32-地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)

PAGE1-3-２-３２地鐵工程盾構(gòu)法施工測(cè)量技術(shù)前言城市地鐵工程由于其復(fù)雜性、特殊性，測(cè)量精度要求較高。根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB５0308-19９9)規(guī)定，地鐵工程地下隧道施工貫通（中)誤差橫向?yàn)椋担癌L，豎向?yàn)?５㎜。這些貫通誤差是由地面GＰS控制網(wǎng)測(cè)量、地面精密導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量、由地面向地下傳遞的聯(lián)系測(cè)量、地下導(dǎo)線測(cè)量及洞內(nèi)外高程測(cè)量引起的誤差共同組成。貫通誤差合理配賦后作為各項(xiàng)測(cè)量設(shè)計(jì)的依據(jù)。盾構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行地面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)，將地面控制網(wǎng)通過井口傳遞到地下，建立起地面控制網(wǎng)與盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)的聯(lián)系后,開始掘進(jìn)。掘進(jìn)過程中,還需要經(jīng)常性的檢測(cè)地下控制導(dǎo)線。貫通后進(jìn)行貫通測(cè)量與竣工測(cè)量。盾構(gòu)法施工測(cè)量技術(shù)地面平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)城市地鐵工程控制網(wǎng)地面平面控制網(wǎng)采用城市地鐵坐標(biāo)系統(tǒng),分兩級(jí)布設(shè)：首級(jí)ＧPS控制網(wǎng)和精密導(dǎo)線控制網(wǎng)。盾構(gòu)施工前應(yīng)進(jìn)行地面控制網(wǎng)的全面復(fù)測(cè),以便將可靠的平面基準(zhǔn)引入地下.GPS網(wǎng)介紹１)、GPS網(wǎng)以城市二等三角點(diǎn)為基礎(chǔ),布設(shè)成閉合或附合路線.沿地鐵線路布設(shè)ＧPＳ控制點(diǎn)，平均邊長(zhǎng)1kｍ,原則上每個(gè)車站至少２個(gè)點(diǎn)。每個(gè)GPS點(diǎn)至少應(yīng)與兩個(gè)相鄰GPS點(diǎn)直接通視，便于常規(guī)方法檢測(cè)及使用;2)、GPS網(wǎng)最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差不大于12㎜,最弱邊的相對(duì)中誤差不大于1/90000,相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差１0㎜；3)、觀測(cè)要求及數(shù)據(jù)處理均按相關(guān)GPS測(cè)量規(guī)范要求進(jìn)行.精密控制網(wǎng)測(cè)量導(dǎo)線控制點(diǎn)位布設(shè)要求精密導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)沿線路所經(jīng)過的實(shí)際地形選定,以GPＳ網(wǎng)為基礎(chǔ)布設(shè)成附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng).導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位可充分利用城市已埋設(shè)的永久標(biāo)志,或按城市導(dǎo)線標(biāo)志埋設(shè)，點(diǎn)位可選在樓房上。位于車站地區(qū)的導(dǎo)線點(diǎn)必須選在施工范圍之外，穩(wěn)定可靠,而且應(yīng)能與附近的GＰS點(diǎn)通視。具體點(diǎn)位要求如下:點(diǎn)位附近不宜有散熱體、測(cè)站應(yīng)盡量避開高壓電線等強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。相鄰點(diǎn)間的視線距離障礙物的距離以不受旁折光影響為原則。相鄰邊長(zhǎng)不宜相差過大,個(gè)別邊長(zhǎng)不宜短于1０0米.相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間高差不宜大于２5°，特殊情況下也不宜大于30°。每個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)保證兩個(gè)以上的后視方向,點(diǎn)位選擇應(yīng)能控制地鐵線路和盾構(gòu)始發(fā)、接受的車站位置，導(dǎo)線點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)避開施工可能影響的范圍，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)方便使用,利于長(zhǎng)期保存。在盾構(gòu)始發(fā)、接受的車站工作井附近,最好將點(diǎn)位布設(shè)成為強(qiáng)制歸心標(biāo)的形式。導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量要求1、外業(yè)按四等網(wǎng)精度施測(cè),可采用２″級(jí)儀器,水平角方向觀測(cè)6測(cè)回(測(cè)角精度不低于２。5″）,往返觀測(cè)距離,并加入氣象、儀器加、乘常數(shù)改正,天頂距觀測(cè)一測(cè)回。2、當(dāng)精密導(dǎo)線點(diǎn)上只有兩個(gè)方向時(shí),宜按左、右角觀測(cè)，左、右角平均值之和與36０°的較差應(yīng)小于4″.3、水平角觀測(cè)遇到長(zhǎng)、短邊需要調(diào)焦時(shí),應(yīng)采用盤左長(zhǎng)邊調(diào)焦,盤右長(zhǎng)邊不調(diào)焦，盤右短邊調(diào)焦,盤左短邊不調(diào)焦的觀測(cè)順序進(jìn)行觀測(cè)。４、在附合精密導(dǎo)線兩端的ＧPS點(diǎn)上觀測(cè)時(shí),應(yīng)聯(lián)測(cè)兩個(gè)高級(jí)方向，若只能觀測(cè)一個(gè)高級(jí)方向，應(yīng)該適當(dāng)增加測(cè)回?cái)?shù)。5、精密導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求應(yīng)符合表1中的規(guī)定。表１精密導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求平均邊長(zhǎng)(m）導(dǎo)線總長(zhǎng)度（Ｋm)每邊測(cè)距中誤差（mｍ)測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)角中誤差（″)測(cè)回?cái)?shù)角度閉合差（″)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差相鄰點(diǎn)點(diǎn)位中誤差(mｍ）35０３～5±61/6０００0±２.56５√Ｎ1/350００±8注：N為導(dǎo)線的角度個(gè)數(shù)觀測(cè)成果處理附合導(dǎo)線或?qū)Ь€環(huán)的角度閉合差,不應(yīng)大于下式計(jì)算的值。式中：mβ－—測(cè)角中誤差(″）;n—-附合導(dǎo)線或?qū)Ь€環(huán)的角度個(gè)數(shù).導(dǎo)線網(wǎng)方位角閉合差計(jì)算的測(cè)角中誤差應(yīng)按下式計(jì)算：式中:fβ--附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線環(huán)的方位角閉合差;n-—計(jì)算fβ時(shí)的角度個(gè)數(shù)；N—-附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線環(huán)的個(gè)數(shù).精密導(dǎo)線測(cè)距邊的邊長(zhǎng)投影改正歸化到地下鐵道交通工程線路測(cè)區(qū)平均高程面上的測(cè)距邊長(zhǎng)度,應(yīng)按下式計(jì)算：D＝D0［1+(Ｈp-Ｈm)／Ra]式中:Ｄ0-－測(cè)距兩端點(diǎn)的平均高程面上的水平距離(m);Ra-—參考橢球體在測(cè)距邊方向上法截弧的曲率半徑,可取6３71000ｍＨp－-測(cè)區(qū)的平均高程（ｍ);Hm—-測(cè)距邊兩端點(diǎn)的平均高程(m)。平差精密導(dǎo)線應(yīng)采用嚴(yán)密方法平差，并分析點(diǎn)位誤差橢圓及相對(duì)點(diǎn)位誤差橢圓,為下一步區(qū)間測(cè)量設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)城市地鐵工程水準(zhǔn)網(wǎng)是附合在城市二等水準(zhǔn)網(wǎng)基礎(chǔ)上的精密水準(zhǔn)。水準(zhǔn)點(diǎn)的選點(diǎn)布設(shè)精密水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)沿工程線路布設(shè)成附合路線、閉合路線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。車站附近應(yīng)設(shè)置2個(gè)以上水準(zhǔn)點(diǎn)。精密水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在離施工場(chǎng)地變形區(qū)外穩(wěn)固的地方，墻上水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在永久性建筑物上。水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)便于尋找、保存和引測(cè)。高程控制網(wǎng)的觀測(cè)精密水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)方法如下:往測(cè):奇數(shù)站上為:后-—前——前—-后偶數(shù)站上為:前——后—-后-—前返測(cè)：奇數(shù)站上為：前——后--后－—前偶數(shù)站上為:后－-前-—前——后每一測(cè)段的往測(cè)與返測(cè),宜分別在上午、下午進(jìn)行，也可以在夜間觀測(cè)，由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí),兩根標(biāo)尺必須互換位置。精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)的視線長(zhǎng)度、視距差、視線高不應(yīng)超過表2的規(guī)定。表2精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)的視線長(zhǎng)度、視距差、視線高的要求(m）標(biāo)尺類型視線長(zhǎng)度前、后視距差前、后視距累計(jì)差視線高度儀器等級(jí)視距視線長(zhǎng)度２０米以上視線長(zhǎng)度20米以下因瓦DS1≤60≤1≤30。5０.３精密水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站觀測(cè)限差不得超過表3規(guī)定。表3精密水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站觀測(cè)限差(ｍm)基輔分劃讀數(shù)差基輔分劃所測(cè)高差之差上下絲讀數(shù)平均值與中絲讀數(shù)差檢測(cè)間歇點(diǎn)高差之差0。５0。7３。01.0精密水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求應(yīng)符合表４規(guī)定。表4精密水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求每千米高差中數(shù)中誤差（ｍm)附和水準(zhǔn)線路平均長(zhǎng)度(ＫM)水準(zhǔn)儀等級(jí)水準(zhǔn)尺觀測(cè)次數(shù)往返較差、附和或環(huán)閉合差(mm)偶然中誤差全中誤差與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)附合或環(huán)線平坦地±２±４２~4DS1因瓦尺往返各一次往返各一次±8√L±√N(yùn)注:L為往返測(cè)段、附和或環(huán)線的路線長(zhǎng)度（以KM計(jì)）,Ｎ為單程的測(cè)站數(shù)兩次觀測(cè)高差超限時(shí)應(yīng)重測(cè)。當(dāng)重測(cè)成果與原測(cè)成果比較，其較差均不超過限值時(shí),應(yīng)該取三次成果的平均數(shù)。觀測(cè)成果處理每千米水準(zhǔn)測(cè)量的高差偶然中誤差應(yīng)按照下式計(jì)算：式中：M△——每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差偶然中誤差（㎜）L——水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)段長(zhǎng)度(Km）△－－水準(zhǔn)路線測(cè)段往返測(cè)高差不符值(㎜)N－-往返測(cè)的水準(zhǔn)路線的測(cè)段數(shù)平差處理:水準(zhǔn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理應(yīng)采用嚴(yán)密平差，以深埋水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)，采用強(qiáng)制附合平差,并應(yīng)計(jì)算每千米高差偶然中誤差、最弱點(diǎn)高程中誤差。聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量是將地面坐標(biāo)系統(tǒng)引測(cè)傳遞到地下。主要工作包括地面趨近導(dǎo)線測(cè)量、趨近水準(zhǔn)測(cè)量，通過豎井、通道的定向測(cè)量和傳遞高程測(cè)量，地下趨近導(dǎo)線測(cè)量、地下趨近水準(zhǔn)測(cè)量．平面定向常用方法：鉛垂儀、陀螺儀聯(lián)合定向(推薦）聯(lián)系三角形幾何定向?qū)Ь€定向測(cè)量鉆孔投點(diǎn)定向高程傳遞常用方法:懸吊鋼尺(鋼絲)法水準(zhǔn)測(cè)量光電測(cè)距精密三角高程測(cè)量有關(guān)技術(shù)工藝詳見《地鐵及豎井聯(lián)系測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工藝》。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量原理盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)確定盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)需要6個(gè)參數(shù)：盾頭三維坐標(biāo)（地面坐標(biāo)系X，Y，Z）;盾構(gòu)軸線(盾頭－盾尾）平面偏角(盾構(gòu)機(jī)中心軸線和設(shè)計(jì)隧道中線在水平投影面的夾角,稱橫擺)、傾角(盾構(gòu)機(jī)中心軸線和設(shè)計(jì)隧道中線在縱向（線路前進(jìn)方向）豎直投影面的夾角,稱俯仰）、旋角（盾構(gòu)機(jī)繞自身中心軸線相對(duì)于水平位置旋轉(zhuǎn)的角度,稱側(cè)滾）。這6個(gè)參數(shù)也可以用盾頭－盾尾（盾構(gòu)機(jī)軸線）三維矢量來表示。盾構(gòu)機(jī)上安裝的自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng),都需要確定上述6參數(shù)．不同類型的盾構(gòu)機(jī)方法各異，分全自動(dòng)和半自動(dòng)，但都應(yīng)該使用手動(dòng)方法進(jìn)行檢核,以確保盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)正確方可實(shí)施掘進(jìn)操作。盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)定方法盾構(gòu)機(jī)上都安裝有不在一個(gè)平面上的若干測(cè)量參考點(diǎn),它們相對(duì)于盾構(gòu)機(jī)軸線(盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系)有已知的幾何關(guān)系（坐標(biāo)），測(cè)量?jī)x器測(cè)量獲得其坐標(biāo),通過轉(zhuǎn)換來確定盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)。常用方法有:盾構(gòu)機(jī)三維坐標(biāo)一般由全站儀測(cè)定,儀器在已知三維坐標(biāo)的測(cè)站上首先后視地下控制點(diǎn),然后測(cè)量前方盾構(gòu)機(jī)上的參考點(diǎn),即可確定盾構(gòu)機(jī)的三維坐標(biāo);在該參考點(diǎn)上配激光標(biāo)靶,該標(biāo)靶能夠根據(jù)激光測(cè)量?jī)x器射出的激光束,利用折射角和反射角來確定盾構(gòu)機(jī)的平面方位角的偏轉(zhuǎn)（全站儀發(fā)出的激光束方位角已知）；利用盾構(gòu)機(jī)上安裝的測(cè)斜儀自動(dòng)測(cè)量盾構(gòu)機(jī)的傾角和旋角。利用全站儀直接測(cè)量盾構(gòu)機(jī)上安裝的３個(gè)不在一個(gè)平面上的測(cè)量參考點(diǎn),獲得其地面三維坐標(biāo)(X、Y、Z),通過坐標(biāo)方程解算(3個(gè)以上點(diǎn)可以利用平差方法)就可以直接得到盾構(gòu)機(jī)盾頭、盾尾的三維坐標(biāo),利用盾頭－盾尾矢量確定姿態(tài)參數(shù).計(jì)算方法如下:設(shè)：盾首中心的地面三維坐標(biāo)(x首,y首,z首)，盾尾中心的地面三維坐標(biāo)（x尾,y尾,z尾）,三個(gè)參考點(diǎn)到盾首、盾尾中心的距離(已知）分別為（l首１，l首2,l首3),（ｌ尾1，l尾2，l尾３)，根據(jù)地下導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)得參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)為（x１，ｙ1,z１）,（ｘ2,y2，z2)，(x3,y3，ｚ3)，對(duì)于盾首中心列立方程：三個(gè)未知數(shù)三個(gè)方程,解算此三元二次方程就可得到盾首中心坐標(biāo)(相當(dāng)于距離交會(huì)出盾首中心)。同理可得盾尾中心坐標(biāo)。為提高精度和檢核,測(cè)量了多個(gè)參考點(diǎn)時(shí)可以用平差的方法計(jì)算。盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)測(cè)定如果盾構(gòu)機(jī)的測(cè)量參考點(diǎn)與盾構(gòu)機(jī)軸線的相對(duì)關(guān)系未知,則需要自行測(cè)定。測(cè)定盾構(gòu)機(jī)三個(gè)前視棱鏡與盾構(gòu)機(jī)軸線的相互關(guān)系,就成為盾構(gòu)前期測(cè)量中最重要、最關(guān)鍵的一步,如果相互關(guān)系測(cè)量不準(zhǔn)確，對(duì)于后期的推進(jìn)測(cè)量將會(huì)造成誤導(dǎo)甚至出現(xiàn)測(cè)量事故。盾構(gòu)機(jī)軸線測(cè)定盾構(gòu)機(jī)雖然體積大，但是其制造、安裝誤差是很小的，可以將其看作一個(gè)理想的圓柱體。如圖１,在盾尾內(nèi)殼體圓弧上找到兩個(gè)等高點(diǎn)(可使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀劃出水平面),兩點(diǎn)連線中心的坐標(biāo)即為盾尾中心平面坐標(biāo)。然后利用全站儀測(cè)量出其坐標(biāo)并測(cè)量出盾構(gòu)機(jī)的方位角,根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的長(zhǎng)度即可以根據(jù)坐標(biāo)正算方法計(jì)算出盾首中心坐標(biāo)。圖1盾首、盾尾中心測(cè)定1同理，也可以在盾首、尾的外殼圓弧上分別找出兩組等高點(diǎn),等高點(diǎn)的弧長(zhǎng)中點(diǎn)坐標(biāo)就是盾構(gòu)首、尾的平面坐標(biāo)。如圖2,首先找出等高點(diǎn)1＃、2#的弧長(zhǎng)中點(diǎn),然后找出等高點(diǎn)3#、4＃的弧長(zhǎng)中點(diǎn),并和1#、2＃點(diǎn)的中點(diǎn)復(fù)核比較,確認(rèn)無誤后在進(jìn)行下一步坐標(biāo)測(cè)量。圖2盾首、盾尾中心測(cè)定２測(cè)量出盾尾坐標(biāo)后,再測(cè)量盾構(gòu)機(jī)與始發(fā)基座接觸點(diǎn)的坐標(biāo),利用坐標(biāo)反算求出盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)方位角．利用盾構(gòu)機(jī)的方位與支撐環(huán)的方位相互垂直的關(guān)系,在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的千斤頂支撐環(huán)上貼反射片,測(cè)量出支撐環(huán)的方位角度，來檢核該始發(fā)方位角是否正確。盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)測(cè)定盾構(gòu)機(jī)首、尾坐標(biāo)測(cè)定后，在同一個(gè)坐標(biāo)系中再測(cè)量出各參考點(diǎn)的坐標(biāo),就建立起了測(cè)量參考點(diǎn)和盾構(gòu)機(jī)的關(guān)系，在以后的姿態(tài)測(cè)量中，只要測(cè)量參考點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過參考點(diǎn)和盾構(gòu)機(jī)的固定關(guān)系就可以推算出盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，以指導(dǎo)掘進(jìn)。盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系如圖3.圖3盾構(gòu)機(jī)坐標(biāo)系管片數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與調(diào)試區(qū)間線路平、縱斷面復(fù)核管片中心三維坐標(biāo)計(jì)算將計(jì)算資料存為要求區(qū)間線路平、縱斷面復(fù)核管片中心三維坐標(biāo)計(jì)算將計(jì)算資料存為要求格式通過軟件計(jì)算，生成最終計(jì)劃線數(shù)據(jù)人工計(jì)算復(fù)核重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)檢查計(jì)劃線線形生成是否連續(xù)圖4計(jì)劃線錄入管片坐標(biāo)計(jì)算采用人工和軟件平行計(jì)算,計(jì)算完畢后將文件格式轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)軟件要求格式,然后將電子文檔拷貝到盾構(gòu)操作室電腦中,通過后處理軟件計(jì)算生成盾構(gòu)掘進(jìn)計(jì)劃線，計(jì)算步驟如圖4。自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行、調(diào)試管片坐標(biāo)輸入完畢后，檢查平面、高程線形是否連續(xù)。啟動(dòng)盾構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試:輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)；后視點(diǎn)復(fù)位:全站儀自動(dòng)搜索到后視控制點(diǎn)后,進(jìn)行度盤歸零、然后測(cè)量距離，和人工測(cè)量結(jié)果相比較。參考點(diǎn)測(cè)量:后視點(diǎn)復(fù)位無誤后，進(jìn)行參考點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量即盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量，然后和人工測(cè)量結(jié)果做比較。自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和人工測(cè)量結(jié)果比較無誤后,方能進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)試掘進(jìn)。地下控制測(cè)量地下導(dǎo)線測(cè)量地鐵隧道地下控制導(dǎo)線是一條支導(dǎo)線,隨著盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)而延伸。地下控制網(wǎng)是指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)的依據(jù),應(yīng)根據(jù)地下導(dǎo)線的長(zhǎng)度、線型和貫通誤差要求進(jìn)行測(cè)量設(shè)計(jì)，并經(jīng)常復(fù)測(cè)。當(dāng)區(qū)間長(zhǎng)度超過1000ｍ時(shí)，地下導(dǎo)線可分成兩級(jí)布設(shè),即施工導(dǎo)線和基本導(dǎo)線。對(duì)于長(zhǎng)區(qū)間(大于1500m)為提高地下導(dǎo)線的測(cè)量精度和增加可靠性,應(yīng)考慮在掘進(jìn)到區(qū)間0。7倍處加測(cè)陀螺方位邊。為提高精度與加強(qiáng)檢核，地下導(dǎo)線常布設(shè)為4～6邊的雙閉合導(dǎo)線環(huán).地下直伸導(dǎo)線測(cè)量設(shè)計(jì)如果地下導(dǎo)線可大致布設(shè)成等邊直伸型支導(dǎo)線,則地下導(dǎo)線的測(cè)角中誤差可按下式計(jì)算：式中:mβ--地下導(dǎo)線測(cè)角中誤差（″）;m――分配給地下導(dǎo)線測(cè)量的貫通誤差（mm)；L――地下直伸導(dǎo)線邊長(zhǎng)（m)；圖5洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)示意圖n――圖5洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)示意圖控制點(diǎn)點(diǎn)位布設(shè)地下導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位可設(shè)在隧道管片的頂部和側(cè)邊,要求不受車輛和施工的影響,保證點(diǎn)位的穩(wěn)定性。用于盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)量的導(dǎo)線點(diǎn)通常建立在管片的側(cè)面儀器臺(tái)上和右上側(cè)內(nèi)外架式的吊籃上,儀器采用強(qiáng)制歸心(如圖5)。為了提高地下導(dǎo)線點(diǎn)的精度，應(yīng)盡量減少支導(dǎo)線點(diǎn),拉長(zhǎng)兩導(dǎo)線點(diǎn)的距離,并盡可能布設(shè)近乎直伸的導(dǎo)線。測(cè)量方法前后視點(diǎn)均采用基座置棱鏡對(duì)點(diǎn)，采用（標(biāo)稱精度2″，2+2ｐpm)全站儀觀測(cè)６個(gè)測(cè)回,左、右角各三測(cè)回,左、右角平均值之和與360°的差≤±4″，導(dǎo)線邊長(zhǎng)對(duì)向觀測(cè)各２測(cè)回。為了減少儀器的偏心誤差，采取每三測(cè)回變換180°方向重新對(duì)中整平進(jìn)行測(cè)量,以提高測(cè)角精度。控制導(dǎo)線復(fù)測(cè)施工控制導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)定期檢測(cè)，保證控制網(wǎng)的精度和點(diǎn)位的穩(wěn)定性。隧道掘進(jìn)150m、隧道全長(zhǎng)的二分之一時(shí)、隧道全長(zhǎng)的四分之三時(shí)、和接近貫通面1５0m時(shí)必須分別進(jìn)行一次包括聯(lián)系測(cè)量在內(nèi)的全面檢測(cè)．導(dǎo)線數(shù)據(jù)處理導(dǎo)線資料處理應(yīng)用軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差處理。地下高程控制測(cè)量地下水準(zhǔn)測(cè)量精度要求地下水準(zhǔn)測(cè)量使用地面精密水準(zhǔn)測(cè)量精度和方法進(jìn)行施測(cè)(主要考慮到鋪軌基標(biāo)設(shè)置的精度需要)，往返高差不符合值≤±8√L㎜（L以公里計(jì)算)。水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)因環(huán)境條件狹小，運(yùn)輸車輛干擾大,因此地下水準(zhǔn)點(diǎn)與導(dǎo)線點(diǎn)可以共用，也可單獨(dú)設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)每2０0米布設(shè)一個(gè)點(diǎn),曲線段可適當(dāng)增加一些。水準(zhǔn)復(fù)測(cè)開挖至隧道全長(zhǎng)的1／３處時(shí)、2/3處時(shí)、貫通前5０～1０0ｍ時(shí)，按II等水準(zhǔn)精度要求進(jìn)行復(fù)測(cè),確認(rèn)成果正確或采用新成果，保障高程貫通精度.管片測(cè)量橢圓度測(cè)設(shè)首先根據(jù)施工導(dǎo)線放出隧道中線、并附上中線標(biāo)高，然后用激光斷面儀測(cè)出其實(shí)際內(nèi)凈空并與設(shè)計(jì)斷面作比較,通過后處理軟件能比較準(zhǔn)確的計(jì)算出施工后的管片形狀．管片中心簡(jiǎn)易測(cè)量法如圖6,在水平尺中點(diǎn)A處安置一基座并測(cè)出其三維坐標(biāo)，然后根據(jù)管片半徑和水平尺的長(zhǎng)度計(jì)算出Ａ點(diǎn)到圓心O點(diǎn)的距離就求出了圓心O的實(shí)測(cè)三維坐標(biāo).根據(jù)實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)作比較就可知道管片在橫向、豎向發(fā)生的位移情況。圖6管片測(cè)量示意圖圖6管片測(cè)量示意圖管片里程測(cè)量盾構(gòu)隧道井接頭長(zhǎng)度要求一般在400~800mm，始發(fā)反力架的里程根據(jù)+１環(huán)里程來反算，所以始發(fā)洞口井接頭長(zhǎng)度是完全能保證的．而隧道管片的排版是很理想化的,在掘進(jìn)過程中由于盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整、管片加貼糾偏楔子，導(dǎo)致管片實(shí)際里程大于設(shè)計(jì)里程.為了保證盾構(gòu)進(jìn)洞時(shí)有足夠的井接頭長(zhǎng)度，一般每150環(huán)就要進(jìn)行一次管片實(shí)際里程測(cè)量。根據(jù)管片實(shí)際里程情況調(diào)整好管片與盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)及盾構(gòu)機(jī)自身的姿態(tài),減少糾偏楔子的數(shù)量。貫通測(cè)量地鐵盾構(gòu)隧道地下導(dǎo)線使盾構(gòu)準(zhǔn)確地沿著設(shè)計(jì)軸線開挖推進(jìn),并進(jìn)入接收井的預(yù)留門洞．區(qū)間隧道的貫通測(cè)量是在已建成的兩個(gè)車站的隧道預(yù)留洞之間進(jìn)行的測(cè)量。施工時(shí)，盾構(gòu)是從一個(gè)車站的預(yù)留洞推進(jìn)，按設(shè)計(jì)的線路方向和縱坡,再從一個(gè)車站的預(yù)留洞中推出,這時(shí)盾構(gòu)中心和預(yù)留洞中心的偏差值，就是貫通誤差（包括測(cè)量誤差和施工誤差）.貫通誤差測(cè)定測(cè)量貫通誤差時(shí)，從始發(fā)端將地下導(dǎo)線引測(cè)到接收井的地下控制點(diǎn)上,平面坐標(biāo)差就是測(cè)量貫通誤差;投影到貫通面上的分量為橫向貫通誤差；高程差為豎向貫通誤差。貫通誤差調(diào)整隧道貫通后,地下導(dǎo)線附合到了接收井地下控制點(diǎn)上，支水準(zhǔn)也變成了附合水準(zhǔn)。當(dāng)閉合差不超過限差規(guī)定時(shí),進(jìn)行平差計(jì)算。按附合導(dǎo)線平差后的坐標(biāo)值調(diào)整線路中線,改點(diǎn)后再進(jìn)行中線點(diǎn)的檢測(cè)，直線夾角≤±６",曲線上折角≤±７”。高程亦使用平差后的成果。隧道貫通后平面和高程導(dǎo)線平差的新成果作為凈空測(cè)量、調(diào)整中線、測(cè)設(shè)鋪軌基標(biāo)及進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的起始數(shù)據(jù)。如果貫通誤差超限，說明導(dǎo)線測(cè)量存在有粗差或累計(jì)誤差很大,則要再從地表聯(lián)測(cè)導(dǎo)線、在洞內(nèi)從一個(gè)車站聯(lián)測(cè)到另一個(gè)車站,找出問題，合格后再進(jìn)行平差處理,并作為放樣中線的依據(jù)。此時(shí)洞內(nèi)存在調(diào)線問題,一般是保證車站中線不動(dòng),然后在洞內(nèi)進(jìn)行中線調(diào)整(一般不改變曲線半徑，而調(diào)整曲線偏角和緩和曲線的長(zhǎng)度等).測(cè)量人員和儀器配置主要測(cè)量人員配置序測(cè)量項(xiàng)目測(cè)量工程師測(cè)量技師測(cè)量工１平面控制測(cè)量1122高程控制測(cè)量12~３3管片測(cè)量12４聯(lián)系測(cè)量1１4５姿態(tài)測(cè)量(人工)12主要儀器配置主要測(cè)量設(shè)備名稱、數(shù)量及精度要求序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格、型號(hào)主要精度指標(biāo)數(shù)量備注1全站儀激光、自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)2″、２mｍ+２PPm2自動(dòng)測(cè)量２精密水準(zhǔn)儀ＤＳ1,DS05０。３mm／Ｋm1配銦瓦尺３光學(xué)垂準(zhǔn)儀1/200０0014普通水準(zhǔn)儀DS33mｍ/Km25鋼尺50m2需檢定６塔尺5m鋁合金塔尺37高強(qiáng)度鋼絲φ0.４mm若干幾何定向8反射片20×２0mm若干幾何定向質(zhì)量控制要點(diǎn)施工過程中控制測(cè)量成果的檢查和檢測(cè)為了確保隧道正確貫通和滿足設(shè)計(jì)的凈空限界，必須建立嚴(yán)格的檢查和復(fù)核制度.檢測(cè)均應(yīng)按照規(guī)定的同等級(jí)精度作業(yè)要求進(jìn)行,及時(shí)提出成果報(bào)告。測(cè)量頻率:地表控制網(wǎng)一般3個(gè)月進(jìn)行一次復(fù)測(cè)，聯(lián)系測(cè)量及洞內(nèi)導(dǎo)線一般在一個(gè)區(qū)間要進(jìn)行５次測(cè)量。檢測(cè)地表坐標(biāo)互差≤±１2㎜、地下導(dǎo)線的坐標(biāo)互差≤±20㎜;檢測(cè)地表高程互差應(yīng)≤±3㎜、地下高程互差應(yīng)≤±5㎜;檢測(cè)地下導(dǎo)線起始邊方位角的互差應(yīng)≤±１0”。測(cè)量?jī)x器檢校由于地鐵施工的特殊性，測(cè)量精度要求高，地下導(dǎo)線邊距離短，觀測(cè)條件差，測(cè)量期間應(yīng)特別注意測(cè)量?jī)x器的常規(guī)項(xiàng)目檢校。尤其是用于安置目標(biāo)反射棱鏡的基座對(duì)中器,應(yīng)注意保護(hù)；并經(jīng)常檢查覘板正確安裝。人工測(cè)量檢核自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)于盾構(gòu)機(jī)安裝的自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng),應(yīng)注意人工測(cè)量檢核并及時(shí)校正.管片測(cè)量后，根據(jù)該環(huán)管片的位移并考慮其盾尾間隙值，可以推算出推進(jìn)該環(huán)時(shí)的盾尾姿態(tài)并和自動(dòng)系統(tǒng)顯示的姿態(tài)作比較，通過數(shù)環(huán)的比較則可以比較自動(dòng)系統(tǒng)與人工測(cè)量之間的誤差，一般較差在15mm以內(nèi)。在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)，在其千斤頂支撐環(huán)左右兩側(cè)貼反射片,并測(cè)量出反射片與盾首、盾尾的相互關(guān)系;推進(jìn)過程中,人工測(cè)量出反射片的坐標(biāo)，根據(jù)其與盾構(gòu)機(jī)的相互關(guān)系可推算出盾首、尾坐標(biāo)，然后與自動(dòng)系統(tǒng)所測(cè)坐標(biāo)作比較,找出兩者之間的誤差。也可以人工直接測(cè)量參考點(diǎn)的坐標(biāo)來進(jìn)行比較。還可以通過千斤頂行程差來檢查自動(dòng)系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性。工程實(shí)例工程簡(jiǎn)介上海地鐵9號(hào)線R413項(xiàng)目西岔道井至東岔道井區(qū)間盾構(gòu)隧道全長(zhǎng)1１00m,管片采用通縫拼裝,盾構(gòu)下穿小淶港和滬杭鐵路,平面線形為R=800的反向曲線。定向測(cè)量共設(shè)計(jì)了三套方案，兩套復(fù)核用．盾構(gòu)從西岔道井東工作井始發(fā),由于負(fù)環(huán)管片的影響,前期只能采用短邊導(dǎo)線出洞，負(fù)環(huán)管片拆除后,我們?cè)跂|、西工作井和中板下面分別設(shè)置了四個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)和地面近井點(diǎn)組成閉和導(dǎo)線環(huán)，通過３次測(cè)量,每次閉合差均在5″以內(nèi)，然后取3次平均值作為起算邊方位角。采用第二套方案進(jìn)行復(fù)核，在東、西工作井懸吊2根鋼絲和中板下吊籃形成無定向?qū)Ь€，通過3次測(cè)量，其方位角與閉合導(dǎo)線法測(cè)設(shè)出的方位角較差僅為3″.采用第三套方案再次復(fù)核，在東、西工作井采用鉛垂儀投點(diǎn)法分別投放兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn),然后反算其方位角度并和洞內(nèi)起算邊方位角度比較.洞內(nèi)導(dǎo)線洞內(nèi)采用雙支導(dǎo)線,在兩支導(dǎo)線的終端閉合,當(dāng)掘進(jìn)至900m處時(shí),其終端坐標(biāo)閉合差實(shí)測(cè)為19ｍｍ，本區(qū)間最終橫向貫通誤差為20ｍm、縱向貫通誤差為5ｍm,高程貫通誤差為10mm,完全滿足規(guī)范要求，同時(shí)也為項(xiàng)目部余下幾個(gè)區(qū)間掘進(jìn)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。盾構(gòu)機(jī)ROＢＯTEC自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介硬件組成測(cè)站全站儀一臺(tái)、后視棱鏡一個(gè)、前視棱鏡三個(gè)(一個(gè)備用）；雙向測(cè)斜儀器一臺(tái)(含傳感器）；測(cè)量黃盒子3個(gè)(分別位于測(cè)站、前視、后視，用于數(shù)據(jù)交換，其中測(cè)站和后視還兼作電源箱）;計(jì)算機(jī)一臺(tái)（在盾構(gòu)機(jī)操作室，用于測(cè)量數(shù)據(jù)處理)；數(shù)據(jù)線：eｑ\o\aｃ(○，１)三個(gè)前視棱鏡通過3根數(shù)據(jù)線與黃盒子連接,然后黃盒子通過1根數(shù)據(jù)線與操作室連接；eq＼ｏ\ac（○,2）全站儀通過數(shù)據(jù)線與黃盒子連接，黃盒子通過數(shù)據(jù)線與操作室連接并通過電源線與電箱連接,為全站儀提供電源；ｅｑ\o＼ａc(○，3)后視棱鏡通過數(shù)據(jù)線與黃盒子連接，黃盒子通過電源線與電箱連接，為后視棱鏡提供電源。電箱2個(gè),為測(cè)量系統(tǒng)提供電源。自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)工作界面如圖7:圖7自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)工作界面區(qū)間盾構(gòu)隧道管片中心三維坐標(biāo)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。全站儀測(cè)量出前視棱鏡(參考點(diǎn))的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)的橫擺,通過傾斜儀測(cè)出盾構(gòu)機(jī)的俯仰、側(cè)滾,利用計(jì)算機(jī)上的后處理軟件計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)盾首、盾尾瞬時(shí)三維坐標(biāo)，然后與設(shè)定計(jì)劃線作比較，就可得出當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際姿態(tài)。幾種盾構(gòu)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)介紹目前國內(nèi)地鐵盾構(gòu)法施工主要采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)和泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，雖然設(shè)備選型不一樣,但是其測(cè)量方法和原理還是大同小異的．我們?cè)谑┕み^程中主要采用了日本小松盾構(gòu)機(jī)、法國ＦＣＢ盾構(gòu)機(jī)、德國海瑞克盾構(gòu)機(jī)、國產(chǎn)863盾構(gòu)機(jī)等四種,日本小松盾構(gòu)機(jī)配置為ＲＯＢOTEＣ自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),上面已作介紹，下面就其它幾種盾構(gòu)機(jī)相應(yīng)配置的測(cè)量系統(tǒng)作個(gè)簡(jiǎn)要介紹。法國FCB盾構(gòu)機(jī)和國產(chǎn)８63盾構(gòu)機(jī)沒有自己相應(yīng)的自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng),以前一直是采用人工測(cè)量盾構(gòu)姿態(tài)，我們引進(jìn)這兩種盾構(gòu)機(jī)后采購了一套國產(chǎn)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量方法與原理和ＲＯBＯTEC自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)類似，也是采用棱鏡作為參考點(diǎn)，其主要測(cè)量方式如下：1)本系統(tǒng)原理采用全自動(dòng)跟蹤全站儀及相應(yīng)的系統(tǒng)配件,用自行開發(fā)的系統(tǒng)軟件在計(jì)算機(jī)的控制下完成盾構(gòu)實(shí)時(shí)姿態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)(單機(jī)模式）。由固定在兩個(gè)吊籃上的一臺(tái)自動(dòng)全站儀T1和一個(gè)后視點(diǎn)Ba組成盾構(gòu)隧道支導(dǎo)線的基準(zhǔn)點(diǎn)與基準(zhǔn)線，測(cè)量安置于盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的固定棱鏡P1、Ｐ2、Ｐ3的坐標(biāo)．通過三維向量歸算求得當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)切口和盾尾的特征部位中心點(diǎn)P01和P０2的三維坐標(biāo)(Ｘ0１、Y0１、Z０1和Ｘ０2、Y０2、Z02)。2）系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，原理易懂，設(shè)置和維護(hù)方便，確?？焖賹?shí)時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)定盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)的七個(gè)元素。一臺(tái)全站儀均與安裝于機(jī)頭內(nèi)的工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC)通過無線通訊(或?qū)Ｓ秒p向通訊電纜）連接。這臺(tái)全站儀的測(cè)量均由ＩPC機(jī)的控制軟件發(fā)出的指令自動(dòng)進(jìn)行。全站儀測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)均傳輸?shù)絀PC機(jī)，然后由IPC機(jī)的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)計(jì)的隧道中心軸線比較,在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前的位置:切口中心里程和水平偏差及垂直偏差、盾尾中心水平偏差和垂直偏差、切口中心此處位置設(shè)計(jì)值（平面線段起點(diǎn)里程、終點(diǎn)里程、L、R和縱坡變坡起點(diǎn)里程、終點(diǎn)里程ｉ、Ｒ）、機(jī)頭水平方向偏差角、機(jī)頭橫向旋轉(zhuǎn)角、機(jī)頭縱向坡度偏差和測(cè)量時(shí)間。(屏幕信息顯示如下圖二所示)德國海瑞克盾構(gòu)機(jī)配置為ＶMT公司研發(fā)的SLS—T自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng),該系統(tǒng)在我國已經(jīng)運(yùn)用的很成熟,目前數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)從有線升級(jí)為無線傳輸，與上面兩種自動(dòng)系統(tǒng)相比較還有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn),那就是在盾構(gòu)始發(fā)前不需要作零位測(cè)量，因?yàn)樯a(chǎn)廠家在工廠里已作了嚴(yán)密的零位測(cè)量工作。下面就該系統(tǒng)作個(gè)簡(jiǎn)單介紹:1）系統(tǒng)主要由以下四部分組成：①具有自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)的全站儀。主要用于測(cè)量（水平和垂直的）角度和距離、發(fā)射激光束。②ＥＬS（電子激光系統(tǒng)）,亦稱為標(biāo)板或激光靶板.這是一臺(tái)HYPERＬINK"htｔｐ://wwｗ.３6５jｔ。com/sｅａrch。asp？keｙｗord＝智能＆Tyｐes=Neｗs&Cｏnditioｎ＝tｉｔlｅ”\ｔ"＿blanｋ”智能型傳感器,EＬＳ接受全站儀發(fā)出的激光束，測(cè)定水平方向和垂直方向的入射點(diǎn)。坡度和旋轉(zhuǎn)也由該系統(tǒng)內(nèi)的傾斜儀測(cè)量,偏角由ＥＬS上激光器的入射角確認(rèn)。ＥLS固定在盾構(gòu)機(jī)的機(jī)身內(nèi),在安裝時(shí)其位置就確定了，它相對(duì)于盾構(gòu)