[PPT]隧道工程測量技術(shù)要點（著名勘測大院）_ppt

1、隧道工程測量技術(shù)要點隧道測量技術(shù)要點Page 2 目 錄1地面控制測量2聯(lián)系測量3地下控制測量4暗挖隧道施工測量5線路中線調(diào)整及結(jié)構(gòu)斷面測量Page 3地鐵測量技術(shù)要點地下工程涵蓋內(nèi)容很廣泛，既包括城市地鐵工程、人防工程，還包括礦山井巷或山嶺隧道等等,而隧道工程又是地下工程中最重要的內(nèi)容。由于工程性質(zhì)和地質(zhì)條件的不同，隧道的施工方法也不相同，例如淺埋隧道可以采用明挖法，軟土地層多采用盾構(gòu)法，而硬質(zhì)地層則多采用鉆爆法（礦山法或淺埋暗挖法）。施工方法不同，對測量要求也有所不同。概述Page 4地鐵測量技術(shù)要點概述隧道工程測量程序第一步，建立地面上的平面及高程控制網(wǎng)；第二步，聯(lián)系測量，即將地面控制網(wǎng)

2、引入地下；第三步，隧道內(nèi)的控制測量；第四步，隧道的施工測量；第五步，隧道竣工斷面測量及中線調(diào)整測量。 另外，隧道施工階段還應(yīng)該按照設(shè)計進(jìn)行監(jiān)控量測，這是信息化施工的基本要求，更是確保施工安全的根本保證。兩井定向Page 5第一章 地面控制測量第一章 地面控制測量Page 6Page 7第一章 地面控制測量衛(wèi)星定位現(xiàn)階段主要采用的是GPS測量技術(shù)，GPS網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)隧道的掘進(jìn)長度及貫通精度等指標(biāo)而確定，現(xiàn)階段城市地鐵工程主要采用的是B級或C級網(wǎng)，對于長大隧道根據(jù)需要可能會建立更高級別的GPS控制網(wǎng)。 GPSPage 8第一章 地面控制測量GPS網(wǎng)的布設(shè)： 根據(jù)GPS點的分布情況及隧道的工程特

3、點，參照首級網(wǎng)的網(wǎng)形并結(jié)合檢測時的環(huán)境條件，采用邊連接形式構(gòu)網(wǎng)，由多個多邊形、同步大地四邊形或單三角形組成。并且，盡量保證在隧道洞口、豎井口設(shè)置至少一個高精度的GPS控制點作為下一步聯(lián)系測量的近井點。GPSPage 9第一章 地面控制測量GPSGPS控制網(wǎng)網(wǎng)圖以某地鐵控制網(wǎng)為例Page 10第一章 地面控制測量精密導(dǎo)線網(wǎng)是對GPS控制網(wǎng)的補(bǔ)充和加密，測量精度應(yīng)根據(jù)隧道工程的貫通精度要求制定，地鐵的精密導(dǎo)線網(wǎng)的精度定為四等導(dǎo)線，暨導(dǎo)線全長相對閉合差1/35000 。精密導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)能保證隧道聯(lián)系測量及線路定測、洞口地形等測量的需要，并且一般按照線型網(wǎng)狀布設(shè)。精密導(dǎo)線Page 11第一章 地面控制

4、測量隧道的高程控制網(wǎng)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐母呔鹊母叱炭刂凭W(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測，并采用統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，地鐵工程一般采用本城市的高程系統(tǒng)，而野外工程一般采用的是國家高程系統(tǒng)。隧道的高程控制網(wǎng)也應(yīng)分級布設(shè)，一般首級控制網(wǎng)的精度不低于二等水準(zhǔn)的測量精度，在隧道進(jìn)出洞口至少布設(shè)3個以上的高程控制點，并應(yīng)確保相鄰工程的高程控制網(wǎng)的銜接。高程測量兩井定向Page 12第二章 聯(lián)系測量Page 13第二章 聯(lián)系測量聯(lián)系測量的概念 在隧道施工中，常常需要通過豎井等設(shè)施進(jìn)行地下的開挖，為了保證各相向開挖面能正確貫通，就必須將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、方向及高程，經(jīng)由豎井等設(shè)施傳遞到地下去，這種傳遞工作稱為聯(lián)系測量。Page 14第二章 聯(lián)

5、系測量聯(lián)系測量的內(nèi)容 聯(lián)系測量內(nèi)容包括：地面近井導(dǎo)線測量和近井水準(zhǔn)測量；通過豎井、斜井、平峒、鉆孔的定向測量和傳遞高程測量；地下近井導(dǎo)線測量和近井水準(zhǔn)測量等。第二章 聯(lián)系測量Page 15 平面聯(lián)系測量的方法1）聯(lián)系三角形法；2）陀螺儀、鉛垂儀（鋼絲）組合法；3）兩井定向（投點定向）法；4）導(dǎo)線直接傳遞法。方法一：聯(lián)系三角形法Page 16第二章 聯(lián)系測量Page 17一井定向（聯(lián)系三角形）聯(lián)系三角形測量示意圖Page 18一井定向（聯(lián)系三角形）實測地面近井點A到鋼絲的距離b、c及洞內(nèi)近井點D到鋼絲距離b1、c1；實測A點與兩根鋼絲夾角及D點與兩鋼絲的夾角1,根據(jù)余弦定理可以分別計算出井上及井

6、下鋼絲間距a和a1,且a與a1差值應(yīng)2mm：再根據(jù)三角形正弦定理，可以分別計算出、和1、1，從而將地面與地下形成完整的導(dǎo)線網(wǎng)。聯(lián)系三角形銳角和1應(yīng)小于1，近井導(dǎo)線點至懸掛鋼絲的最短距離b或c與兩根鋼絲間距離a的比值應(yīng)小于1.5。Page 19聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）豎井口測量近井導(dǎo)線點坐標(biāo)，近井點與精密導(dǎo)線點應(yīng)構(gòu)成附和導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線Page 20聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）聯(lián)系三角形適用于井口比較小，豎井又比較深的情況。井口大多是小于10m的口徑，井深大多超過20米。Page 21聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）在豎井懸掛兩根鋼絲，鋼絲間的距離a應(yīng)盡可能長，且與近井點的三角關(guān)

7、系滿足規(guī)范要求。宜選用直徑為0.3mm鋼絲，在兩根鋼絲上下適當(dāng)位置分別貼上反射片。Page 22聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）懸吊約510KG的重錘Page 23聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）重錘應(yīng)侵沒在阻尼液（例如機(jī)油等）中，保持穩(wěn)定Page 24聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）全站儀于井口某一導(dǎo)線點上，該導(dǎo)線點與兩根鋼絲應(yīng)形成直伸形三角形，與地面控制網(wǎng)組成附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線。聯(lián)系三角形銳角宜小于1，近井導(dǎo)線點至懸掛鋼絲的最短距離與兩根鋼絲間距離c的比值宜小于1.5。Page 25聯(lián)系三角形法一井定向（聯(lián)系三角形）在井下近井點置全站儀，測量方法與井上相同，將洞內(nèi)的控制點與兩根鋼絲通

8、過導(dǎo)線方法連接起來，這樣地面的方向和坐標(biāo)就可以傳遞到隧道內(nèi)了。方法二：陀螺儀、鉛垂儀（鋼絲）組合法Page 26第二章 聯(lián)系測量Page 27 陀螺儀是什么陀螺儀定向陀螺儀：陀螺儀可以看作是一個勻質(zhì)的轉(zhuǎn)子，它的質(zhì)量大部分集中在輪緣上，它能圍繞質(zhì)量對稱軸高速旋轉(zhuǎn)。Page 28 陀螺儀特性陀螺儀定向陀螺儀的定軸性：首先，通過移動紅球在杠桿上的位置使得杠桿達(dá)到靜平衡位置，然后使陀螺儀轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，此時陀螺儀轉(zhuǎn)子軸的方向會保持不變。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，是由于杠桿的重心與支點重合，重力對支點沒有形成力矩，可認(rèn)為無外力矩作用在陀螺儀上。由此可見，沒有外力矩作用時，陀螺儀轉(zhuǎn)子軸的方向保持不變，這種現(xiàn)象稱為

9、定軸性。Page 29 陀螺儀特性陀螺儀定向陀螺儀的進(jìn)動性：如果將小紅球向右移動一小段距離，在轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)時，則重力對于支點形成力矩，稱外力矩，它將使杠桿左端上升右端下降；但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，杠桿就不作上下傾斜運(yùn)動了，而是保持水平，且在水平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向向外力矩方向靠攏，亦即杠桿在水平面內(nèi)作逆時針方向轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為陀螺儀的進(jìn)動。外力矩矢量動量矩矢量進(jìn)動角速度矢量Page 30 陀螺儀特性陀螺儀定向地球自轉(zhuǎn)對陀螺儀的作用： 眾所周知，地球繞地軸一晝夜自轉(zhuǎn)一周，從地軸北端看是以逆時針方向旋轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)的角速度矢量的水平分量會沿著南北軸線指向北方。 由于陀螺儀的進(jìn)動性，當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時

10、，在重力矩作用下，陀螺轉(zhuǎn)子軸向重力矩矢量方向進(jìn)動，即陀螺轉(zhuǎn)子向子午面方向進(jìn)動。因此，陀螺儀就具有了指北的性能。Page 31 陀螺儀特性陀螺儀定向磁北、真北、坐標(biāo)北的區(qū)別：真子午線北方向：是沿地面某點真子午線的切線方向，也就是陀螺儀指定的方向；坐標(biāo)縱線北方向：是高斯投影時投影帶的中央子午線的方向，也是高斯平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)縱軸線方向；磁子午線北方向：是磁針在地面某點自由靜止后磁針?biāo)傅姆较?。因此，陀螺儀測量北方向時首先要計算出真北與坐標(biāo)北的夾角。Page 32 陀螺全站儀陀螺儀定向陀螺儀全站儀電源逆變器三腳架Page 33 陀螺儀基本結(jié)構(gòu)示意圖陀螺儀定向陀螺房被一根金屬吊線懸掛起來，陀螺軸保

11、持在水平面內(nèi)，陀螺儀的重心在懸掛軸上且位于轉(zhuǎn)子軸下面。陀螺儀在地球自轉(zhuǎn)的影響下，陀螺房產(chǎn)生的重力矩將陀螺轉(zhuǎn)子軸相對于子午線作對稱擺動。與陀螺儀支架顧連在一起的指針經(jīng)反射鏡再通過物鏡成像在目鏡刻度線上。光標(biāo)像在目鏡視場內(nèi)的擺動反映了陀螺靈敏部的擺動。擺動的中間平衡位置即為北方向。Page 34陀螺儀定向測量示意圖陀螺儀定向Page 35平面聯(lián)系測量示意圖陀螺儀定向首先選取地面附近的一條起算邊進(jìn)行陀螺定向，從而計算出該位置的真北與坐標(biāo)北的差值（包括子午線收斂角和儀器常數(shù)）。注：儀器常數(shù)：當(dāng)測線的陀螺方位角與地理方位角不一致時所產(chǎn)生的差值。各地區(qū)的儀器常數(shù)也不相同。Page 36平面聯(lián)系測量示意圖陀

12、螺儀定向在隧道內(nèi)選取兩個導(dǎo)線控制點作為地下陀螺定向邊，測定這條邊的陀螺方位角，再將計算出的差值（包括子午線收斂角和儀器常數(shù)）相加/減，就可得出未知邊的坐標(biāo)方位角。Page 37平面聯(lián)系測量示意圖陀螺儀定向下一步，通過懸吊鋼絲或投點儀的方法將坐標(biāo)從豎井口傳遞到井下，再采用導(dǎo)線測量的方法將地面與地下的控制網(wǎng)（含陀螺定向邊）聯(lián)成一個完整的導(dǎo)線網(wǎng)。方法三：兩井定向（投點定向）法Page 38第二章 聯(lián)系測量Page 39兩井定向兩井定向是在兩個豎井、鉆孔或在一個地下車站等井口較大的基坑兩端分別懸掛一根吊錘線，再利用地面布設(shè)的控制網(wǎng)點采用導(dǎo)線測量或其它方法測定兩吊錘線的平面坐標(biāo)值，然后在隧道中，將已布設(shè)

13、的地下導(dǎo)線與豎井中的吊錘線聯(lián)測，即可將地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和方位角傳遞到地下去，經(jīng)計算得到地下導(dǎo)線點的坐標(biāo)和方位角。Page 40兩井定向地面上采用導(dǎo)線測量測定兩吊錘線的坐標(biāo)，在地下使得地下導(dǎo)線與兩吊錘線聯(lián)測，這樣就組成一個閉合圖形。但兩吊錘線處缺少兩個連接角，這樣的地下導(dǎo)線是無起始方位角的，稱為無定向?qū)Ь€。Page 41兩井定向內(nèi)業(yè)計算方法：第一步：可以采用地面導(dǎo)線測量的方法直接得出A、B兩錘線在地面坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)； Page 42兩井定向內(nèi)業(yè)計算方法：第二步：設(shè)吊錘線A為原點，A1邊為X軸方向，方位角=0，在假定坐標(biāo)系中計算出各個地下導(dǎo)線點的坐標(biāo)，其中也包括B點的假定坐標(biāo)。 Page 4

14、3兩井定向內(nèi)業(yè)計算方法：第三步：計算地下導(dǎo)線點在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)式中 為地下導(dǎo)線邊在地面坐標(biāo)系中的方位角， ，而 方法四：導(dǎo)線直接傳遞法Page 44第二章 聯(lián)系測量第二章 聯(lián)系測量導(dǎo)線直接傳遞：就是采用導(dǎo)線測量的方法進(jìn)行定向。其對垂直角有不大于30的要求。對使用的全站儀、對點設(shè)備等均有較高的要求，比較適用于深度較淺、現(xiàn)場條件較好的地下明挖車站。Page 45 導(dǎo)線直接傳遞Page 46第二章 聯(lián)系測量聯(lián)系測量方法適用情況共同點優(yōu)點缺點聯(lián)系三角形適用于只有一個豎井且豎井口環(huán)境能夠形成合格的聯(lián)系三角形的情況均是通過投點儀或懸吊鋼絲錘線的方法傳遞平面坐標(biāo)，再通過不同的方法得出該點的連接角成本低，

15、不需特殊儀器設(shè)備操作復(fù)雜，對三角形的形狀有特殊要求，耗時較長陀螺儀定向適用于長大隧道及豎井口狹小的情況適用范圍廣，工作效率高，尤其對長大隧道有方位角檢核的作用。成本投入大，對作業(yè)環(huán)境、陀螺儀的操作人員素質(zhì)要求高。兩井定向適用于有兩個豎井、鉆孔或地下車站、盾構(gòu)始發(fā)井等井口較大的基坑可以減小投點誤差引起的方向誤差，因此定向精度高；成本低，易于操作必須具備相應(yīng)的場地環(huán)境。導(dǎo)線測量井口很大且較淺，通視情況良好，俯仰角滿足規(guī)范要求的條件地面與地下的近井測量方法類同操作簡單，成本低，無需任何其他設(shè)備受現(xiàn)場條件限制很大，精度不易保證平面聯(lián)系測量方法總結(jié)比較表兩井定向Page 47高程聯(lián)系測量第二章 聯(lián)系測量

16、高程聯(lián)系測量將地面上的高程傳遞到地下，根據(jù)隧道施工方法的不同，主要采用如下三種方法：經(jīng)由洞口或橫洞傳遞高程；通過斜井傳遞高程；通過豎井（包括鉆孔、地下車站或明挖基坑等）傳遞高程。通過洞口或橫洞傳遞高程時，可由地面向隧道中布設(shè)水準(zhǔn)線路，采用一般水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行；當(dāng)采用斜井傳遞高程時，可根據(jù)斜井的坡度和長度，相應(yīng)采用水準(zhǔn)測量或三角高程測量的方法進(jìn)行傳遞高程。這些都與地面的水準(zhǔn)測量方法類似，我們重點討論如何通過豎井（包括鉆孔、地下車站或明挖基坑等）傳遞高程。Page 48概 述高程聯(lián)系測量Page 49傳遞高程時，應(yīng)該同時使用兩臺水準(zhǔn)儀，兩根水準(zhǔn)尺和一把鋼尺進(jìn)行，測量方法如上圖所示：將鋼尺懸掛固定

17、在井口的架子上，將鋼尺另一端放入豎井中，并在該端掛一重錘（一般為10kg），并保證懸掛好的鋼尺不接觸井壁且固定不伸縮滑動。由地面和地下的兩臺水準(zhǔn)儀分別讀取臨時水準(zhǔn)點到鋼尺的高差，兩者之差就可計算出井上、井下兩臨時水準(zhǔn)點的高差值。兩井定向Page 50第三章 地下控制測量地下控制測量地下控制測量地下平面控制測量地下高程控制測量Page 51地下控制測量Page 52地下平面控制測量 地下平面控制測量的目的是以必要的精度，按照與地面控制測量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立地下控制系統(tǒng)。根據(jù)地下控制點的坐標(biāo)，就可以放樣出隧道中線及其襯砌的位置，指出隧道開挖的方向，保證隧道在所要求的精度范圍內(nèi)貫通。地下控制測量P

18、age 53地下平面控制測量 地下平面控制測量的一般規(guī)定：控制點應(yīng)根據(jù)施工方法宜埋設(shè)于隧道底板或兩側(cè)邊墻上；地下控制點的起算點應(yīng)利用直接從地面通過聯(lián)系測量傳遞到地下的近井點；從隧道掘進(jìn)開始，直線隧道每掘進(jìn)約200m或曲線每掘進(jìn)100m時應(yīng)布設(shè)控制點，直線段點間距150200m，曲線段根據(jù)曲線半徑大小間距不宜小于60m，且控制點間實現(xiàn)距隧道側(cè)壁應(yīng)大于0.5m。地下控制測量Page 54地下平面控制測量 根據(jù)隧道貫通的長度，地下控制導(dǎo)線點在隧道貫通前應(yīng)至少獨立測量三次，并應(yīng)與豎井聯(lián)系測量同步進(jìn)行。重合點重復(fù)測量坐標(biāo)值的較差應(yīng)小于 30d/D(mm)其中d為控制導(dǎo)線長度，D為貫通距離，單位均為米。

19、滿足要求后，應(yīng)取逐次平均值作為控制點的最終成果指導(dǎo)隧道掘進(jìn)，否則應(yīng)重新測量。地下控制測量Page 55對于貫通長度超過1500m的長大隧道，可以通過如下方法提高貫通精度：措施一： 將地下控制導(dǎo)線布設(shè)成網(wǎng)或邊角鎖等形式，以加強(qiáng)網(wǎng)形強(qiáng)度從而提高地下控制網(wǎng)的精度和可靠性。地下控制測量Page 56對于貫通長度超過1500m的長大隧道，可以通過如下方法提高貫通精度：措施二： 在隧道的適當(dāng)位置，加測一定數(shù)量導(dǎo)線邊的陀螺方位角，可以限制測角誤差的累積，提高控制導(dǎo)線的精度；地下控制測量Page 57對于貫通長度超過1500m的長大隧道，可以通過如下方法提高貫通精度：措施三： 對于埋設(shè)較淺的隧道，可以在隧道的

20、適當(dāng)位置，通過鉆孔將坐標(biāo)投測到洞內(nèi)；地下控制測量Page 58地下高程控制測量 地下高程控制測量的一般規(guī)定：地下高程控制點的起算點應(yīng)利用直接從地面通過聯(lián)系測量傳遞到地下的近井點；高程控制點可利用地下導(dǎo)線點，必要時宜按照每100200m埋設(shè)一個。地下高程控制測量應(yīng)與平面控制測量同步進(jìn)行，并應(yīng)在隧道貫通前至少進(jìn)行三次。重復(fù)測量高程點間高程差應(yīng)小于5mm，滿足要求后取逐次平均值指導(dǎo)隧道掘進(jìn)，否則重新測量。地下控制測量礦山法隧道洞內(nèi)控制測量的特點：礦山法主要是用鉆眼爆破方法開挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開拓巷道的方法，故名。由于絕大多數(shù)礦山法隧道在初期支護(hù)后都要進(jìn)行二次襯砌，因此，

21、洞內(nèi)的控制測量也要相應(yīng)分為初支和二襯兩道程序分別進(jìn)行。這是礦山法隧道有別于盾構(gòu)隧道最大的特點。由于二襯施工的要求精度相對于初支階段較高，并且二襯一旦完成后對隧道凈空調(diào)整的余地就非常有限了。因此，一般情況下要求在隧道貫通以后，以貫通平差后的地下控制點作為二襯施工的測量依據(jù)。如果在隧道貫通前必須進(jìn)行二襯施工，應(yīng)加強(qiáng)初支階段的測量精度，并應(yīng)預(yù)留不小于150m長度的隧道不得進(jìn)行二襯施工，作為貫通誤差的調(diào)整段。Page 59地下控制測量Page 60地下導(dǎo)線測量地下控制測量Page 61地下導(dǎo)線測量地下控制測量Page 62地下導(dǎo)線測量地下控制測量Page 63地下導(dǎo)線測量地下控制測量盾構(gòu)法是暗挖法施工

22、中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。Page 64地下控制測量Page 65地下控制測量盾構(gòu)法施工隧道內(nèi)控制測量的特點：特點一：由于盾構(gòu)管片隨著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)隨之安裝完成，因此，洞內(nèi)的控制點可以埋設(shè)于成型后的管片側(cè)壁或底板上，不需要分兩次埋設(shè)；特點二：由于管片后要進(jìn)行注漿，管片在盾構(gòu)掘進(jìn)后一段時間內(nèi)仍處于不穩(wěn)定期，埋設(shè)的測量控制點可能會發(fā)生變化。Page 66兩井定向Page 67第四章

23、暗挖隧道施工測量第一節(jié).礦山法隧道施工測量Page 68第四章 暗挖隧道施工測量第四章 暗挖隧道施工測量礦山法隧道施工測量的一般規(guī)定：隧道線路中心線測設(shè)應(yīng)利用地下平面及高程控制點作為起算點；隧道每掘進(jìn)3050m應(yīng)重新標(biāo)定中線和高程控制線，并且標(biāo)定后要進(jìn)行及時檢查；采用激光指向儀指導(dǎo)隧道掘進(jìn)時，激光指向儀安置的位置和光束方向應(yīng)根據(jù)中線和高程控制線設(shè)定，并且距離開挖掌子面不小于30m；采用噴錨構(gòu)筑法施工時，宜以中線為依據(jù)，安裝超前導(dǎo)管、管棚、鋼拱架和邊墻格柵以及控制噴射混凝土支護(hù)的厚度，其測量誤差應(yīng)控制在20mm；每掘進(jìn)一定距離，應(yīng)該及時檢核隧道的中心線與設(shè)計值的偏差。Page 69暗挖隧道施工測

24、量礦山法隧道斷面測量：礦山法隧道開挖過程中，要嚴(yán)格控制控制隧道的開挖方向（包括平面與高程）并要進(jìn)行開挖邊線的放樣及超欠挖檢核。Page 70第二節(jié).盾構(gòu)法隧道施工測量Page 71第四章 暗挖隧道施工測量暗挖隧道施工測量盾構(gòu)隧道施工測量的主要內(nèi)容和一般規(guī)定：盾構(gòu)始發(fā)前，洞門鋼環(huán)、線路中線、反力架及導(dǎo)軌的測定；盾構(gòu)始發(fā)前，盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整與檢核，其中人工測量與盾構(gòu)機(jī)自身導(dǎo)向系統(tǒng)兩種方法應(yīng)相互校核。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)主要包括平面偏差、高程偏差、俯仰角、方位角、滾轉(zhuǎn)角和切口里程；Page 72暗挖隧道施工測量盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)主要的測量要素是盾構(gòu)位置和盾構(gòu)姿態(tài)，目前主要分為陀螺儀導(dǎo)向系統(tǒng)和激光導(dǎo)向系統(tǒng)，其中尤其以激

25、光導(dǎo)向系統(tǒng)使用較為普遍。激光導(dǎo)向系統(tǒng)能自動精確測定盾構(gòu)的三維空間位置和掘進(jìn)方向, 它還給出盾構(gòu)偏離設(shè)計中線的所有必要的導(dǎo)向信息, 計算機(jī)屏幕可顯示 。總體可分為四種：PPS導(dǎo)向系統(tǒng) 、TACS隧道導(dǎo)航系統(tǒng) 、SLS-T隧道導(dǎo)向系統(tǒng) 、ZED隧道導(dǎo)向系統(tǒng) 。下面以VMT公司的SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹：Page 73盾構(gòu)機(jī)自動導(dǎo)向系統(tǒng)的測量方法與過程暗挖隧道施工測量SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)由激光測站（自動全站儀）、激光目標(biāo)靶（ELS）、計算機(jī)隧道掘進(jìn)軟件、供電系統(tǒng)（俗稱黃盒子）四部分組成。（1）帶有自動照準(zhǔn)功能的自動全站儀，也稱“測量機(jī)器人”Page 74SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要部件全站

26、儀（Leica TCA1103）可以自動測量角度（包括水平和垂直）和距離的測量儀器，并能發(fā)射出可見的紅色激光。暗挖隧道施工測量Page 75SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要部件（2）激光目標(biāo)靶ELSELS激光靶是一臺智能的傳感器，用來接收激光束，用它來決定入射點的水平和垂直方向。坡度和旋轉(zhuǎn)由該系統(tǒng)內(nèi)的傾斜儀測量，偏角由ELS上的激光器的入射角確認(rèn)。參考平面上布滿了感應(yīng)元器件，可以傳遞入射角的上下傾角、左右傾角和入射點相對于ELS靶中心線的旋轉(zhuǎn)角。由于ELS靶固定于盾構(gòu)機(jī)的機(jī)身內(nèi)，其與盾構(gòu)機(jī)軸線的關(guān)系和參數(shù)位置是確定的，因此可以根據(jù)對ELS的測量結(jié)果計算出盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。暗挖隧道施工測量（3）供電系統(tǒng)（

27、黃盒子） 黃盒子是為全站儀和激光器供電，保證計算機(jī)與全站儀直接的通信與數(shù)據(jù)傳輸。（4）計算機(jī)及隧道掘進(jìn)軟件 SLS-T軟件是自動導(dǎo)向系統(tǒng)的核心，他從全站儀和ELS等設(shè)備接收數(shù)據(jù)，計算盾構(gòu)機(jī)的位置，并用圖表和數(shù)字兩種形式顯示在計算機(jī)屏幕上。（5）電纜卷筒 當(dāng)盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)時，全站儀與盾構(gòu)機(jī)上的設(shè)備的間距會逐漸增大，因此需要帶有滾動裝置的電纜卷筒。Page 76SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要部件暗挖隧道施工測量Page 77SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)工作原理由全站儀發(fā)射出的可見激光束照射到ELS靶上，光束相對于靶的位置已精確測定，水平角是由射入ELS的激光入射角決定的。在ELS靶內(nèi)安裝有一個監(jiān)測ELS靶傾

28、角和轉(zhuǎn)角的雙軸傳感器，可以分別測出ELS靶的上下傾角、左右傾角和入射點相對于ELS靶中心線的旋轉(zhuǎn)角。全站儀到ELS的距離由全站儀自身測量得出。這樣，當(dāng)測站三維坐標(biāo)與后視三維坐標(biāo)確定后，ELS靶的空間位置就確定了。根據(jù)ELS與盾構(gòu)機(jī)的軸線關(guān)系就可以計算出盾構(gòu)機(jī)的相關(guān)位置參數(shù)了。然后，再把隧道的設(shè)計軸線（隧道中心線）輸入到掘進(jìn)軟件中，就可以動態(tài)的顯示出盾構(gòu)機(jī)主機(jī)與隧道中心線的關(guān)系了。暗挖隧道施工測量Page 78SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)工作過程隧道內(nèi)的地下控制導(dǎo)線是指示盾構(gòu)掘進(jìn)的測量基準(zhǔn),控制導(dǎo)線點隨著盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)延伸?？刂茖?dǎo)線點通常建立在管片的側(cè)面儀器臺上或右上側(cè)頂上的吊籃上,并采用強(qiáng)制歸心標(biāo)志,

29、測量時,全站儀自動測出測站與ELS之間的距離、方位角和垂直角,從而計算出盾構(gòu)機(jī)的各種姿態(tài)參數(shù)。暗挖隧道施工測量Page 79SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)工作過程 盾構(gòu)機(jī)每推進(jìn)一環(huán),隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)從盾構(gòu)機(jī)自動控制系統(tǒng)獲得推進(jìn)油缸和鉸接油缸的油缸桿伸長量的數(shù)值,并依次計算出上一環(huán)管片的管環(huán)平面位置和姿態(tài)。同時綜合考慮被手工輸入激光導(dǎo)向系統(tǒng)的盾尾間隙等參數(shù),計算并選擇這一環(huán)適合拼裝的管片類型。 這些測量數(shù)據(jù)大約每秒鐘兩次由通信電纜傳輸至計算機(jī)。通過計算并與隧道設(shè)計軸線比較,得出盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài),并將各項偏差值顯示在屏幕上。操作者就可以依次來調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的姿態(tài),使盾構(gòu)機(jī)的軸線接近隧道的設(shè)計軸線,這樣盾構(gòu)

30、機(jī)軸線和隧道設(shè)計軸線之間的偏差就可以始終保持在一個很小的數(shù)值范圍內(nèi)。在盾構(gòu)掘進(jìn)時只要控制好盾構(gòu)姿態(tài),盾構(gòu)機(jī)就能精確的沿著隧道設(shè)計軸線掘進(jìn),保證隧道能順利準(zhǔn)確的貫通。暗挖隧道施工測量Page 80SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)工作過程暗挖隧道施工測量Page 81SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)TBM坐標(biāo)系統(tǒng) TBM坐標(biāo)系在盾構(gòu)機(jī)水平放置且未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下,以盾構(gòu)機(jī)刀頭中心前端切點為原點,以盾構(gòu)機(jī)中心縱軸為X軸,由盾尾指向刀頭為正向,以豎直向上的方向線為Z軸,Y軸沿水平方向與X、Z軸構(gòu)成左手系。 TBM坐標(biāo)系是連同盾構(gòu)機(jī)一起運(yùn)動的獨立直角坐標(biāo)系。盾構(gòu)機(jī)尾部中心參考點、盾構(gòu)機(jī)棱鏡等相對盾構(gòu)機(jī)的位置都以此系坐標(biāo)表示

31、,這些坐標(biāo)在盾構(gòu)機(jī)出廠時就測定給出了。暗挖隧道施工測量Page 82SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)激光全站儀的搬站 盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)時的姿態(tài)控制是通過全站儀的實時測設(shè)ELS的坐標(biāo),反算出盾構(gòu)機(jī)盾首、盾尾的實際三維坐標(biāo),通過比較實測三維坐標(biāo)與設(shè)計三維坐標(biāo),從而得出盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)。 激光全站儀的位置不能與ELS靶距離太長,在曲線上一般為5080 m,這樣隨著盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn),每隔一定的距離就必須進(jìn)行激光站的移站，這是盾構(gòu)隧道測量的重要內(nèi)容之一。 暗挖隧道施工測量Page 83SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)激光全站儀的搬站 激光站的支架采取強(qiáng)制對中,以減少儀器對中誤差，托架安裝位置一般為隧道右側(cè)頂部不受行車影響和破壞地方。安

32、裝時，必須用水平尺大致調(diào)平托架底板，然后將其固定后就可以安裝全站儀或前視棱鏡了。 移站過程中，通過隧道內(nèi)的控制點測出新裝托架的三維坐標(biāo)，然后將全站儀置于托架上，并固定好黃盒子給全站儀供電，手動將全站儀瞄準(zhǔn)后視控制點，然后在主控室內(nèi)軟件中輸入置鏡點和后視點三維坐標(biāo)就可完成激光全站儀的搬站定位工作了。暗挖隧道施工測量Page 84盾構(gòu)管片檢測 盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，要嚴(yán)格控制管片的姿態(tài)，使其不出現(xiàn)大的錯臺，與設(shè)計軸線偏差滿足規(guī)范要求（地鐵要求橫向偏差50mm），并且應(yīng)保證管片拼裝后的橢圓度（一般控制在0.5%以內(nèi)）。目的與要求：暗挖隧道施工測量Page 85盾構(gòu)管片檢測 管片的檢測方法有很多，根據(jù)作業(yè)方

33、法的不同主要包括如下幾種：檢測方法：一、水平尺測量：根據(jù)盾構(gòu)隧道凈空大小制作相應(yīng)長度的水平尺，精確將水平尺分中后將反射貼片中心線對準(zhǔn)水平尺中間線，這樣當(dāng)水平尺平放于管片上且水泡居中后，反射貼片的中心線就是隧道的實際中線。 并且，根據(jù)水平尺的長度可以計算出反射貼片中心點到隧道中心線的高差。這樣就可以通過直接測量反射貼片的中心點得出隧道中心的三維坐標(biāo)了。 暗挖隧道施工測量二、多點擬合圓心的方法： 在管片環(huán)中均勻選取68個位置，通過控制點直接測得這些位置點的三維坐標(biāo)，然后將這些坐標(biāo)輸入程序中或展點到CAD圖中，可以模擬出實際的圓形和圓心。Page 86第三節(jié).貫通測量Page 87第四章 暗挖隧道施工測量暗挖隧道施工測量Page 88貫通測量隧道貫通后，應(yīng)及時進(jìn)行貫通誤差的測定，貫通測量的目的和內(nèi)容就是測定隧道的橫向、縱向和豎向三個方向貫通誤差的過程。而貫通誤差是評定隧道施工質(zhì)量的一項最重要的指標(biāo)，并且也是線路中線調(diào)整的依據(jù)。暗挖隧道施工測量Page 89貫通測量