盾構施工測量

1、盾構法施工測量與監(jiān)測盾構法施工測量與監(jiān)測 主講第一部分：施工測量盾構施工測量可分為三大部分：一、地面測量二、地下測量三、聯(lián)系測量地鐵隧道盾構法施工測量工作流程地面控制測量地下控制測量施工導線測量盾構進洞出洞洞口實測盾構初始姿態(tài)盾構姿態(tài)測量襯砌管片測量聯(lián)系測量入洞洞口實測地面測量 精密導線測量 業(yè)主共提供了5個GPS高級控制點、5個精密導線點、9個高程控制點。為滿足施工的需要，我們在津赤路車站旁設置兩個加密導線點，采用強制對中觀測裝置，并與車站附近4個高級控制點聯(lián)測，構成附和導線。其中加密導線點布置在車站端頭井附近，作為聯(lián)系測量的依據(jù)，向地下傳遞坐標和方位。 CK147附和導線測量觀測示意圖CK

2、146GPS2329CK143GPS2328CK141選擇控制點時應符合以下要求： 附和導線的邊數(shù)宜少于12個，相鄰邊的短邊不宜小于長邊的1/2，個別短邊的邊長不應小于100m。 導線點的位置應選在施工變形影響范圍以外穩(wěn)定的地方，并應避開地下構筑物、地下管線等。 樓頂上的導線點宜選在靠近并能俯視線路、車站、車輛段一側穩(wěn)固的建筑上。 相鄰導線點間以及導線點與其相連的GPS點之間的垂直角不應大于30度，視線離障礙物的距離不應小于1.5m，避免旁折光的影響。水準測量 地面高程控制網(wǎng)點的布設滿足既方便施工測量，又牢固穩(wěn)定的條件，不受施工過程或其他外界條件的影響而導致沉降變化。在車站附近業(yè)主提供了兩個精

3、密水準點，并利用附和導線中的兩個精密導線點構成符合水準路線。在車站附近選擇一個近井水準點，將高程傳遞到車站附近。水準網(wǎng)的測量均按二等水準測量作業(yè)指標執(zhí)行。BM044水準點布置示意圖CK142GPS2328BM043聯(lián)系測量 平面聯(lián)系測量的目的是統(tǒng)一井上下的平面直角坐標系統(tǒng)，具體任務是確定井下起始點和起始邊在地面坐標系統(tǒng)中的平面坐標和方位角。 在以上兩項任務中，確定井下導線起始邊方位角是主要的。在隧道里需建立一條支導線，起始點的點位誤差對隧道支導線的影響是固定的且很小，而起始邊的方位角誤差對隧道各導線點的影響是隨各點與起始點的距離成正比增大。 采用雙井定向，通過增大兩根鋼絲的距離來減小鋼絲的投向

4、誤差并提高起始邊的方位角的精度。 雙井定向 通過在定向水平上已連通的兩個立井用幾何方法進行定向叫雙井定向。 分別在兩豎井懸掛兩根鋼絲，由井上導線點測定與鋼絲的距離和角度，從而算得兩根鋼絲的坐標、距離以及它們之間的方位角。確定井下假定坐標系統(tǒng)，計算井下連接導線各點假定坐標，得到井下兩鋼絲的方位和邊長。將邊長與井上結果進行比較。如下圖所示：中板頂板在做平面聯(lián)系測量時，必須保證兩根鋼絲嚴格鉛直，這樣才能保證A、A和B、B點具有相同的點位坐標及它們之間連線具有相同的方位角，但懸掛的鋼絲由于受到井筒內(nèi)的氣流和風力和鋼絲本身的內(nèi)應力以及單擺的擺動作用等諸多因素的影響，觀測期間不可能完全嚴格地位于鉛垂位置。

5、鋼絲下端的偏移量：其中:L-鋼絲長，p-錘重，F(xiàn)-風力， -位移量。偏移誤差對地下導線起始邊方位角的影響為： 式中:D-兩根鋼絲的距離。PFL11兩井定向的內(nèi)業(yè)計算步驟如下計算井下第一條邊 1的方位角以A點坐標和 為起算數(shù)據(jù)，重新計算井下連接導線各邊的方位角及各點的坐標。ABABABABABABABABABxxyyxxyycxxyyarctgcossin)()(22。、BBAAyxyx100000; 0AAAyxBByx、BBABBABBBBBBAxyxycxyarctgcossin)()(221ABAABA11A 高程傳遞測量 由豎井傳遞高程，是將地面水準點的高程傳遞至井下的水準點上，采用鋼

6、尺導入法進行高程傳遞，高程傳遞應進行往返觀測，每次應獨立觀測三測回，測回間應變動儀器高，三測回測得地上、地下水準點間的高差較差應小于3mm，高差應進行溫度、尺長改正。整個測量過程按二等水準測量的要求測設。地下測量 地下導線測量隧道內(nèi)平面測量分施工控制導線及施工導線，洞內(nèi)施工控制導線由洞外聯(lián)系測量所確定的導線點1、2直接延伸而來。施工導線由控制導線點敷設而成，受施工控制導線控制。地下導線是一條支導線，這條導線指示盾構推進方向，它必須十分準確?？刂茖Ь€觀測臺由鋼板焊接而成，采用強制對中裝置，利用螺栓固定在管片側壁上?？刂泣c應避開強光源、熱源、淋水等地方，控制點間視線距隧道壁應大于0.5m。施工控制

7、導線的平均邊長選擇在150m左右，曲線隧道控制點間距不應小于60m,盡量按等邊直伸導線布設。在距貫通面10050m時，應增加控制導線的測量頻率，可按閉合導線進行測設。 地下高程控制測量 高程控制測量應采用二等水準測量的方法，起算于地下近井水準點。 高程控制點可利用地下導線點，單獨埋設時宜每200m布設一個 。地下控制水準測量在隧道貫通前獨立進行三次，并與地面向地下傳遞高程同步。重復測量的高程點間的高程較差應小于5mm，滿足要求時，應取逐次平均值作為控制點的最終成果指導掘進。 盾構機初始姿態(tài)測量、掘進姿態(tài)測量 盾構機初始姿態(tài)測量 準確的測定盾構機的初始姿態(tài)目的是確定目標棱鏡與盾構機的盾首、盾尾之

8、間的位置關系，即在同一坐標系下測量出目標棱鏡的坐標及盾構機盾首、盾尾的坐標，為以后盾構掘進中盾構機姿態(tài)計算提供基礎數(shù)據(jù)。 全站儀托架和后視托架安置在隧道頂上，然后全站儀托架上安放激光全站儀，后視托架上安放后視棱鏡。通過人工測量將全站儀托架和后視托架的中心位置的三維坐標測量出來后，作為控制盾構機姿態(tài)的起始測量數(shù)據(jù)。 盾構機掘進姿態(tài)測量自動導向系統(tǒng)為日本enzan公司（演算工房）的robotec測量系統(tǒng)。 系統(tǒng)主要由 Trimble5603全站儀和RMT棱鏡組成。Trimble5603全站儀具有伺服驅動系統(tǒng)可以自動搜索RMT棱鏡，不需人工照準。 在盾尾合適位置布設三個RMT棱鏡，在盾構機調(diào)試階段，

9、確定了三個RMT前視棱鏡與盾構機前后胴體中心的幾何關系。在盾構掘進時,自動全站儀會對目標靶進行連續(xù)、實時監(jiān)測,并把采集的數(shù)據(jù)傳回中央控制室,通過軟件處理，在控制屏上實時顯示盾構機軸線與設計軸線的平面偏差、高程偏差、縱向坡度、橫向旋轉偏差和切口里程，可以得到盾構姿態(tài)的實時狀態(tài)畫面，當盾構機偏離過大時，畫面上的報警裝置就會顯示。整個測量過程不影響施工測量精度高，滿足盾構機姿態(tài)測量的誤差技術要求。 為了使隧道能夠順利貫通，必須對盾構機姿態(tài)進行人工復測，進而檢測盾構機自動導向系統(tǒng)所測結果，若出現(xiàn)差異，以便及時調(diào)整。 管片姿態(tài)的測量管片姿態(tài)的測量，可以為盾構機掘進提供有效的數(shù)據(jù)參考，對優(yōu)化盾構掘進參數(shù)有

10、很大幫助。同時也可以驗證盾構機的姿態(tài)，為盾構隧道順利貫通提供有效保證。 盾構機出、入洞洞口中心坐標的測量 在盾構機出洞和入洞時，需測量洞口的中心坐標。尤其是盾構機即將入洞時，需準確的測量出洞口的中心坐標，根據(jù)洞口位置控制盾構機的掘進姿態(tài)，保證盾構機順利入洞。 貫通誤差測量 隧道貫通后應利用貫通面兩側平面和高程控制點進行貫通誤差測量。包括隧道的縱向、橫向和方位角貫通誤差測量以及高程貫通誤差測量。隧道的縱向、橫向貫通誤差，可根據(jù)兩側控制點測定貫通面上同一臨時點的坐標閉合差，并應分別投影到線路和線路的法線方向上確定；方位角貫通誤差可利用兩側控制點測定與貫通面相鄰的同一導線的方位角較差確定。隧道高程貫

11、通誤差應由兩側地下高程控制點測定貫通面附近同一水準點的高程較差確定。隧道貫通測量的誤差來源 地面控制測量誤差 豎井聯(lián)系測量誤差 盾構進洞處洞口中心坐標測量誤差 地下導線測量誤差 盾構姿態(tài)的定位測量誤差通常把誤差來源分為三大類，第一類為地面控制測量誤差和盾構進洞聯(lián)系測量誤差，現(xiàn)代測繪技術的發(fā)展，使得該類誤差相對容易獲得較高精度，而且實際均能實現(xiàn);第二類為盾構出洞處聯(lián)系測量誤差和盾構姿態(tài)控制誤差，兩者誤差影響較復雜。而且要提高精度必須花較大的人力、物力，不易實現(xiàn);第三類為地下導線測量誤差，考慮到地下導線測量施工條件限制，而且為支導線，檢核條件較少不易獲得較高的精度，必須采取一定的措施，才能保證施工

12、的要求。 盾構施工測量是為盾構施工服務的測量工作,不僅要求測量精度高,而且對測量成果的可靠性和及時性都有很高的要求。因此,除選擇先進、成熟的測量方法外,還要事先對各項誤差有充分的認識,措施得力,定能取得好的成效.第二部分 盾構施工監(jiān)測 采用盾構法在軟土中修建地鐵隧道，會引起地層移動而導致不同程度的地面沉降。引起地表沉降的因素很多，如開挖模式、注漿量、注漿開始時間、土壓倉壓力、地下水位、盾構姿態(tài)、推進速度、注漿量等。除了這些施工參數(shù)外，一些外在與內(nèi)在荷載，如水壓力、隧道自重、上覆荷載等，施工過程中必須綜合考慮這些因素。 施工監(jiān)測工作在施工過程中起到“眼睛”的作用，準確預測預報變形影響，監(jiān)測和分析

13、各種施工因素對地表變形的影響，提供優(yōu)化施工參數(shù)減少沉降的依據(jù)；根據(jù)前一步的觀察結果，預測下一步的地表沉降和對建筑物和地下管線及其它設施的影響，以合理的代價采取保護措施，保證地面建筑物及地下管線的安全；檢驗施工結果是否達到控制地面沉降和隧道沉降的要求；研究土壤特性、地下水條件、施工方法與地表沉降的關系，以作為改進設計的依據(jù)。 地表沉降的5個階段：前期沉降階段；開挖面前的隆沉；通過期間沉降階段；盾尾間隙沉降階段和后期沉降階段。 主要監(jiān)測內(nèi)容：地表沉降和地下管線安全監(jiān)測；地面建筑物沉降、傾斜和裂縫觀測；管片裂縫、沉降、變形監(jiān)測 。 地表沉降和地下管線安全監(jiān)測地表沉降和地下管線安全監(jiān)測地表沉降監(jiān)測國內(nèi)

14、外大量的實測資料及理論分析結果表明，就單條隧道而言，沉降槽曲線似正態(tài)分布曲線。兩條隧道沉降曲線類似兩條單線的迭加。地表測點的布設：地表沉降點一般沿軸線進行布設（一般情況均是軸線上測點變化最大），點距4-5 m。進出洞和遇有重要建筑物時適當加密。相隔距離（50m）布設沉降槽觀測斷面。監(jiān)測方法：用精密水準儀、銦鋼尺按二等水準測量的技術要求對監(jiān)測點進行跟蹤測量。 地下管線沉降監(jiān)測監(jiān)測點的埋設方式：抱箍式、直接式、模擬式。抱箍式：制作一抱箍固定在管線上，抱箍上焊接測桿。直接式：明挖至管線頂部，選擇突出點作為測點。模擬式：打入鋼筋頭至管線頂部作為測點。多采用模擬式。監(jiān)測方法同地表沉降監(jiān)測。地面建筑物沉降

15、、傾斜和裂縫觀測 監(jiān)測點的布設 ：測點范圍布設應能控制整座建筑物不均勻沉降為原則，在建筑物四角或沿外墻每10-15米處或每隔2-3根柱基上布置沉降觀測點，每一構筑物不少于4點。 建筑物傾斜觀測可采用差異沉降法推算 AB為變形前兩監(jiān)測點的相對位置，當建筑物發(fā)生傾斜時，B點將變化到B點位置，由此即可按公式推算建筑物傾斜度和判斷傾斜方向。即：=arctg(h/L) （式中推算的傾斜角度，h相 對沉降差，L兩監(jiān)測點水平距離）。 建筑物裂縫觀測主要采用先觀察后量測的方法，采用裂縫觀測器進行量測。 管片裂縫、沉降、變形監(jiān)測管片裂縫、沉降、變形監(jiān)測 管片的裂縫監(jiān)測用目測的方法隨時進行，發(fā)現(xiàn)裂縫后立即用裂縫觀測器實測裂縫寬度 。 襯砌環(huán)的沉降、變形監(jiān)測 沉降觀測可利用水準測量的方法測出測點高程，可求出沉降值。 管片變形監(jiān)測可利