测量技术讲解

2、地面高程控制网的布设
为了方便地下盾构隧道施工及地面的变形 监测，在线路沿线布设一条二等加密水准 线路，采取往返等距二等水准的施测方法 观测，往返闭合差不大于8L1/2，（L为单程 水准线路长度，以千米计）。
3、地面控制测量实施
根据现场情况，利用业主交给的GPS点和一级精密 导线网经复测后，再延伸到每个竖井近井点。
则：
( M0)S=±4.6″
（5）竖井定向精度分析：
( M ) =2 0β
2 m2
m12
1
b a

b2 a2

在实际工作中可以认为地下方向观测的
误差约等于地面上方观测误差的一倍半,
即m1=1.5m，若再取b/a=1.5，则 (m0)β2=2×3.25m2（1+1.5+2.25）
根据地铁测量的经验，高程测量误差采用不等精度分配取 值如下：
mh1=±14mm mh2=±10mm mh3=±10mm mh4=±14mm
代入式中得mH=±24.3mm〈±25mm
总结:
按上述分配，进行平面和高程控制测量， 只要把握每一环节的误差范围，都能满足 本工程区间隧道的贯通测量的精度要求。
=30.9m2
(m0)β=5.5m
如地面测角中误差规定为±4″，于是 方向中误差为m=±3″
（5）竖井定向精度分析：
故得(m0)β=±16.5″ 当竖井深为80m，吊锤线的距离为5m时，其投点误差
引起的方向误差大约为(m0)p=±8″ 则地下导线起始方向角的误差为： mo=±(m0 )s 2 (m0 ) 2 (m0 ) p 2 =± 4.62 16.52 82 =±19″ 在进行竖井定向时，都要移动吊锤线，使方向的传递
mQ2=mq12+mq22+mq32+mq42
式中：mq1：地面控制测量横向中误差；

mq2：盾构施工竖井联系测量中误差；

mq3：地下导线测量中误差；

mq4：盾构姿态的中误差。
（1）平面测量的误差分配
考虑到本工程的实际情况，以及所用测量方法和已 建地铁测量工作的实际经验，各种误差对横向贯通 精度的影响，采用不等精度分配原则，取值如下：
mq1=n mq2=3n mq3=3n mq4=2n 代入式中得： mQ=(mq12+mq22+mq32+mq42)1/2=4.8n 根据设计要求，本工程允许横向贯通误差为±50mm，
则其中误差mQ=±25mm。 n=±25/4.8=±5.2mm 从而可以求得每道工序的测量中误差： mq1=±5.2mm mq2=±15.6mm mq3=±15.6mm
mq4=±10.4mm
（2）高程测量误差分配
高程测量的误差计算公式为：
mH2=mh12+mh22+mh32+mh42
式中：mh1：地面高程控制测量中误差；

mh2：竖井传递高程的测量中误差；

mh3：盾构机姿态高程测量中误差；

mh4：由盾构进洞处到隧道贯通处地下水准测量中误
差；

mH：区间隧道高程贯通测量中误差。
经过不同的三组联系三角形，进行的定向称为一次定 向。三组联系三角形定向平均值的中误差为11”。
小总结：
经过理论探讨和实践证实：地铁区间线路 较短，而且中间有设置中间风井，用联系 测量的方法传递方位和高程可满足我盾构 施工贯通精度的需要，是一种较好的竖井 定向方法，不仅提高了定向精度和定向的 可靠程度，而且大大减少了定向时由于误 操作造成的返工，提高了工作效率。
盾构施工测量技术
作者：张部令
摘要：
通过对盾构施工测量技术的研究，并结合客大 盾构的具体情况，制定合理的测量方案，使地面 控制测量和竖井联系测量达到最佳效果；初步选 定盾构隧道内施工测量控制网布设形式、控制点 埋设位置、控制点样式及埋设形式；结合盾构施 工的特点，研究和分析盾构机本身导向系统的使 用功能，工作原理及应用；结合盾构机特点研究 一套对盾构机自动导向系统测量的准确性进行复 核测量，以及对盾构机和管片进行定时姿态测量 的方法。
二、盾构隧道施工地面控制测量的研究与 应用
地
平面控制网测量
面
控
制
测
量
高程控制网测量
1、地面平面控制网的布置
盾构机从大塘北端头施工竖井出发在中间风井第一次小的 贯通，在从中间风井出发最终在客村调头断面处贯通，盾 构隧道掘进示意图如图1,我们根据业主给的二号线的GPS 导线点和一级导线控制网，在我们分别在始发井、中间风 井和客村竖井近井位置设置我们需要往井下传递的导线点， 在始发竖井、中间风井和客村竖井附近各布设4个近井导 线点，其中两个点作为坐标起算和起始方向，另两个点作 检核方向。
的定向边，以便推算井下导线的起始坐标和方位； c.导高：将井上水准点的高程按同一高程系统传递到井下。
（1）竖井定向方法
根据地下铁道测量的精度等级要求和现有 测量仪器的情况，我们在实际工作中利用 现有的仪器和现有的条件制定了我们的测 量方法，经过分析我们的线路长度只有1.2 公里，用传统的联系测量方法就能满足我 们的精度要求。
1、盾构隧道施工测量的误差来源 结合盾构施工的特点，地铁隧道贯通测量误差主
要来自于以下几个方面： a.地面控制测量；
一、盾构隧道施工测量误差来源及分 配
b.竖井联系测量； c.激光站吊篮测量； d.地下延伸导线测量； e.盾构姿态测量。 2、隧道贯通误差限值控制及各阶段对测量误差分
3）竖井联系测量坐标和方位角传 递选用的方法：
b.高程的传递方法有：井深在40m以内，可 以采用钢丝导入法或长钢尺导入法； 超过 40m，宜采用光电测距法。
（4）联系测量步骤如下:
①在竖井中悬挂两根吊锤线B、A，称为投 点，吊锤重量和吊锤丝的直径随井深的不 同而不同（例如在井深为100m时，吊锤重 60kg，钢丝直径为0.7mm），为了使吊锤很 快静止下来，一般将其放入盛有油类液体 的容器中。等待钢丝静止下来后，在井上 井下钢丝上贴反射棱镜片。
配 本工程的允许横向误差不超过±50mm，高程允许
误差不超过±50mm，故其相应的中误差为±25mm。
（1）平面测量的误差分配
横向贯通误差来源主要由地面控制导线测量误差、 近井点联系测量误差，地下延伸导线测量及盾构机 本身姿态的定位测量误差等影响因素。其他因素影 响较小可以忽略不计。假设各项误差相互独立，则 有：
（2）竖井联系测量的要求
a.在进行联系测量前，须制定测量方案，根据地面控制测 量，建立近井点平面控制和高程控制，在井底车场稳固的 地面埋设不小于三个永久导线点和水准点，也可用永久导 线点作为水准点。
b.联系测量在同阶段、同时期应至少独立进行两次，在互 差不超过限差时，取加权或算术平均值。其精度应符合规 范要求。
b、直线段施工控制导线点的平均边长180m 左右，特殊情况下，不应短于100m，曲线 段施工控制导线点的平均边长150m左右， 并要交叉分布。
盾构施工导线平面控制网，起算于地铁2号线首级GPS控制 网和一级导线控制网，采用规范规定的四等技术要求进行 观测。
盾构隧道掘进示意图
客村折返段
施工竖井
台车调头 主机调头
ZDK7+130.408
1508.958m(1538.958m)
ZDK8+025.366 ZDK8+055.366
中间风井及 矿山法隧道
目录
一、盾构隧道施工测量误差来源及分配 二、盾构隧道施工地面控制测量的研究
与应用 三、地下控制测量 四、洞内单导线的估算 五、盾构姿态测量
一、盾构隧道施工测量误差来源及分 配
为保证贯通测量有足够精度，我测量组针对盾构 施工测量的特点进行误差分析，为以后的测量工 作在精度控制上有所保证和提高。
延伸的近井导线点必须要满足下一道测量工序的 需要，选点的位置必须要保证在现场不被破坏和 扰动。
下图为地铁三号线大塘站地面控制网布设形式：
图1 大塘站地面控制网布设示意图
ⅢSJ12
ⅢSJ13
GPS22
T3
第Ⅰ出入口
T6
3
2
T2
T5
4
T1
第Ⅳ出入口
T4
图2
1、虚线为地下导线， 实线为地面导线 2、T2、T3、T4、T5为 车站底第一层上的导线 点，S1、S2、S3、S4为 车站底第二层上的导线 点
图1 大塘站地面控制网布设示意图
4、竖井联系测量
竖井联系测量是隧道贯通中的一个重要环节，它主要是将 地表的平面及高程，通过井筒传至地下导线点及水准点， 使洞内、外形成统一的空间坐标系统，以便确定隧道中线 的空间位置。因此，竖井联系测量的内容包括：
a.投点：将井口点位投影至井底，以便传算坐标和方位； b.定向：将井上定向边的方位角按同一坐标系统传递井下
（4）联系测量步骤如下:
②在近井控制点C设置全站仪，后视另一控 制点D，观测水平角∠DCB和∠DCA，即图中 和，并用全站仪测量三角形的边长a、b和c。 在地下架仪器于地下近井点C＇，类似观测 和，并测量a＇、b＇和c＇。其中B＇和A＇ 分别为B、A的投影点，D＇为另一导线点。 三角形ABC和三角形A＇B＇C＇称为联系三 角形。
井上井下联系三角形应满足下列要求：
（4）联系测量步骤如下:
a.两悬吊钢丝间距不应小于5m。 b.定向角α应小于3° c.a/c及a＇/c＇d的比值应小于1.5倍。 d.用J2级仪器在地面、地下按全圆测回法均
观测4测回。
（5）竖井定向精度分析：
经过竖井用联系三角形法将方向角传递 到地下去时，地下导线起始方位角的误 差，可用下式表示：