畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)

1、地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)內(nèi)容提要：通過(guò)廣州軌道交通四號(hào)線大學(xué)城專線【侖頭大學(xué)城盾構(gòu) 區(qū)間】隧道盾構(gòu)掘進(jìn)的實(shí)踐，介紹了地鐵盾構(gòu)施工中的控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè) 量、VMT導(dǎo)向系統(tǒng)、盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)、管環(huán)檢測(cè)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，其中 VMT 導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用和維護(hù)及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是本文介紹的重點(diǎn)。關(guān)鍵詞： 平面控制、高程控制、聯(lián)系測(cè)量、導(dǎo)向系統(tǒng)、盾構(gòu)姿態(tài)、管 環(huán)檢測(cè)1 控制測(cè)量1.1 平面控制測(cè)量 :地鐵施工領(lǐng)域里平面控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)，首級(jí)為 GPS控制網(wǎng)，二級(jí)為 精密導(dǎo)線網(wǎng)。施工前業(yè)主會(huì)提供一定數(shù)量的 GPS點(diǎn)和精密導(dǎo)線點(diǎn)以滿足施 工單位的需要。施工單位需要做的是在業(yè)主給定的平面控制點(diǎn)上加密地面 精密導(dǎo)線點(diǎn)，然后是為了向

2、洞內(nèi)投點(diǎn)定向而做聯(lián)系測(cè)量，最后是在洞內(nèi)為 了保證隧道的掘進(jìn)而做施工控制導(dǎo)線測(cè)量。不管是地面精密導(dǎo)線還是洞內(nèi) 施工控制導(dǎo)線都是精密導(dǎo)線測(cè)量，雖然邊長(zhǎng)不滿足四等導(dǎo)線的要求，但是 基本上是采用四等導(dǎo)線的技術(shù)要求施測(cè)，其中具體技術(shù)要求在地下鐵道、 輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范都有規(guī)定。在業(yè)主交接樁后，施工單位要馬上對(duì)所交樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)。業(yè)主交樁數(shù)量有限，不一定能很好地滿足施工的需要，所以經(jīng)常要在業(yè)主所交樁的基礎(chǔ)上加密精密導(dǎo)線點(diǎn)，以方便施工。特別是在始發(fā)井附近，一定要保證有 足夠數(shù)量的控制點(diǎn)，不少于3個(gè)。其具體技術(shù)要求在地下鐵道、輕軌交 通工程測(cè)量規(guī)范都有規(guī)定。洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線一般采用支導(dǎo)線的形式向里傳遞。但是支

3、導(dǎo)線沒(méi)有 檢核條件，很容易出錯(cuò)，所以最好采用雙支導(dǎo)線的形式向前傳遞。然后在 雙支導(dǎo)線的前面連接起來(lái)，構(gòu)成附合導(dǎo)線的形式，以便平定測(cè)量精度。洞 內(nèi)施工控制導(dǎo)線一般采用在管片最大跨度附近安裝牽制對(duì)中托架，測(cè)量起 來(lái)非常方便，且可以提高對(duì)中精度，還不影響洞內(nèi)運(yùn)輸。強(qiáng)制對(duì)中托架尺 寸形狀要控制好，以便可以直接安裝在管片的螺栓上面，不需要電鉆打眼 安裝。由于盾構(gòu)施工一般都是雙線隧道錯(cuò)開(kāi) 50 環(huán)左右掘進(jìn)，如果錯(cuò)開(kāi)環(huán)數(shù) 很大，后面掘進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)由于推力很大，會(huì)對(duì)前面另一個(gè)洞的導(dǎo)線點(diǎn)產(chǎn)生 影響。特別是在左右線間距較小巖層很軟時(shí)，影響很大，很容易導(dǎo)致測(cè)量 出大錯(cuò)。還有就是如果在曲線隧道里，管片上的導(dǎo)線點(diǎn)間的邊角

4、關(guān)系經(jīng)常 受盾構(gòu)機(jī)的推力和地質(zhì)條件的影響，所以要經(jīng)常復(fù)測(cè)。1.2 高程控制測(cè)量：高程控制測(cè)量主要包括地面精密水準(zhǔn)測(cè)量和高程傳遞測(cè)量及洞內(nèi)精密 水準(zhǔn)測(cè)量，在廣州地鐵領(lǐng)域里的精密水準(zhǔn)測(cè)量也就是城市二等水準(zhǔn)測(cè)量。 不管是地面還是洞內(nèi)都采用的是城市二等水準(zhǔn)測(cè)量。其技術(shù)要求在地下 鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范都有規(guī)定。地面水準(zhǔn)測(cè)量按城市二等水準(zhǔn)的要求施測(cè)洞內(nèi)由于軌道上鋼枕太多，軌道下的泥水經(jīng)常蓋到鋼枕上來(lái)了，立尺 很不方便，用水準(zhǔn)儀配因鋼尺測(cè)量非常麻煩。而采用全站儀三角高程測(cè)高 差的辦法傳遞高程就很方便。見(jiàn)圖1。當(dāng)然此時(shí)一定要保證前后視的棱鏡高 要不變，由于不需要量?jī)x器高，而是通過(guò)測(cè)量前后兩個(gè)點(diǎn)的高差來(lái)傳

5、遞高 程，所以往返觀測(cè)取平均值精度可以滿足施工的需要。這在我們侖官區(qū)間 左、右線都得到證實(shí)，侖官區(qū)間約 1.5公里，高程貫通誤差左線是 8 mm、 右線都在11 mm左右。圖1全站儀三角高程測(cè)量傳遞高程1.3聯(lián)系測(cè)量地鐵施工規(guī)定，在任何貫通面上，地下測(cè)量控制網(wǎng)的貫通中誤差，橫 向不超過(guò)50mm，豎向不超過(guò)25mm。聯(lián)系測(cè)量主要有一井定向（聯(lián) 系三角形定向）、兩井定向、鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向、導(dǎo)線定向四中方 式，其中我們施工單位一般都沒(méi)有陀螺經(jīng)緯儀，所以很少采用鉛垂儀陀螺 經(jīng)緯儀聯(lián)合定向。用導(dǎo)線定向精度最好且最方便，但是用導(dǎo)線定向受始發(fā) 井的長(zhǎng)度和深度制約，一般也很少用。所以一般都采用一井定向

6、（聯(lián)系三角形疋向）或兩井疋向，其中用兩井疋向受地面及洞內(nèi)各種因素的制約要 少，很方便，但是在同樣的始發(fā)井長(zhǎng)度和深度的情況下最好采用一井定向（聯(lián)系三角形定向），這樣有利于提高井下定向的精度。這在我們侖大始發(fā) 井的多次聯(lián)系測(cè)量中得到證實(shí)。雖然一井定向（聯(lián)系三角形定向）對(duì)場(chǎng)地 要求較高，做起來(lái)也很麻煩，但是定向精度很有保證。聯(lián)系測(cè)量向洞內(nèi)投 點(diǎn)時(shí)把點(diǎn)間距盡量拉大些，在始發(fā)井底板，最好投四個(gè)點(diǎn)，保證始發(fā)井兩 端都各有兩個(gè)控制點(diǎn)。且盡量保證每次聯(lián)系測(cè)量投點(diǎn)時(shí)都投在這四個(gè)點(diǎn)上。 以便取多次聯(lián)系測(cè)量的加權(quán)平均值做為最終的始發(fā)控制點(diǎn)坐標(biāo)。AT輪巳,a圖2一井定向聯(lián)系測(cè)量示意圖重錘絞車定位板J i鋼絲常%F A

7、W/ %慚必定重錘定液圖3兩井定向聯(lián)系測(cè)量示意圖- 一-1ji -向洞內(nèi)傳遞高程一般采用懸掛鋼尺的方法，一定要注意加溫度和尺長(zhǎng) 改正，才能保證導(dǎo)入井下的水準(zhǔn)點(diǎn)的精度。如果有斜井或通道，也可以用 水準(zhǔn)測(cè)量的方法向井下傳遞高程。如果全站儀的仰俯角不大的話還可以直 接用全站儀三角高程測(cè)高差的辦法傳遞高程。支架圖4鋼尺導(dǎo)入法傳遞高程2 導(dǎo)向系統(tǒng) :2.1 導(dǎo)向系統(tǒng)介紹在掘進(jìn)隧道的過(guò)程中，為了避免隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）發(fā)生意外的運(yùn)動(dòng)及方 向的突然改變，必須對(duì)TBM勺位置和DTA隧道設(shè)計(jì)軸線）的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn) 行持續(xù)地監(jiān)控測(cè)量。TBM能夠按照設(shè)計(jì)路線精確地掘進(jìn)，則對(duì)掘進(jìn)各個(gè)方面 都有好處（計(jì)劃更精確，施工質(zhì)

8、量更高）。這就是TBM采用“導(dǎo)向系統(tǒng)”（SLS 的原因。德國(guó)VMT公司的SLS-T系統(tǒng)就是為此而開(kāi)發(fā)，該系統(tǒng)為使 TBM沿 設(shè)計(jì)軸線（理論軸線）掘進(jìn)提供所有重要的數(shù)據(jù)信息。SLS-T系統(tǒng)功能完美， 操作簡(jiǎn)單。導(dǎo)向系統(tǒng)是由激光全站儀（TCA、中央控制箱、ESL靶、黃盒子和計(jì)算 機(jī)及掘進(jìn)軟件組成。其組成見(jiàn)下圖：MQMITORTARGETYELLOWBOXREFERENCETARSET圖5導(dǎo)向系統(tǒng)組成COJTRCILLJS -9JLIA EA-BUREJR UM1EAftAJ EBtfT4CEDku3144iYELLOW BOXREFL REW CE門IT呼LTBiM PLCIMOiWLWm OFF

9、acsIBM Gontrol 右目bin具有伺服馬達(dá)，可以自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)和跟蹤，并可發(fā)射激光束，主要用 于后視定向，測(cè)量距離、水平角和豎直角，并將測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。也稱光靶板，是一臺(tái)智能性型的傳感器。ELS接收全站儀發(fā)射的激光束， 測(cè)定水平和垂直方向的入射點(diǎn)。偏角由 ELS上激光的入射角確認(rèn)，坡度由 該系統(tǒng)內(nèi)的傾斜儀測(cè)量。ELS在盾構(gòu)機(jī)體上的位置是確定的，即對(duì)TBM坐標(biāo) 系的位置是確定的。主要的接口箱，它為黃盒子（繼而為激光全站儀）及ELS靶提供電源。它主要為全站儀供電，保證全站儀工作和與計(jì)算機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù) 傳輸。SLS-T軟件是自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制的核心，通過(guò)計(jì)算機(jī)分 別與全

10、站儀和ELS通信接收數(shù)據(jù)，盾構(gòu)機(jī)在線路平、剖面上的位置計(jì)算出來(lái)后，以數(shù)字和圖形在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)。如下圖所示：圖6 VMT導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)姿態(tài)顯示洞內(nèi)控制導(dǎo)線是支持盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)導(dǎo)向定位的基礎(chǔ)。激光全站儀安裝在 位于盾構(gòu)機(jī)的右上側(cè)管片上的拖架上，后視一基準(zhǔn)點(diǎn)（后視靶棱鏡）定位 后。全站儀自動(dòng)掉過(guò)方向來(lái)，收尋ELS靶，ELS接收入射的激光定向光束， 即可獲取激光站至ELS靶間的方位角、豎直角，通過(guò) ELS棱鏡和激光全站 儀就可以測(cè)量出激光站至 ELS靶間的距離。TBM的仰俯角和滾動(dòng)角通過(guò)ELS 靶內(nèi)的傾斜計(jì)來(lái)測(cè)定。ELS靶將各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)傳向主控計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)將所 有測(cè)量數(shù)據(jù)匯總，就可以確定 TBM在全

11、球坐標(biāo)系統(tǒng)中的精確位置。將前后 兩個(gè)參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)與事先輸入計(jì)算機(jī)的 DTA（隧道設(shè)計(jì)軸線）比較，就 可以顯示盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)了。2.2導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)初始狀態(tài)主要決定于始發(fā)托架和反力架的安裝，因此始發(fā)托架 的定位在整個(gè)盾構(gòu)施工測(cè)量過(guò)程中顯得格外重要。盾構(gòu)機(jī)在曲線段始發(fā)方 式通常有兩種：切線始發(fā)和割線始發(fā)，兩種始發(fā)方式示意圖見(jiàn)下圖 7：圖7切線和割線始發(fā)示意圖始發(fā)托架的高程要比設(shè)計(jì)提高約15 cm,以消除盾構(gòu)機(jī)入洞后“栽頭” 的影響。反力架的安裝位置由始發(fā)托架來(lái)決定，反力架的支撐面要與隧道 的中心軸線的法線平行，其傾角要與線路坡度保持一致。盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)時(shí)的姿態(tài)控制是通過(guò)全站儀的實(shí)時(shí)測(cè)設(shè)ELS的

12、坐標(biāo)，反算出盾構(gòu)機(jī)盾首、盾尾的實(shí)際三維坐標(biāo)，通過(guò)比較實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)與DTA三維坐標(biāo)，從而得出盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)。隨著盾構(gòu)機(jī)的往前推進(jìn)，每隔規(guī)定的距 離就必須進(jìn)行激光站的移站。激光站的支架用角鋼和鋼板做成可以安裝在 管片螺栓的托架形似，托架的底板采用400X 400X 10mn鋼板，底板中心焊 上儀器連接螺栓，長(zhǎng)1 cm。采取強(qiáng)制對(duì)中，減少儀器對(duì)中誤差。托架安裝位 置在隧道右側(cè)頂部不受行車的影響和破壞的地方。安裝時(shí)，用水平尺大致 調(diào)平托架底板后，將其固定好，然后可以安裝前視棱鏡或儀器。托架示意 圖如下圖8:圖8激光站的托架示意圖一般在后視靶托架即將脫出盾構(gòu)機(jī)最后一節(jié)臺(tái)車后進(jìn)行，這樣就可以 直接站在盾構(gòu)機(jī)

13、上移站，不需要搭樓梯，既安全又方便。把前視棱鏡安裝 在后視托架后，測(cè)量出棱鏡中心到托架底板的高程，然后直接從下面的測(cè) 站采用極坐標(biāo)測(cè)量方式測(cè)出托架的三維坐標(biāo)。然后在后視靶托架上設(shè)站， 前視直接采用極坐標(biāo)測(cè)量方式測(cè)出激光站托架的三維坐標(biāo)。然后把后視棱 鏡安裝在后視靶托架上，把激光全站儀安裝在激光站托架上整平，把黃盒 子固定好，給全站儀接上電源，手動(dòng)把全站儀瞄準(zhǔn)后視棱鏡，瞄準(zhǔn)的精度在士 10 cm左右，然后把全站儀電源關(guān)閉。接著在主空室里，啟動(dòng)SLS-T,按“編輯器一F2”進(jìn)入編輯器窗口，進(jìn)入激光站編輯窗口，輸入激光全站 儀中心和后視靶棱鏡中心的三維坐標(biāo)。按“保存”鍵保存，然后關(guān)閉編輯 器窗口。再

14、按“定位一F5”鍵，給激光全站儀定位。定位完成后，再按“方 位檢查一F5”鍵，檢查激光站和后視棱鏡的坐標(biāo)有沒(méi)有錯(cuò)誤。如果超限， 將會(huì)顯示差值，如果不超限，那么將不顯示。最后再按“推進(jìn)一F4”就完成了激光站的人工移站的全過(guò)程。VMT導(dǎo)向軟件SLS-T有激光站自動(dòng)移站功能，移站的過(guò)程除了托架和 全站儀及后視棱鏡的安裝，其它測(cè)量工作都可以通過(guò)此功能完成。操作流程為：程序的啟動(dòng)及后續(xù)測(cè)量工作在主控室進(jìn)行。此時(shí)SLS-T軟件處于“管片拼裝”狀態(tài)，按功能鍵F3,關(guān)閉測(cè)量后，通過(guò)功能鍵“激光站移站一F6” 來(lái)啟動(dòng)程序。在初始窗口中，按下按鈕“測(cè)量開(kāi)始一 F2”，啟動(dòng)方位檢測(cè)程 序。方位檢測(cè)被成功的執(zhí)行后，顯

15、示檢測(cè)結(jié)果，在得到理想的結(jié)果后，按 下F2確認(rèn)后方位檢測(cè)的結(jié)果。在測(cè)定新激光站點(diǎn)坐標(biāo)前，事先在信息輸入 窗口中輸入如下信息：水平與垂直方向上偏移的近似值及新激光站點(diǎn)的大 致里程；當(dāng)前棱鏡的高度及儀器的高度；新站點(diǎn)的點(diǎn)位編碼。在信息輸入 窗口下，按下F2鍵啟動(dòng)程序。全站儀自動(dòng)搜索到前視棱鏡（即新激光站點(diǎn)） 后，自動(dòng)瞄準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行測(cè)量。屏幕顯示計(jì)算出來(lái)的新激光站點(diǎn)坐標(biāo)。在測(cè) 定新激光站坐標(biāo)時(shí)，為避免獲得錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，須遮蓋住其他的反射棱鏡。 新激光站點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)定后，將全站儀和后視棱鏡轉(zhuǎn)移到新的位置。全站儀 和后視棱鏡轉(zhuǎn)移到新的位置后，主控室按功能鍵 F2 進(jìn)行確認(rèn)，新的信息窗 口會(huì)顯示新激光站點(diǎn)三維坐

16、標(biāo)，然后將新激光站點(diǎn)上的全站儀手動(dòng)轉(zhuǎn)向新 的后視點(diǎn)即原先的激光站，按下 F2,重新調(diào)整定位全站儀上的刻度。成功 執(zhí)行上述的步驟后，出現(xiàn)一新的信息窗口。通過(guò)按下 F2功能鍵完成激光站 移站程序。在推進(jìn)的過(guò)程中，可能會(huì)由于安裝托架的管片出現(xiàn)沉降、位移或托架 被碰動(dòng)，使激光站點(diǎn)或后視靶的位置發(fā)生變化，從而全站儀測(cè)得錯(cuò)誤的盾 構(gòu)機(jī)姿態(tài)信息。為了保證激光全站儀的準(zhǔn)確定位，在 SLS-T 軟件的狀態(tài)為“推進(jìn)”時(shí)，通過(guò)功能鍵F5對(duì)全站儀的定位進(jìn)行檢查，如果測(cè)得的后視靶 的值超過(guò)了在編輯器中設(shè)定的限值時(shí)，需要對(duì)激光站進(jìn)行人工檢查。檢查 方法是利用洞內(nèi)精密導(dǎo)線點(diǎn)對(duì)激光站點(diǎn)及后視靶點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量，重新確 定兩點(diǎn)的

17、三維坐標(biāo)。設(shè)站導(dǎo)線點(diǎn)盡量選擇在右側(cè)管片側(cè)壁上的強(qiáng)制對(duì)中導(dǎo) 線點(diǎn)，這樣建測(cè)站時(shí)能夠一次建站測(cè)算出兩個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)，避免誤差的積 累。當(dāng)不滿足上述建站條件時(shí)，從隧道內(nèi)主控制導(dǎo)線點(diǎn)引測(cè)至后視靶托架 上，在托架上建立測(cè)站，測(cè)定激光站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。2.3 導(dǎo)向系統(tǒng)維護(hù)與檢修1.由于ELS靶的安裝位置附近有注漿管，在注漿的過(guò)程中很容易被人 碰到，而前面板是玻璃作成的，容易被破壞特別是 ELS 棱鏡更是容易被工 人碰動(dòng)，在沒(méi)有對(duì)ELS靶進(jìn)行保護(hù)之前，我們的 ELS棱鏡曾多次被工人碰 掉，對(duì)掘進(jìn)造成不小影響。后來(lái)我們?cè)?ELS靶的四周用4塊木板保護(hù)起來(lái) 后，就再也沒(méi)有人碰掉ELS棱鏡了； 2.ELS靶前面板保護(hù)

18、屏要經(jīng)常擦干凈， 防止激光接收靶接收的信號(hào)太弱；3. ELS靶附近不能有強(qiáng)光，強(qiáng)光會(huì)使VMT 姿態(tài)顯示不正常。在前期我們按常規(guī)安裝好導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸電纜卷后，在盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn) 的過(guò)程中，經(jīng)常把傳輸電纜拉斷。嚴(yán)重的時(shí)候，甚至把激光站托架都拉動(dòng)， 把黃盒子拉掉，還威脅到激光全站儀的安全，極大地破壞了導(dǎo)向系統(tǒng)。為 了克服這個(gè)問(wèn)題，我們采用了三種辦法。 1. 把在導(dǎo)向系統(tǒng)的傳輸電纜卷安 裝在激光站的前面，這樣盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)，電纜一直是順著拉； 2. 在盾構(gòu)機(jī) 電纜經(jīng)過(guò)的地方用安全網(wǎng)覆蓋，把盾構(gòu)機(jī)上的各個(gè)突起物蓋住，防止勾斷 電纜； 3. 通過(guò)加強(qiáng)平時(shí)的巡視，經(jīng)常整理傳輸電纜。通過(guò)以上辦法后，電 纜再也沒(méi)有被

19、拉斷過(guò)。1. 在始發(fā)時(shí)，由于激光站托架是安裝在豎井里面，激光全站儀和黃盒 子容易被雨水淋濕，一定要加以保護(hù)。 2. 在隧道里面時(shí)，由于工人沖洗管 片時(shí)，容易被水澆濕，需要經(jīng)常提醒掘進(jìn)工人。激光全站儀和黃盒子要經(jīng) 常擦干凈、涼干。1. ELS 靶的前面板被注漿的漿液覆蓋， ELS 靶接收到的激光信號(hào)不夠 強(qiáng)，導(dǎo)致不工作， 處理辦法是把前面板的覆蓋物清理干凈； 2.ELS 靶的前面 板附近有很強(qiáng)的光源，嚴(yán)重干擾了 ELS靶對(duì)激光信號(hào)的接收，導(dǎo)致 VMT顯 示不正常，處理辦法是把光源移開(kāi)；3.ELS靶的溫度太高，導(dǎo)致ELS靶不工 作，處理辦法是用濕毛巾冷敷 ELS靶降溫。4.ELS靶和激光站之間空間

20、被人 或其他東西擋了，導(dǎo)致ELS靶接收不到激光信號(hào)，處理辦法把障礙物移開(kāi)， 如果移不動(dòng)，就移激光站，把激光站向前移到適當(dāng)位置。1. 激光全站儀被水淋了，不能正常工作，處理辦法是把全站儀卸下來(lái)， 擦干凈涼干；2.全站儀的氣泡偏了，VMT顯示姿態(tài)偏差變大，處理辦法是 把全站儀再次整平，然后做一下全站儀方位檢查，如果檢查超限，就需要 重新測(cè)定激光站的坐標(biāo)，千萬(wàn)不要在不測(cè)定變動(dòng)后的激光站坐標(biāo)的情況下 重新定位測(cè)量。這樣只能誤導(dǎo) VMT導(dǎo)向系統(tǒng)給出錯(cuò)誤導(dǎo)向。如果檢查未超 限，就直接重新整平儀器，重新定位測(cè)量。 3. 全站儀在定位時(shí)沒(méi)有關(guān)掉全 站儀的電源，定不了位，處理辦法是把全站儀的電源關(guān)掉，重新啟動(dòng)定

21、位 程序。4.全站儀找不到ELS靶，處理辦法是首先看全站儀與 ELS靶之間的 空間有沒(méi)有障礙物擋，如果有，將其移開(kāi)。如果還收尋不到，就人工測(cè)量 出激光站至ELS靶的方位，手動(dòng)輸入到激光站編輯器里的方位當(dāng)前值里。電纜被拉斷，導(dǎo)致不能傳輸數(shù)據(jù)或電流。處理辦法是沿著線路一直排查，直到找到斷裂出，把電纜接好。3. 盾構(gòu)姿態(tài)人工復(fù)測(cè)3.1盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)概述在盾構(gòu)施工的過(guò)程中，為了保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正確性和可靠性，在盾構(gòu) 機(jī)掘進(jìn)一定的長(zhǎng)度或時(shí)間之后，應(yīng)通過(guò)洞內(nèi)的獨(dú)立導(dǎo)線獨(dú)立的檢測(cè)盾構(gòu)機(jī) 的姿態(tài)，即進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的人工檢測(cè)。盾構(gòu)施工中所用到的坐標(biāo)系統(tǒng)有三 種：全球坐標(biāo)系統(tǒng)、 DTA坐標(biāo)系、TBM坐標(biāo)系。3.2盾

22、構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)的測(cè)量在進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)組裝時(shí)，VMT公司的測(cè)量工程師就已經(jīng)在盾體上布置了盾 構(gòu)姿態(tài)測(cè)量的參考點(diǎn)（共21個(gè)），如圖9。并精確測(cè)定了各參考點(diǎn)在 TBM坐 標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。我們?cè)谶M(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的人工檢測(cè)時(shí)， 可以直接利用VMT 公司提供的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。其中盾體前參考點(diǎn)及后參考點(diǎn)是虛擬的， 實(shí)際是不存在的）:9 10 1116擊14 I19+ *2172 313 -18+圖9 S267盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)的布置盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)的測(cè)站位置選在盾構(gòu)機(jī)第一節(jié)臺(tái)車的連接橋上，此處通視條件非常理想，而且很好架設(shè)全站儀。只要在連接橋上的中部焊上一 個(gè)全站儀的連接螺栓就可以了。測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量使所選參

23、考 點(diǎn)之間連線距離大一些，以保證計(jì)算時(shí)的精度，最好保證左、中、右各測(cè) 量一兩個(gè)點(diǎn)，這樣就可以提高測(cè)量計(jì)算的精度。例如在我們?cè)谶x擇S267盾構(gòu)機(jī)的參考點(diǎn)時(shí)，即是選擇的 1、10、21三點(diǎn)作為盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)的參 考點(diǎn)。3.3盾構(gòu)姿態(tài)的計(jì)算盾構(gòu)機(jī)作為一個(gè)近似的圓柱體，在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中我們不能直接測(cè)量 其刀盤(pán)的中心坐標(biāo)，只能用間接法來(lái)推算出刀盤(pán)中心的坐標(biāo)。BB/fJK.f*P , ./ E-1r f I1E1 1AC/ 11s1D11I1iiLCD*SJ*盾構(gòu)機(jī)控制觀測(cè)點(diǎn)盾構(gòu)機(jī)立體圖盾構(gòu)機(jī)前端刀盤(pán)圖圖10盾構(gòu)姿態(tài)計(jì)算原理圖如圖A點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心，E是盾構(gòu)機(jī)中體斷面的中心點(diǎn)，即 AE連 線為盾構(gòu)機(jī)的

24、中心軸線，由A、B、C、D四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)四面體，測(cè)量出 B C、D三個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)(Xi, yi, Zi),根據(jù)三個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)(Xi, yi, Zi) 分別計(jì)算出Lab, L AC, L AD, L BC, L BD, L CD,四面體中的六條邊長(zhǎng)，作為以后計(jì) 算的初始值，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中Li是不變的常量，通過(guò)對(duì)B、C D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量來(lái)計(jì)算出 A點(diǎn)的三維坐標(biāo)。同理，B C D E四點(diǎn)也構(gòu)成 一個(gè)四面體，相應(yīng)地求得E點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由A、E兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能計(jì) 算出盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心的水平偏航，垂直偏航，由B C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機(jī)的仰俯角和滾動(dòng)角，從而達(dá) 到檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的目的

25、。通過(guò)幾何解算盾構(gòu)姿態(tài)方法的缺點(diǎn)是在內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)，如果用人工手算，其工作量相當(dāng)大，而且難免出錯(cuò)，因此我們?cè)谶M(jìn)行解算時(shí)，是利用 AutoCAD 進(jìn)行作圖求解，相對(duì)于用幾何方法解算，速度要快很多。其操作過(guò)程如下： 首先是把隧道中心線（三維坐標(biāo)）通過(guò)建立 CAD腳本文件輸入CAD中, 這個(gè)工作一個(gè)工地只要做一次。 然后是把所測(cè)參考點(diǎn)1、10、21的坐標(biāo)（三 維）輸入到CAD里面。分別以1、10、21為球心，以1、10、21到前點(diǎn)的 距離為半徑畫(huà)球，求三個(gè)球的交集。用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊交集后的體，就可以 找到兩個(gè)端點(diǎn)，這兩個(gè)端點(diǎn)到1、10、21的距離就分別等于1、10、21到 前點(diǎn)的距離。然后根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)的方

26、向，舍去其中一個(gè)點(diǎn)。同樣方法把后 點(diǎn)在CAD里畫(huà)出來(lái)。由于后點(diǎn)通過(guò)求交集的方法求出的兩個(gè)端點(diǎn)距離很近， 通過(guò)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向很南判斷，于是通過(guò)前點(diǎn)到后點(diǎn)的距離是3.9491米來(lái)判斷。畫(huà)出前后點(diǎn)的位置后，通過(guò)前后點(diǎn)向隧道中線做垂線，通過(guò)測(cè)量 垂線在水平和垂直方向上偏離值來(lái)求解盾構(gòu)機(jī)前后點(diǎn)的姿態(tài)。盾構(gòu)機(jī)的坡 度=乙前Z后/L 100% （ L為盾體前后參考點(diǎn)連線長(zhǎng)度）。根據(jù)測(cè)量平差理論 可知，實(shí)際測(cè)量時(shí)，需要觀測(cè)至少 4個(gè)點(diǎn)位以上，觀測(cè)的參考點(diǎn)越多，多 余觀測(cè)就越多，因此計(jì)算的精度就越高。比較VMT導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)得的盾構(gòu)姿態(tài)值和人工檢測(cè)的盾構(gòu)姿態(tài)值，其精度基本上能達(dá)到士 5mm之內(nèi)。 21#刖點(diǎn)前點(diǎn)偏

27、移量10#隧道中心線（三維）后點(diǎn)偏移量 后點(diǎn) 圖11盾構(gòu)姿態(tài)CA計(jì)算示意圖4. 管環(huán)檢測(cè)4.1 管環(huán)測(cè)量概述 由于在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，剛拼裝的管環(huán)還沒(méi)有來(lái)得及注入雙液漿加固， 因此還不穩(wěn)定，經(jīng)常發(fā)生管環(huán)位移現(xiàn)象。有時(shí)位移量很大，特別是上浮， 位移量大常常引起管環(huán)限界超限。因?yàn)榈罔F施工中規(guī)定，拼裝好的管環(huán)允 許最大限界值是士 10 cm。為了防止管環(huán)的侵限，我們首先是提高控制測(cè)量 的精度外，其次是提高導(dǎo)線系統(tǒng)的精度，最后就是通過(guò)每天的管環(huán)測(cè)量， 實(shí)測(cè)出管環(huán)的位移趨勢(shì)，采取措施盡量減小位移量。當(dāng)然，管環(huán)測(cè)量還起 到復(fù)核導(dǎo)向系統(tǒng)的作用。4.2 管環(huán)測(cè)量方法根據(jù)管環(huán)的內(nèi)徑是 2.7 米, 采用鋁合金制作一鋁合金尺 , 鋁合金尺長(zhǎng)3.8 米（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整長(zhǎng)度） 。在鋁合金尺正中央，貼上一個(gè)反射貼 片。根據(jù)管環(huán)、鋁合金尺、反射貼片的尺寸，就可以計(jì)算出實(shí)際上的管環(huán) 中心與鋁合金尺上反射貼片中心的高差。測(cè)量時(shí)，首先用水平尺把鋁合金 尺精確整平，然后用全站儀測(cè)量出鋁合金尺