盾構施工測量與施工監(jiān)測

1、盾構施工測量與施工監(jiān)測第一節(jié) 地面測量控制網(wǎng)地面控制測量的主要任務是建立合適的測量控制系統(tǒng)，提 供可靠的平面控制點。施工前，對與本工程有關的地面主控網(wǎng) （GPS 網(wǎng)、精密導線網(wǎng)、精密水準網(wǎng)）進行局部檢測，檢測范 圍應包括本隧道工程及貫通工程采用的控制點。在地表應進行 中線及縱斷面測量，必須設置可作為此類測量基準的基準點。 建立本工程所需控制點與貫通工程所需控制點之間的直接聯(lián) 系。根據(jù)隧道長度及地形條件等建立基準點，基準點應設在方 便使用且不受變形影響的地點并充分加以保護，且易于檢測和 復原。并進行定期檢查。中心線測量宜采用直線視準方式。由 于構造物等的制約，不能采用直線視準時，應從導線網(wǎng)來設定

2、 中心線。為地面隆陷觀測、地面建筑物及地下管線保護等目的， 在地面按設計圖根據(jù)精度要求，放樣線路中線，測定線路縱斷 面。第二節(jié) 豎井聯(lián)系測量聯(lián)系測量包括方向傳遞、坐標傳遞及高程傳遞等內(nèi)容。對于盾 構法隧道工程，聯(lián)系測量是通過施工豎井將方位、坐標及高程 由地面上的控制點傳遞至地下控制導線點及地下水準點，從而 組成地下控制測量的起算點。1 、坐標及方位導入聯(lián)系測量由于受豎井長度、深度等因素影響，是測量誤差的主 要來源。聯(lián)系測量的方法主要有：一井定向、陀螺定向及直接 導入。為提高聯(lián)系測量精度，采取了兩項措施：在近井點及地下導線點建立強制對中點，即在豎井圈梁及隧道內(nèi)固定的位置安置強制對中設備。強制對中

3、設備為一中 間有螺孔的圓形鐵盤，將鐵盤直接焊接到預埋的鋼管上，并使 其基本保持水平。測量時，將測量儀器直接置于鐵盤上，用螺 拴緊固，不必對中，只進行精平，即可進行測量工作。地下導 線起點的強制對中與近井點強制對中設備基本相似，不同之處 是制作特殊的鐵盤架，使鐵盤能夠方便地緊固于隧道砌塊上。適當增加后視邊長度，減小對中誤差。聯(lián)系測量還可采 用幾何定向法 （ 一井定向 ） 或陀螺定向法。幾何定向法由于操作 起來比較繁瑣，定向精度也受到很大的限制；陀螺經(jīng)緯儀定向 技術雖然是一種可靠且又有發(fā)展前途的定向測量手段，但在使 用陀螺經(jīng)緯儀定向測量時，盾構法隧道施工環(huán)境可能會由于電 磁等因素對陀螺定向精度產(chǎn)生

4、影響。故在聯(lián)系測量時，如具備 直接導入坐標的條件，則宜采用直接導入坐標。注：每次定向 測量至少應觀測兩次以上獨立成果并結合實際情況綜合分析與 處理，減少測站和目標的偏心誤差；每條隧道的貫通，應在盾 構始發(fā)前、初始掘進 50-100m 途中及距貫通面約 100m 時各進 行一次定向測量；采用幾何定向手段傳遞方位，可將地面控制 點的坐標聯(lián)測到地面測點上，然后用方向傳遞的觀測成果計算 井下控制點坐標。2、高程傳遞 高程傳遞一般采用懸掛卷尺法，即將銅卷尺懸掛于豎并內(nèi)，配 備標準拉力，地面、地下兩臺水準儀同時觀測。導入時，改變 儀器高或適當錯動鋼卷尺，獨立觀測 2 至 3 次，并對觀測成果 進行尺長改正

5、和溫度改正。高程傳遞方法注：在盾構始發(fā)前、 初始 50-100m 途中及距貫通面約 100m 時各傳遞一次高程。第三節(jié) 地下導線測量1、井下導線測量 地下導線測量的目的是以必要的精度按照與地面控制測量統(tǒng)一 的坐標系統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)。根據(jù)地下導線的坐標，即 可放樣出隧道軸線，指導盾構掘進方向，確保盾構沿理論軸線 跟蹤。地下導線的起始點通常設在隧道襯砌的上弦位置，這些 點的坐標是由地面控制測量測定的。隧道施工過程中所進行的 地下導線測量與一般地面上的導線測量相比較，具有以下一些 特點：地下導線系隨著盾構掘進而向前延伸，因此，只能敷設 支導線，而不是將整條導線一次測定完畢。根據(jù)支導線敷設規(guī) 定

6、只能支兩至三個支點，否則，支導線終點的自由度太大，點 位誤差大，為此，支導線只能用重復觀測的方法進行檢核。此 外，導線是在隧道施工過程中進行，測量工作時斷時續(xù)，所隔 時間的長短，取決于盾構掘進速度。地下導線系在隧道內(nèi)敷設，其形狀直伸或曲折完全取決 于隧道的形狀，沒有選擇的余地。隧道內(nèi)光線暗淡，通視困難， 加上氣流和旁折光等因素影響，對測角和量邊精度影響甚大。 當我們采用直伸等邊導線測角時，照準目標不調焦，通過減少 調焦來提高測角精度；地下導線是先敷設精度較低的施工導線，然后再敷設精 度較高的基本導線。布設地下導線時，為確保盾構在土層中掘 進姿態(tài)的正確性，導線點應滿足必要的精度與一定的密度，為

7、了減少兩者在敷設時的矛盾，通常采用分級布設的方法，即施 工導線、基本導線和主要導線。施工導線 :盾構出洞后向前掘進時，用以進行放樣而指引盾構掘進的 導線測量。施工導線邊長為 2550m。基本導線 :當掘進 100 200m 時，為了檢查隧道軸線與設計軸線是否 相符合，必須選擇部分施工導線點敷設邊長較長（50 100m）、精度要求較高的基本導線。當隧道長度大于 1km 時，基本導線 將不能保證應有貫通精度，這時就要選擇一部分基本導線點來 敷設主要導線。主要導線的邊長為150350m最后一個導線點 離開貫通工作面的距離不應過大， 一般為6080m,導線點的編 號應按照有關技術規(guī)范，盡量做到號碼簡單

8、又能按次序排列， 使用方便，利于尋找，便于分析。因為地下導線是布設成支導 線的形式，而且每測一個新點 （ 放樣一個觀測臺 ） 中間要隔一段 時間，這樣就需要在每次測定新點時，將以前的點子進行檢核 測量，不論是直線或曲線，都必須對角度、邊長進行檢核測量， 根據(jù)檢核測量的結果，證明標志 （ 觀測臺 ）沒有發(fā)生變動，就將 各次觀測的結果取平均值，如果證明標志 （ 觀測臺 ）有變動，則 應根據(jù)最后一次觀測的結果進行計算。2、地下水準測量 地下水準測量的目的是為了在地下建立一個與地面統(tǒng)一的高程 系統(tǒng)，以作為隧道施工放樣的依據(jù)，保證隧道在豎向的正確貫 通。地下水準測量應以豎井地面水準點的高程作為起始依據(jù)，

9、通過豎井將高程傳遞到井下，然后測定隧道內(nèi)各水準點的高程，作 為測定盾構在土層中的高程姿態(tài)依據(jù)。根據(jù)隧道施工的情況， 地下水準測量具有以下特點：水準路線一般與地下導線測量的線路相同， 在隧道貫通之前， 地下水準路線均為支水準路線，因而需要用往返觀測及多次觀 測進行檢核。通常利用地下導線點作為水準點，也可將水準點設定在上弦 右側螺絲孔位上。隧道施工中，地下水準線路是隨盾構掘進的進展而增長的。 為滿足施工放樣要求，一般先測設精度較低的臨時水準點，然 后，再測設較高精度的永久水準點。永久水準點間距一般以 200350m 為宜。地下水準測量作業(yè)方法常采用中間法進行測 定。由于隧道內(nèi)光線暗淡，通視條件差，

10、儀器到水準尺的距離 不宜選大，并用目估法使其相等 （ 前距等于后距 ） ，每個測站應 在水準尺黑紅面上進行讀數(shù)，若使用單面水準尺，則應用兩個 儀器高進行觀測。由水準尺兩個面或兩個儀器高所求得的高差 的差值不應超過土 3mm由于隧道內(nèi)受施工影響，地下水準路線 可采用空中水準路線法進行，即用掛鉤將水準尺吊在上弦右側 上自成垂直，不需要測量人員扶尺。為檢查地下水準點標志穩(wěn) 定性，應定期地根據(jù)地面水準點進行重復的水準測量，將所測 得的高差成果進行分析比較。根據(jù)分析的結果，若水準標志無 變，則取所有高差的平均值作為高差成果，若出現(xiàn)水準標志變 動，則應取最近一次測量成果。影響盾構貫通誤差的主要來源及應對措

11、 施盾構軸線的控制是盾構隧道施工中一項關鍵技術，精 心掌控好盾構的推進軸線，是保證盾構法施工工程質量和隧 道順利貫通的先決條件。盾構隧道內(nèi)施工控制測量不同于地 表建筑物（如房建、橋梁等）的控制測量。在房建、橋梁控制 測量工作中，所測成果可在相同時間段內(nèi)采用不同的測量方 法和手段進行檢核，能夠及時發(fā)現(xiàn)所測成果精度高低和正確 與否。而隧道控制測量成果的精度，貝泌須等到全隧貫通后 方能得到驗證。可以說隧道貫通誤差的大小是檢驗隧道內(nèi)外 控制測量質量精度高低的重要標準之一。下面就影響盾構隧道貫通誤差的幾個主要誤差來源及其針對幾個主要誤差 來源的解決措施作相應的淺析。1、影響盾構隧道貫通誤差的幾個主要來源

12、在盾構法施工的隧道中，影響隧道貫通誤差主要來源于以下幾個方面：地面控制測量引起的橫向誤差；盾構始發(fā)井與接收井聯(lián)系測量誤差；盾構始發(fā)井與接收井洞門中心測量誤差；盾構初始姿態(tài)的定位測量誤差；地下導線傳遞過程中的測量誤差。2、對影響盾構隧道貫通誤差來源的解決 方案在測量工作的實施中，針對影響盾構隧道貫通誤差的幾 個主要誤差來源，除加強和提高測量人員技術熟練程度、使 用高精度等級測量儀器外，主要應用了以下幾種方法：合理優(yōu)化水平控制網(wǎng)，提高地面控制測量精度對于地面控制測量引起的橫向誤差，比較有效的方法是 對網(wǎng)形進行合理的優(yōu)化。在工程控制網(wǎng)的技術設計中，首先 應考慮的是控制網(wǎng)的精度指標，其次才是網(wǎng)的費用指

13、標。盾 構隧道工程的控制網(wǎng)，是由業(yè)主提供的。而在業(yè)主提供的控 制中，由于在布設時和布控后隨著周圍環(huán)境的變化及測量使 用的儀器不同等，施工單位在使用業(yè)主提供的控制網(wǎng)時，一 般都需對網(wǎng)點進行增設加密，形成有利的閉合檢核條件，從 而保證地面控制網(wǎng)的精度指標。使用多種測量方法，減小豎井聯(lián)系測量誤差盾構始發(fā)井和接收井處豎井聯(lián)系測量，以住因考慮多是 短邊傳遞坐標方位角，在規(guī)范中聯(lián)系測量允許誤差為土 20mm而盾構隧道設計要求隧道的最終貫通誤差應為土50mm此時豎井聯(lián)系測量誤差所占整個隧道的貫通誤差的比 例就比較大。因此，豎井聯(lián)系測量的精度必須提高，才能更 加有利于保證隧道內(nèi)導線的精度。目前比較有效的方法是

14、在 豎井處的聯(lián)系測量使用紅外線鉛垂儀豎井投點、吊鋼絲測量 聯(lián)系三角形和增設陀螺定向。雖然幾種方法的工作量和成本 都比短邊直接傳遞要大得多，但幾種方法均比短邊直接傳遞 的精度要高，更有利于保證隧道內(nèi)導線傳遞的精度和隧道最 終的貫通技術指標要求。采用不同的方法，精測盾構隧道洞門鋼環(huán)中心坐標關于盾構隧道的始發(fā)井和接收井洞門，俗稱之為進洞出 洞。對于盾構進出洞洞門，目前長三角地區(qū)定義為：盾構始 發(fā)井處洞門為出洞，盾構接收井處洞門為進洞，因其主要是 把豎井看作洞而言。其他地區(qū)對于隧道進出洞的定義或許有 異，在些不作多述。對于盾構進出洞洞門鋼環(huán)中心坐標的測量，比較直接的方法是鋼環(huán)分中法，能較快找出圓心測出 洞門中心坐標。還可測量鋼環(huán)圓弧上多個點的坐標進行擬合求出圓心坐標，用兩種測量方法進行對比，既能相互復 核測量成果，也可提高洞門中心坐標成果的精度。人工測量與自動測量系統(tǒng)比較，精確測出盾構中心首尾坐標盾構機定位后姿態(tài)的測量，最直觀的是盾殼分中法。利 用盾殼分中法計算盾構中心坐標，由于在盾構的組裝過程 中，難免有誤差的存在，盾殼分中測量歸算到盾構中心后必 然存在誤差。精度較高的方法是在盾構內(nèi)選擇一些特征點進 行測量，通過這些特征點與盾構機固定的幾何關系，能更精 確地求出盾構機中心的首尾坐標，從而提高盾構始發(fā)姿態(tài)的 精度。設置強制歸心標、勤測勤量、增