盾构施工测量

350 3～5
±4
测距相对 中误差
1/60000
测角中误 差(″)
测回数 DJ1 DJ2
方位角 闭合差 （″）
全长相 对闭合
差
相邻点的相 对点位中误
差(mm)
±2.5 4 6 5 n 1/35000
±8
（3） 精密水准测量的主要技术要求应
每千米高差中数
中误差（mm） 路线长
度
偶然中 误差
（mm）
全中误 差（mm）
是对导向系统显示姿态的一个复核，内容主要包括管 片的横向和高程变化。监测间隔为每掘进5环一次。当 管片的姿态与导向系统显示的姿态有较大出入时，应 人工复测全站仪和后视棱镜的坐标，人工复测盾构机 姿态，找出偏差的原因，避免隧道轴线与设计轴线产 生大的偏差。管片的总位移量大于20mm时，应提高 监测频率，每掘进2环监测一次。管片的监测到每天的 变形量不大于1mm时为止。
盾构机筒体内的前视棱镜示意图
安装固定在后端部分的前视棱镜通过RCU （电源通讯集成盒）供电和控制。安装要求是： 三个棱镜两个在一个平面上，另一个在异面上。
安装在隧道顶部的全站仪固定在角铁做成 的架子上，在架子的侧部有链接全站仪通讯端 口的SCU，再通过通讯线联机盾构机，从而完 成操作室对全站仪的手动操作。后视棱镜的安 装架和全站仪同理，在架子的侧部同样也有一 个RCU联线后视棱镜，使其后视棱镜红外线持 续工作。
图4 ABC…为主控导线 123456…为施工导线
3. 水准控制测量 以竖井传递的水准点为基准点，沿隧道直线150m 左右布设一固定水准点，曲线段每100m左右布设一 个水准点。其闭合差≤±8√Lmm（L为全程长度，单 位：km）。 地下控制水准测量在隧道贯通前独立进行三次， 并与高程联系测量同步；重复测量的高程与原测高程 之差≤5mm时，取其加权平均值做为下次水准控制测 量的起算值。
（Km）
±2
±4 2～4
水准 仪的 型号
DS1
水 准 尺
铟钢尺
观测次数
与已知 附合或 点联测 环线
往返 往返 各一次 各一次
往返较差、附合或 环线闭合差
平地 （mm）
山地 （mm）
±8 L ±2 n
（二） 联系测量
为了保证地下工程的正确贯通，使得地下控制与地 面控制建立一定的几何联系，形成一个统一的坐标系 统，必须将地面控制网中的坐标、方位和高程通过联 系测量传递下去。对于盾构法隧道工程，联系测量是 通过施工竖井将方位、坐标和高程由地面上的控制点 传递至地下控制点以及地下水准点，从而确定地下控 制测量的起算点。
（2）衬砌测量
衬砌测量应在盾尾内完成管片拼装和衬砌环完成壁 后注浆两个阶段进行。
1） 在盾尾内管片拼装成环应测量盾尾间隙（包括掘 进前盾尾间隙和掘进后盾尾间隙），并结合盾构姿态 测量数据，为管片选型和盾构姿态调整提供依据。
2）衬砌环完成壁后注浆后，宜在管片出车架后进行测 量，内容宜包括衬砌环中心坐标、底部高程、水平直 径、垂直直径和管片里程。测量误差应在±3mm以内。 每次测量完成后，应及时提供衬砌环测量结果，供盾 构掘进使用
2.盾构施工控制网测量技术要求 （1） GPS测量主要技术要求
平均边长(km）
最弱点的点位 中误差(mm)
2
±12
相邻点的相对点 中误差(mm)
±10
最弱边的相对 中误差
1/90000
与原有控制点的坐 标较差（mm）
<50
（2） 精密导线测量的主要技术要
平均 边长 （m）
导线长 度（km）
每边测距中 误差（mm）
2015年6月
盾构施工测量主要内容应包括地面控制测量、联系测量、 地下控制测量、掘进施工测量、贯通测量和竣工测量。
（一）地面控制测量
1. 控制网布置 应了解工程已有控制网的现状、坐标和高程系统、布网方 法、布网层次和精度等状况，并对本施工段测量控制点分布的 合理性、可靠性等通过踏勘和检测做出评价（交接桩前，然后 对设计院或业主提供的控制点进行复测），选择适宜的坐标、 高程起算控制点，制定合理的盾构施工控制测量方案。因施工 现场条件限制可布设独立施工平面控制网和高程控制网。有条 件时该网应与当地控制网联测，建立明确的数据转换关系。
盾构施工高程控制网应在已有的国家二等水准网下一次布 设全面网。盾构施工高程控制网可采用精密水准等测量方法一 次布设全面网。当水准路线跨越江、河、湖塘视线长度小于 100m时可采用一般方法进行观测，大于100m时，应进行跨河 水准测量。跨河水准测量可采用光学测微法、倾斜螺旋法、经 纬仪倾角法和测距三角高程法等，其技术要求应执行国家一、 二等水准测量规范。
由于隧道呈狭长形状，在加上盾构掘进和测量几乎 同时进行，因此洞内平面控制只能采用支导线的形式。 因为支导线是随着隧道的开挖面而向前延伸的，为了 保证横向贯通误差不超过限差，应减少导线转折角数， 即导线边应越长越好，但为了利用导线点进行方向监 控，变长又不能太长，所以，在布设地下导线时最好 采用分级布设的方法布设两种导线：主导线和施工导 线。因为主控导线是选择一部分施工导线点布设而成 的，因此只能在施工导线布设到一定程度时才能布设。 随着盾构的掘进，应首先布设施工导线，再用主控导 线来检核施工导线。两种导线应布设成跳点式导线 （如图4）。
地铁、铁路隧道一般直线段每12m，曲线段每5m测量 一个净空断面，断面上的测点位置、数量应按设计要求 确定。公路、水工隧道应按设计要求确定断面间距和测 点位置。
断面测量可采用断面仪或全站仪极坐标等测量方法， 断面点测量误差在±10mm以内。
竣工测量成果按要求整理归档，作为隧道验收依据。
安装在隧道顶部的全站仪带有自动锁定装置， 在找到目标并自动测量正确后自动锁定装置会发 出绿颜色确认光束。在它的底部有和SCU联机的 通讯端口，通过端口连接SCU（变电通讯集成盒） 再联机盾构机。前视、后视棱镜是一个型号。而 且带基座的棱镜和全站仪同高。在棱镜的面部有 一个可以发出红外线的装置，其作用是引导全站 仪并使其锁定。
在一个贯通区间始发井联系测量应不少于3次，在 盾构始发之前、掘进100m及贯通前100m应进行联系测 量,根据隧道长度及精度要求适量增加次数。
1、平面坐标和方位角传递
联系测量的方法主要有一井定向法、两井定向法、 陀螺定向法等。但在具体实施时，由于现场条件的限 制，应用最多的是一井定向。一井定向法实施方便， 但容易受到投点误差、井口大小和竖井深度等因素的 影响。为了减小一井定向时垂线投影的误差，条件允 许时可以采用两井定向。两井定向能显著的提高无定 向地下导线最后一条边的方向角的精度。陀螺经纬仪 定向速度快、操作简便，但在使用时其精度可能受到 隧道施工环境中电磁波的影响，必须注意陀螺方位角 与坐标方位角之间的差异。
安装在隧道顶部的全站仪通过通讯线联机 盾构机前端台车的操作室，再通过操作室的程 序控制箱以及测量软件联机盾构机程序。从操 作室程序控制箱一条引线至盾构机铰接处的 RCU再连接后端三个前视棱镜，另一条通过电 话线联机现场办公室。如上图所示。
在盾构机掘进开始掘进时，全站仪（主站 点）先Leabharlann Baidu动后视原点复位，在复位正常终了的 情况下；再进行下一步后视点确认，同样在确 认正常终了的情况下才能正确测量出盾构机的 正确姿态。此后在盾构机掘进过程中全站仪一 直测量前视，从而测量界面显示盾构机姿态。
（四）盾构掘进测量
1.准备工作
（1） 对盾构推进线路数据进行复核计算。实测始发、 接受井预留洞门中心横向和垂直向的偏差。
（2）按设计图在实地对盾构基座的平面和高程位置 进行放样，基座就位后立即测定与设计的偏差。
（3）盾构就位后应利用人工测量方法准确测定盾构 的初始位置和姿态，盾构自身导向系统测得的成果应 与人工测量结果一致。
在盾构机掘进过程中此界面可以清晰的看到油缸、 千斤顶的行程和推力，在这个管理行程时的姿态。
在盾构机的掘进过程中，站点和后视点是静态，前 视是动态的。当掘进到一定的距离时，就要移机全站仪 靠近前视棱镜的位置。在移站时，首先要在隧道的顶部 预装固定全站仪的架子，装上配套棱镜并整平。使用隧 道内的控制点，复测现在全站仪架子的平面坐标和高程， 并把平面坐标和高程引到新装的架子上。
（3）.盾构推进中测量（自动测量系统）
目前国内常见的盾构机配备的测量导向系
统有三种，海瑞克盾构机的VMT导向系统、 法马通盾构机的PPS导向系统、日系（包括小 松）盾构机的演算工房（enzan）导向系统。
三种导向系统的工作原理是相同的，在杭 州地区主要使用小松盾构机，我们就以小松为 例。
总体的工作示意图
同时应注意采用的坐标系统（国家或地方）。
盾构施工平面控制网一般分两级布设，首级为GPS控制网、 二级为精密导线网，在满足精度要求的情况下可采用其它方法 布网。施工路线长度较短时，可一次布网。盾构施工平面首级 GPS控制网应在已有的国家二等三角网或B级GPS控制网下布设。 精密导线网应在C级GPS控制网或国家三等三角网下扩展。
架子测量完成后，把全站仪和后视棱镜都往前移动， 并接通电源，通讯完成后，点击单独操作中的电源使之 打开，后视点复位、确定，一切正常终了，点击测量， 测量完成后就会在测量界面显示最新的盾构姿态。在掘 进过程中，全站仪是在无间断的测量前视，故能看到盾 构机的实时姿态。
（4）管片测量 管片安装后，应及时对管片位置进行检测，检测
方位角贯通误差可利用两侧平面控制点测定邻近贯通面同 一导线边方位角较差确定。隧道的纵、横向贯通误差应投影 到线路的法线方向上。
隧道高程贯通误差，可利用隧道贯通面两侧高程控制点测 定与贯通面邻近的（贯通面上同一）水准点的高程较差确定。
（六）竣工测量 隧道贯通后以始发井和接收井内的控制点为起算点，
对隧道内的导线点和水准点分别重新组成附合路线或附 合网，进行竣工测量，平差后的成果作为以后建设工作 的测量依据。应包括隧道平面偏差值、高程偏差值、椭 圆度以及纵、横断面测量等。
图1 一井定向示意图
图2 两井定向示意图
2.高程传递 传递高程采用悬吊钢尺(已检定)法。导入高程测量 应满足下列条件： （1）将钢卷尺悬挂于竖井内，钢尺下面悬挂一定重量 的重物，两台水准仪在井上和井下同步观测； （2）传递高程时应改变仪器高或适当错动钢圈尺，共 三次测量，高程较差应小于3mm； （3）高差应进行温度、尺长改正。 整个区间施工中，高程传递至少进行三次。
图3 高程传递示意图
（三）地下控制测量
地下控制测量应包括地下施工导线测量、施工控制 导线测量和地下施工水准测量、施工控制水准测量。
1.控制网布设
地下控制测量起算点必须采用直接从地面通过联系 测量传递到井下的平面和高程控制点，一般地下平面起 算点不应少于3个，起算方位边不应少于2条，起算高程 点不应少于2个。每次延伸地下控制导线和控制水准， 应对已有施工控制点进行检测，检测点如有变动应剔除， 并选择其它稳定点进行延伸测量。
管片净空测量应包括管片中心偏差、管片的椭圆 度、和管片的姿态。管片测量间隔执行相关规范或技 术标准要求。
（五）贯通测量
隧道贯通后应进行贯通测量，贯通测量包括隧道的纵、 横向贯通误差、方位角和高程贯通误差。测定贯通误差时， 应在盾构接收井的贯通面设置贯通相遇点。
隧道的纵、横向贯通误差，可利用隧道贯通面两侧平面控 制点测定贯通相遇点的坐标闭合差确定，也可利用隧道贯通 面两侧中线在贯通相遇点的间距测定。
2.盾构测量包括的内容
（1）盾构姿态测量
盾构姿态测量内容包括平面偏差、高程偏差、俯 仰角、方位角、回转角及切口里程。目前盾构多有自 动测量系统完成，但要、定期进行人工测量复核，测 量频率应根据其导向系统精度确定。盾构始发10环内， 到达接收井前50环内应增加人工测量频率。 以地下控 制导线点和水准点测定盾构测量标志点，测量误差应 在±3mm以内。