盾构施工测量

盾构施工测量技术

盾构法隧道施工是一项综合性的施工技术，它是将隧道的定向掘进、运输、衬砌、安装等各工种组合成一体的施工方法。其埋设深度可以很深，不受地面建筑、天气和交通等的影响，机械化和自动化程度很高，是一种先进的土层隧道施工方法，广泛应用于城市地铁、越江隧道等的施工中。

盾构施工测量主要是控制盾构的位置和推进方向，目的是确保盾构按照设计轴线推进，管片拼装后型后满足隧道轴线误差控制要求。利用洞内导线点测定盾构机的位置（当前空间位置和轴线方向），通过推进油缸施以不同的推力，调整盾构的位置和推进方向，使盾构机的掘进按照设计的线路方向推进。盾构推进只是盾构施工技术的一部分，在整个施工过程中，施工测量还包括地面测量(地面控制测量﹑沉降观测和井位放样等)﹑联系测量(方位传递﹑坐标传递和高程传递等)以及地下施工测量(地下导线点的测设、洞门钢环的安装、始发台的定位、反力架的定位、盾构始发测量﹑盾构掘进过程中的测量、隧道沉降测量﹑联络通道的施工测量、盾构到达测量、贯通测量、断面测量以及竣工测量等)。每一步的测量工作都十分重要，直接影响下一步的施工。在各项工作中,最为重要的是地面控制测量﹑联系测量﹑地下控制测量和盾构施工测量。这些工作决定着隧道能否达到设计要求，盾构机能否准确进入接受井并确保隧道准确贯通。

一、地面控制测量

1、地面平面控制测量

对于隧道工程，地面控制测量的主要任务是建立合适的测量控制系统，提供可靠的地面控制点，为联系测量和地下控制测量提供起算依据，同时也作为以后复核测量和竣工测量的起算数据。地面测量控制网的点位和起算数据由建设单位负责提供，一般要求暗挖隧道的地面控制网精度不应低于国家四等三角网测量的技术指标及精度要求，同时要根据盾构隧道的贯通长度、联系测量和地下控制导线的精度等条件，估算地面控制网应达到的精度。施测时，以现有平面GPS控制点为依据布置平面控制点，建立地面导线控制网。

2、地面高程控制测量

以现有的二等水准点从工作井至接收井布设水准线路，用此精密水准点来控制隧道的施工高程。在施工前、施工中和进洞前分三次复核水准路线。

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、方位角和高程通过联系测来那个传递下去。对于盾构法隧道工程，联系测量是通过施工竖井将方位、坐标及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。

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。

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一井定向示意图

稳定液重锤

钢丝绞车

桶定位板支架滑轮支架

定位板桶

绞车重锤稳定液A

钢丝

滑轮

两井定向示意图

2、高程传递

高程传递一般采用悬挂钢尺法，即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（如下图所示）。导入时，改变仪器高或适当错动钢卷尺，共测量三次，测定的高差必须进行温度、尺长改正，三次高差较差小于3mm 时取其平均值作为洞内高程传递的依据。

高程传递示意图

三、地下控制测量

1、洞内平面控制测量

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（如下图）。

ABC…为主控导线 123456…为施工导线

2、洞内高程控制测量

以竖井传递的水准点为基准点，沿隧道直线段每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。

地下施工测量

一、洞门钢环的安装定位

洞门钢环的安装包括始发洞门钢环和到达洞门钢环的安装，它是盾构机始发和到达的一个重要组成部分。洞门钢环内圆设计半径为3.25米，外圆半径为

3.40米，在内圆和外圆之间有螺栓孔，螺栓孔圆心与钢环圆心距离为3.31米，相邻螺栓孔间距0.174米，弧度为3度。洞门钢环通常是整体安装，但根据施工工艺的不同，有时候会采用分块安装的形式。

1、 对于整体钢环，在安装前需要把钢环放在地面上，用水准仪抄平钢板面，在不同的位置用钢卷尺检查洞门钢环的直径，保证直径

没有大的偏差。在吊装前需要对检查好的钢环进行加固，防止在

吊装过程中出现大的变形。安装时，测量人员只需控制住A 、B （如

图1-1）两点的高程和里程，同时保证C 、D 两点的里程就可以。

2、 对于分两块安装的洞门钢环来说，通常是先安装下面的一块，下

板块钢环的安装直接影响整个钢环的安装。在安装时保证B 、C 、

D （如图1-2）三点的高程和里程， B 、C 两点一定要在同一个高

度上。如果B 、C 两点高程有较大的出入，则洞门钢环的中心会出

现偏移，直接影响盾构机进洞时的姿态。下半部分固定好以后，

就可以将下半部分直接放上去。上半部分放上去以后，测量A 、

C ′、

D ′（如图1-3）的里程和高程，若A 点的高程低于设计高程，

则在C ′与C 或者D ′与D 之间加焊钢板，保证洞门钢环的净空。

D

C A

B

图1-1