盾构施工测量培训

• 地铁施工规定，在任何贯通面上，地下测量控制网的贯通 中误差，横向不超过±５０㎜，竖向不超过±２５㎜。 • 联系测量主要有一井定向（联系三角形定向）、两井 定向、陀螺仪联合定向、导线定向四中方式，其中我们施 工单位一般都没有陀螺仪，超过1.6km的隧道要加陀螺仪 定向，所以很少采用陀螺仪联合定向。用导线定向精度最 好且最方便，但是用导线定向受始发井的长度和深度制约 ，一般也很少用。所以一般都采用一井定向（联系三角形 定向）或两井定向，其中用两井定向受地面及洞内各种因 素的制约要少，很方便，一井定向（联系三角形定向）对 场地要求较高，做起来也很麻烦，但是定向精度很有保证 。联系测量向洞内投点时把点间距尽量拉大些，在始发井 底板，最好投四个点，保证始发井两端都各有两个控制点 。且尽量保证每次联系测量投点时都投在这四个点上。以 便取多次联系测量的加权平均值做为最终的始发控制点坐
2.3 导向系统维护与检修 2.3.1导向系统维护 2.3.1.1ELS靶：
• 1.由于ELS靶的安装位置附近有注浆管，在注浆的过程中 很容易喷到水泥浆，在盾构始发前用塑料包裹激光靶，下 次拆卸的时候也很方便。 • 2.ELS靶前面板保护屏要经常擦干净，防止激光接收靶接 收的信号太弱； • 3. ELS靶附近不能有强光，强光会使VMT姿态显示不正 常。
2.2.2.2ESL靶
• 也称激光靶，是一台智能性的传感器。ELS接收全站仪发 射的激光束，测定水平和垂直方向的入射点。偏角由ELS 上激光的入射角确认，坡度由该系统内的倾斜仪测量。 ELS在盾构机体上的位置是确定的，即对TBM坐标系的位 置是确定的。
2.2.2.3中央控制箱
• 主要的接口箱，数据交换中心。它为黄盒子（继而 为激光全站仪）及ELS靶提供电源。
1.2 高程控制测量： 1.2.1高程控制测量概述：
• 高程控制测量主要包括地面精密水准测量和高程传递测量 及洞内精密水准测量，在东莞地铁领域里的精密水准测量 也就是城市二等水准测量。不管是地面还是洞内都采用的 是城市二等水准测量。其技术要求在《铁路工程测量规范 》、《城市轨道交通工程测量规范》都有规定。
2.2.2.4黄盒子
• 它主要为全站仪供电，保证全站仪工作和与计算机之间的 通信和数据传输。
2.2.2.5计算机及掘进软件
Байду номын сангаас
• SLS-T软件是自动导向系统数据处理和自动控制的 核心，通过计算机分别与全站仪和ELS通信接收数 据，盾构机在线路平、剖面上的位置计算出来后， 以数字和图形在计算机上显示出来。如下图所示：
盾构施工测量培训
2014年8月5日
1控制测量 1.1平面控制测量: 1.1.1平面控制测量概述: • 地铁施工领域里平面控制网分两级布设，首 级为GPS控制网，二级为精密导线网。施工前业 主会提供一定数量的GPS点和精密导线点以满足 施工单位的需要。施工单位需要做的是在业主给 定的平面控制点上加密地面精密导线点，然后是 为了向洞内投点定向而做联系测量，最后是在洞 内为了保证隧道的掘进而做施工控制导线测量。 不管是地面精密导线还是洞内施工控制导线都是 精密导线测量，虽然边长不满足四等导线的要求 ，但是基本上是采用四等导线的技术要求施测， 其中具体技术要求在《铁路工程测量规范》、《 城市轨道交通工程测量规范》都有规定。
2.2.4 移站 2.2.4.1激光站人工移站
• 盾构机的掘进时的姿态控制是通过全 站仪的实时测设ELS的坐标，反算出 盾构机盾首、盾尾的实际三维坐标， 通过比较实测三维坐标与DTA三维坐 标，从而得出盾构姿态参数。随着盾 构机的往前推进，每隔规定的距离就 必须进行激光站的移站。激光站的支 架用角钢和板做成可以安装在管片螺 栓的托架形似, 托架的底板采用 400×400×10mm钢板，底板中心焊 上仪器连接螺栓,长1㎝。采取强制对 中，减少仪器对中误差。托架安装位 置在隧道右侧顶部不受行车的影响和 破坏的地方。安装时，用水平尺大致 调平托架底板后，将其固定好，然后 可以安装前视棱镜或仪器。托架示意 图如下图
• 一般在后视靶托架即将脱出盾构机最后一节台车后进行， 这样就可以直接站在盾构机上移站，不需要搭楼梯，既安 全又方便。把前视棱镜安装在后视托架后，测量出棱镜中 心到托架底板的高程，然后直接从下面的测站采用极坐标 测量方式测出托架的三维坐标。然后在后视靶托架上设站 ，前视直接采用极坐标测量方式测出激光站托架的三维坐 标。然后把后视棱镜安装在后视靶托架上，把激光全站仪 安装在激光站托架上整平，把黄盒子固定好，给全站仪接 上电源，手动把全站仪瞄准后视棱镜，瞄准的精度在±10 ㎝左右，然后把全站仪电源关闭。接着在主空室里，启动 SLS-T，按“编辑器—F2”进入编辑器窗口，进入激光站 编辑窗口，输入激光全站仪中心和后视靶棱镜中心的三维 坐标。按“保存”键保存，然后关闭编辑器窗口。再按“ 定位—F5”键，给激光全站仪定位。定位完成后，再按“ 方位检查—F5”键，检查激光站和后视棱镜的坐标有没有 错误。如果超限，将会显示差值，如果不超限，那么将不 显示。最后再按“推进—F4”就完成了激光站的人工移站 的全过程。
2.2.3导向基本原理
• 洞内控制导线是支持盾构机掘进导向定位的基础 。激光全站仪安装在位于盾构机的右上侧管片上 的拖架上，后视一基准点（后视靶棱镜）定位后 。全站仪自动掉过方向来，搜索ELS靶， ELS接 收入射的激光定向光束，即可获取激光站至ELS 靶间的方位角、竖直角，通过ELS棱镜和激光全 站仪就可以测量出激光站至ELS靶间的距离。 TBM的仰俯角和滚动角通过ELS靶内的倾斜仪来 测定。ELS靶将各项测量数据传向主控计算机， 计算机将所有测量数据汇总，就可以确定TBM在 全球坐标系统中的精确位置。将前后两个参考点 的三维坐标与事先输入计算机的DTA（隧道设计 轴线）比较，就可以显示盾构机的姿态了。
2.3.1.2电缆： • 在前期我们按常规安装好导向系统传输电缆卷后 ，在盾构机向前推进的过程中，经常把传输电缆 拉断。严重的时候，甚至把激光站托架都拉动， 把黄盒子拉掉，还威胁到激光全站仪的安全，极 大地破坏了导向系统。为了克服这个问题，我们 采用了三种办法。 • 1.把在导向系统的传输电缆卷安装在激光站的前 面，这样盾构机推进时，电缆一直是顺着拉； • 2.在盾构机电缆经过的地方用安全网覆盖，把盾 构机上的各个突起物盖住，防止勾断电缆； • 3.通过加强平时的巡视，经常整理传输电缆。通 过以上办法后，电缆再也没有被拉断过。
1.1.3 洞内平面控制测量
• 洞内施工控制导线一般采用支导线的形式向里传递。但是 支导线没有检核条件，很容易出错，所以最好采用双支导 线的形式向前传递。然后在双支导线的前面连接起来，构 成附合导线的形式，以便平差测量精度。洞内施工控制导 线一般采用在管片最大跨度附近安装牵制对中托架，测量 起来非常方便，且可以提高对中精度，还不影响洞内运输 。强制对中托架尺寸形状要控制好，以便可以直接安装在 管片的螺栓上面，不需要电钻打眼安装。由于盾构施工一 般都是双线隧道错开50环左右掘进，如果错开环数很大， 后面掘进的盾构机由于推力很大，会对前面另一个洞的导 线点产生影响。特别是在左右线间距较小岩层很软时，影 响很大，很容易导致测量出大错。还有就是如果在曲线隧 道里，管片上的导线点间的边角关系经常受盾构机的推力 和地质条件的影响，所以要经常复测。
2.2.2导向系统基本组成与功能
• 导向系统是由激光全站仪（TCA）、中央控制箱、ESL靶 、黄盒子和计算机及掘进软件组成。其组成见下图：
2.2.2.1全站仪(TCA) • 具有伺服马 达，可以自 动照准目标 和跟踪，并 可发射激光 束，主要用 于后视定向 ，测量距离 、水平角和 竖直角，并 将测量结果 传输到计算 机。
2.2.4.2激光站自动移站
• VMT导向软件SLS—T有激光站自动移站功能，移站的过程除了托架 和全站仪及后视棱镜的安装，其它测量工作都可以通过此功能完成。 • 程序的启动及后续测量工作在主控室进行。此时SLS-T软件处于“管 片拼装”状态，按功能键F3，关闭测量后，通过功能键“激光站移站 —F6”来启动程序。在初始窗口中，按下按钮“测量开始—F2”， 启动方位检测程序。方位检测被成功的执行后，显示检测结果，在得 到理想的结果后，按下F2确认后方位检测的结果。在测定新激光站点 坐标前，事先在信息输入窗口中输入如下信息：水平与垂直方向上偏 移的近似值及新激光站点的大致里程；当前棱镜的高度及仪器的高度 ；新站点的点位编码。在信息输入窗口下，按下F2键启动程序。全站 仪自动搜索到前视棱镜（即新激光站点）后，自动瞄准棱镜进行测量 。屏幕显示计算出来的新激光站点坐标。在测定新激光站坐标时，为 避免获得错误的数据，须遮盖住其他的反射棱镜。新激光站点的坐标 测定后，将全站仪和后视棱镜转移到新的位置。全站仪和后视棱镜转 移到新的位置后，主控室按功能键F2进行确认，新的信息窗口会显示 新激光站点三维坐标，然后将新激光站点上的全站仪手动转向新的后 视点即原先的激光站，按下F2，重新调整定位全站仪上的刻度。成功 执行上述的步骤后，出现一新的信息窗口。通过按下F2功能键完成激 光站移站程序。
• 盾构机初始状态主要决定于始发托架和反力架的安装，因 此始发托架的定位在整个盾构施工测量过程中显得格外重 要。盾构机在曲线段始发方式通常有两种：切线始发和割 线始发，两种始发方式示意图见下图
2导向系统: 2.1导向系统应用 2.1.1 始发托架和反力架定位
• 始发托架的高程要比设计提高约1~5㎝，以消除盾构机 入洞后“栽头”的影响。反力架的安装位置由始发托架来 决定，反力架的支撑面要与隧道的中心轴线的法线平行， 其倾角要与线路坡度保持一致。
2.2.2.3激光站的人工检查
• 在推进的过程中，可能会由于安装托架的管片出现沉降、 位移或托架被碰动，使激光站点或后视靶的位置发生变化 ，从而全站仪测得错误的盾构机姿态信息。为了保证激光 全站仪的准确定位，在SLS-T软件的状态为“推进”时， 通过功能键F5对全站仪的定位进行检查，如果测得的后视 靶的值超过了在编辑器中设定的限值时，需要对激光站进 行人工检查。检查方法是利用洞内精密导线点对激光站点 及后视靶点位置进行测量，重新确定两点的三维坐标。 • 设站导线点尽量选择在右侧管片侧壁上的强制对中导线点 ，这样建测站时能够一次建站测算出两个点位的坐标，避 免误差的积累。当不满足上述建站条件时，从隧道内主控 制导线点引测至后视靶托架上，在托架上建立测站，测定 激光站点的三维坐标。
1.1.2地面平面控制测量：
• 在业主交接桩后，施工单位要 马上对所交桩位进行复测。业 主交桩数量有限，不一定能很 好地满足施工的需要，所以经 常要在业主所交桩的基础上加 密精密导线点，以方便施工。 特别是在始发井附近，一定要 保证有足够数量的控制点，不 少于３个。其具体技术要求在 《铁路工程测量规范》、《城 市轨道交通工程测量规范》都 有规定。
1.2.2 地面高程控制测量 1.2.3洞内高程控制测量
• 地面水准测量按城市二等水准的要求施测。 • 洞内由于光线不足，二等水准施测时相对麻烦，利用手电 和电子水准仪相结合进行施测。水准线路往返较差、附合 或闭合差为8 L mm。水准测量应在隧道贯通前进行三 次，并应与传递高程测量同步进行。
1.3 联系测量 1.3.1 定向测量
2.2导向系统介绍 2.2.1VMT导向系统概述：
• 在掘进隧道的过程中,为了避免隧道掘进机(TBM) 发生意外的运动及方向的突然改变, 必须对TBM 的位置和DTA(隧道设计轴线)的相对位置关系进 行持续地监控测量。TBM能够按照设计路线精确 地掘进，则对掘进各个方面都有好处（计划更精 确，施工质量更高）。这就是TBM采用“导向系 统”（SLS）的原因。德国VMT公司的SLS-T系 统就是为此而开发，该系统为使TBM沿设计轴线 （理论轴线）掘进提供所有重要的数据信息。 SLS-T系统功能完美，操作简单。
定向示意图 • 一井定向
定向示意图
• 二井定向
1.3.2 高程传递测量
• 向洞内传递高程一 般采用悬挂钢尺的 方法，一定要注意 加温度和尺长改正 ，才能保证导入井 下的水准点的精度 。如果有斜井或通 道，也可以用水准 测量的方法向井下 传递高程。如果全 站仪的仰俯角不大 的话还可以直接用 全站仪三角高程测 高差的办法传递高 程。