32-地鐵盾構(gòu)施工測量技術(shù)

PAGE1-3-２-３２地鐵工程盾構(gòu)法施工測量技術(shù)前言城市地鐵工程由于其復(fù)雜性、特殊性，測量精度要求較高。根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》（GB５0308-19９9)規(guī)定，地鐵工程地下隧道施工貫通（中)誤差橫向為５０㎜，豎向為2５㎜。這些貫通誤差是由地面GＰS控制網(wǎng)測量、地面精密導(dǎo)線網(wǎng)測量、由地面向地下傳遞的聯(lián)系測量、地下導(dǎo)線測量及洞內(nèi)外高程測量引起的誤差共同組成。貫通誤差合理配賦后作為各項測量設(shè)計的依據(jù)。盾構(gòu)施工前應(yīng)進行地面控制網(wǎng)復(fù)測，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)機坐標(biāo)系統(tǒng)的聯(lián)系后,開始掘進。掘進過程中,還需要經(jīng)常性的檢測地下控制導(dǎo)線。貫通后進行貫通測量與竣工測量。盾構(gòu)法施工測量技術(shù)地面平面控制網(wǎng)復(fù)測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),分兩級布設(shè)：首級ＧPS控制網(wǎng)和精密導(dǎo)線控制網(wǎng)。盾構(gòu)施工前應(yīng)進行地面控制網(wǎng)的全面復(fù)測,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，平均邊長1kｍ,原則上每個車站至少２個點。每個GPS點至少應(yīng)與兩個相鄰GPS點直接通視，便于常規(guī)方法檢測及使用;2)、GPS網(wǎng)最弱點點位中誤差不大于12㎜,最弱邊的相對中誤差不大于1/90000,相鄰點的相對點位中誤差１0㎜；3)、觀測要求及數(shù)據(jù)處理均按相關(guān)GPS測量規(guī)范要求進行.精密控制網(wǎng)測量導(dǎo)線控制點位布設(shè)要求精密導(dǎo)線點應(yīng)沿線路所經(jīng)過的實際地形選定,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)點網(wǎng).導(dǎo)線點點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)，點位可選在樓房上。位于車站地區(qū)的導(dǎo)線點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點通視。具體點位要求如下:點位附近不宜有散熱體、測站應(yīng)盡量避開高壓電線等強電磁場的干擾。相鄰點間的視線距離障礙物的距離以不受旁折光影響為原則。相鄰邊長不宜相差過大,個別邊長不宜短于1０0米.相鄰導(dǎo)線點間高差不宜大于２5°，特殊情況下也不宜大于30°。每個導(dǎo)線點應(yīng)保證兩個以上的后視方向,點位選擇應(yīng)能控制地鐵線路和盾構(gòu)始發(fā)、接受的車站位置，導(dǎo)線點埋設(shè)應(yīng)避開施工可能影響的范圍，導(dǎo)線點應(yīng)方便使用,利于長期保存。在盾構(gòu)始發(fā)、接受的車站工作井附近,最好將點位布設(shè)成為強制歸心標(biāo)的形式。導(dǎo)線網(wǎng)測量要求1、外業(yè)按四等網(wǎng)精度施測,可采用２″級儀器,水平角方向觀測6測回(測角精度不低于２。5″）,往返觀測距離,并加入氣象、儀器加、乘常數(shù)改正,天頂距觀測一測回。2、當(dāng)精密導(dǎo)線點上只有兩個方向時,宜按左、右角觀測，左、右角平均值之和與36０°的較差應(yīng)小于4″.3、水平角觀測遇到長、短邊需要調(diào)焦時,應(yīng)采用盤左長邊調(diào)焦,盤右長邊不調(diào)焦，盤右短邊調(diào)焦,盤左短邊不調(diào)焦的觀測順序進行觀測。４、在附合精密導(dǎo)線兩端的ＧPS點上觀測時,應(yīng)聯(lián)測兩個高級方向，若只能觀測一個高級方向，應(yīng)該適當(dāng)增加測回數(shù)。5、精密導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求應(yīng)符合表1中的規(guī)定。表１精密導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求平均邊長(m）導(dǎo)線總長度（Ｋm)每邊測距中誤差（mｍ)測距相對中誤差測角中誤差（″)測回數(shù)角度閉合差（″)全長相對閉合差相鄰點點位中誤差(mｍ）35０３～5±61/6０００0±２.56５√Ｎ1/350００±8注：N為導(dǎo)線的角度個數(shù)觀測成果處理附合導(dǎo)線或?qū)Ь€環(huán)的角度閉合差,不應(yīng)大于下式計算的值。式中：mβ－—測角中誤差(″）;n—-附合導(dǎo)線或?qū)Ь€環(huán)的角度個數(shù).導(dǎo)線網(wǎng)方位角閉合差計算的測角中誤差應(yīng)按下式計算：式中:fβ--附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線環(huán)的方位角閉合差;n-—計算fβ時的角度個數(shù)；N—-附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線環(huán)的個數(shù).精密導(dǎo)線測距邊的邊長投影改正歸化到地下鐵道交通工程線路測區(qū)平均高程面上的測距邊長度,應(yīng)按下式計算：D＝D0［1+(Ｈp-Ｈm)／Ra]式中:Ｄ0-－測距兩端點的平均高程面上的水平距離(m);Ra-—參考橢球體在測距邊方向上法截弧的曲率半徑,可取6３71000ｍＨp－-測區(qū)的平均高程（ｍ);Hm—-測距邊兩端點的平均高程(m)。平差精密導(dǎo)線應(yīng)采用嚴(yán)密方法平差，并分析點位誤差橢圓及相對點位誤差橢圓,為下一步區(qū)間測量設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).高程控制網(wǎng)復(fù)測城市地鐵工程水準(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)點的選點布設(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)點網(wǎng)。車站附近應(yīng)設(shè)置2個以上水準(zhǔn)點。精密水準(zhǔn)點應(yīng)選在離施工場地變形區(qū)外穩(wěn)固的地方，墻上水準(zhǔn)點應(yīng)選在永久性建筑物上。水準(zhǔn)點點位應(yīng)便于尋找、保存和引測。高程控制網(wǎng)的觀測精密水準(zhǔn)測量的觀測方法如下:往測:奇數(shù)站上為:后-—前——前—-后偶數(shù)站上為:前——后—-后-—前返測：奇數(shù)站上為：前——后--后－—前偶數(shù)站上為:后－-前-—前——后每一測段的往測與返測,宜分別在上午、下午進行，也可以在夜間觀測，由往測轉(zhuǎn)向返測時,兩根標(biāo)尺必須互換位置。精密水準(zhǔn)測量觀測的視線長度、視距差、視線高不應(yīng)超過表2的規(guī)定。表2精密水準(zhǔn)測量觀測的視線長度、視距差、視線高的要求(m）標(biāo)尺類型視線長度前、后視距差前、后視距累計差視線高度儀器等級視距視線長度２０米以上視線長度20米以下因瓦DS1≤60≤1≤30。5０.３精密水準(zhǔn)測量測站觀測限差不得超過表3規(guī)定。表3精密水準(zhǔn)測量的測站觀測限差(ｍm)基輔分劃讀數(shù)差基輔分劃所測高差之差上下絲讀數(shù)平均值與中絲讀數(shù)差檢測間歇點高差之差0。５0。7３。01.0精密水準(zhǔn)測量的主要技術(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)線路平均長度(ＫM)水準(zhǔn)儀等級水準(zhǔn)尺觀測次數(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聯(lián)測附合或環(huán)線平坦地±２±４２~4DS1因瓦尺往返各一次往返各一次±8√L±√N注:L為往返測段、附和或環(huán)線的路線長度（以KM計）,Ｎ為單程的測站數(shù)兩次觀測高差超限時應(yīng)重測。當(dāng)重測成果與原測成果比較，其較差均不超過限值時,應(yīng)該取三次成果的平均數(shù)。觀測成果處理每千米水準(zhǔn)測量的高差偶然中誤差應(yīng)按照下式計算：式中：M△——每千米水準(zhǔn)測量高差偶然中誤差（㎜）L——水準(zhǔn)測量的測段長度(Km）△－－水準(zhǔn)路線測段往返測高差不符值(㎜)N－-往返測的水準(zhǔn)路線的測段數(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)點作為已知點，采用強制附合平差,并應(yīng)計算每千米高差偶然中誤差、最弱點高程中誤差。聯(lián)系測量聯(lián)系測量是將地面坐標(biāo)系統(tǒng)引測傳遞到地下。主要工作包括地面趨近導(dǎo)線測量、趨近水準(zhǔn)測量，通過豎井、通道的定向測量和傳遞高程測量，地下趨近導(dǎo)線測量、地下趨近水準(zhǔn)測量．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€定向測量鉆孔投點定向高程傳遞常用方法:懸吊鋼尺(鋼絲)法水準(zhǔn)測量光電測距精密三角高程測量有關(guān)技術(shù)工藝詳見《地鐵及豎井聯(lián)系測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工藝》。盾構(gòu)機姿態(tài)測量原理盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)確定盾構(gòu)機姿態(tài)需要6個參數(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)機中心軸線和設(shè)計隧道中線在水平投影面的夾角,稱橫擺)、傾角(盾構(gòu)機中心軸線和設(shè)計隧道中線在縱向（線路前進方向）豎直投影面的夾角,稱俯仰）、旋角（盾構(gòu)機繞自身中心軸線相對于水平位置旋轉(zhuǎn)的角度,稱側(cè)滾）。這6個參數(shù)也可以用盾頭－盾尾（盾構(gòu)機軸線）三維矢量來表示。盾構(gòu)機上安裝的自動導(dǎo)向系統(tǒng),都需要確定上述6參數(shù)．不同類型的盾構(gòu)機方法各異，分全自動和半自動，但都應(yīng)該使用手動方法進行檢核,以確保盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)正確方可實施掘進操作。盾構(gòu)姿態(tài)測定方法盾構(gòu)機上都安裝有不在一個平面上的若干測量參考點,它們相對于盾構(gòu)機軸線(盾構(gòu)機坐標(biāo)系)有已知的幾何關(guān)系（坐標(biāo)），測量儀器測量獲得其坐標(biāo),通過轉(zhuǎn)換來確定盾構(gòu)機姿態(tài)參數(shù)。常用方法有:盾構(gòu)機三維坐標(biāo)一般由全站儀測定,儀器在已知三維坐標(biāo)的測站上首先后視地下控制點,然后測量前方盾構(gòu)機上的參考點,即可確定盾構(gòu)機的三維坐標(biāo);在該參考點上配激光標(biāo)靶,該標(biāo)靶能夠根據(jù)激光測量儀器射出的激光束,利用折射角和反射角來確定盾構(gòu)機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)機上安裝的測斜儀自動測量盾構(gòu)機的傾角和旋角。利用全站儀直接測量盾構(gòu)機上安裝的３個不在一個平面上的測量參考點,獲得其地面三維坐標(biāo)(X、Y、Z),通過坐標(biāo)方程解算(3個以上點可以利用平差方法)就可以直接得到盾構(gòu)機盾頭、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）,三個參考點到盾首、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)線點測得參考點的三維坐標(biāo)為（x１，ｙ1,z１）,（ｘ2,y2，z2)，(x3,y3，ｚ3)，對于盾首中心列立方程：三個未知數(shù)三個方程,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,測量了多個參考點時可以用平差的方法計算。盾構(gòu)機參考點測定如果盾構(gòu)機的測量參考點與盾構(gòu)機軸線的相對關(guān)系未知,則需要自行測定。測定盾構(gòu)機三個前視棱鏡與盾構(gòu)機軸線的相互關(guān)系,就成為盾構(gòu)前期測量中最重要、最關(guān)鍵的一步,如果相互關(guān)系測量不準(zhǔn)確，對于后期的推進測量將會造成誤導(dǎo)甚至出現(xiàn)測量事故。盾構(gòu)機軸線測定盾構(gòu)機雖然體積大，但是其制造、安裝誤差是很小的，可以將其看作一個理想的圓柱體。如圖１,在盾尾內(nèi)殼體圓弧上找到兩個等高點(可使用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀劃出水平面),兩點連線中心的坐標(biāo)即為盾尾中心平面坐標(biāo)。然后利用全站儀測量出其坐標(biāo)并測量出盾構(gòu)機的方位角,根據(jù)盾構(gòu)機的長度即可以根據(jù)坐標(biāo)正算方法計算出盾首中心坐標(biāo)。圖1盾首、盾尾中心測定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,等高點的弧長中點坐標(biāo)就是盾構(gòu)首、尾的平面坐標(biāo)。如圖2,首先找出等高點1＃、2#的弧長中點,然后找出等高點3#、4＃的弧長中點,并和1#、2＃點的中點復(fù)核比較,確認無誤后在進行下一步坐標(biāo)測量。圖2盾首、盾尾中心測定２測量出盾尾坐標(biāo)后,再測量盾構(gòu)機與始發(fā)基座接觸點的坐標(biāo),利用坐標(biāo)反算求出盾構(gòu)機的始發(fā)方位角．利用盾構(gòu)機的方位與支撐環(huán)的方位相互垂直的關(guān)系,在盾構(gòu)機內(nèi)的千斤頂支撐環(huán)上貼反射片,測量出支撐環(huán)的方位角度，來檢核該始發(fā)方位角是否正確。盾構(gòu)機參考點測定盾構(gòu)機首、尾坐標(biāo)測定后，在同一個坐標(biāo)系中再測量出各參考點的坐標(biāo),就建立起了測量參考點和盾構(gòu)機的關(guān)系，在以后的姿態(tài)測量中，只要測量參考點的坐標(biāo)，然后通過參考點和盾構(gòu)機的固定關(guān)系就可以推算出盾構(gòu)機的姿態(tài)，以指導(dǎo)掘進。盾構(gòu)機坐標(biāo)系如圖3.圖3盾構(gòu)機坐標(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)計算將計算資料存為要求區(qū)間線路平、縱斷面復(fù)核管片中心三維坐標(biāo)計算將計算資料存為要求格式通過軟件計算，生成最終計劃線數(shù)據(jù)人工計算復(fù)核重新啟動計算機檢查計劃線線形生成是否連續(xù)圖4計劃線錄入管片坐標(biāo)計算采用人工和軟件平行計算,計算完畢后將文件格式轉(zhuǎn)換成計算機軟件要求格式,然后將電子文檔拷貝到盾構(gòu)操作室電腦中,通過后處理軟件計算生成盾構(gòu)掘進計劃線，計算步驟如圖4。自動測量系統(tǒng)運行、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)。啟動盾構(gòu)測量系統(tǒng)進行調(diào)試:輸入測站點坐標(biāo)；后視點復(fù)位:全站儀自動搜索到后視控制點后,進行度盤歸零、然后測量距離，和人工測量結(jié)果相比較。參考點測量:后視點復(fù)位無誤后，進行參考點坐標(biāo)測量即盾構(gòu)姿態(tài)測量，然后和人工測量結(jié)果做比較。自動測量系統(tǒng)和人工測量結(jié)果比較無誤后,方能進行盾構(gòu)機試掘進。地下控制測量地下導(dǎo)線測量地鐵隧道地下控制導(dǎo)線是一條支導(dǎo)線,隨著盾構(gòu)機的推進而延伸。地下控制網(wǎng)是指導(dǎo)盾構(gòu)掘進的依據(jù),應(yīng)根據(jù)地下導(dǎo)線的長度、線型和貫通誤差要求進行測量設(shè)計，并經(jīng)常復(fù)測。當(dāng)區(qū)間長度超過1000ｍ時，地下導(dǎo)線可分成兩級布設(shè),即施工導(dǎo)線和基本導(dǎo)線。對于長區(qū)間(大于1500m)為提高地下導(dǎo)線的測量精度和增加可靠性,應(yīng)考慮在掘進到區(qū)間0。7倍處加測陀螺方位邊。為提高精度與加強檢核，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)線測量設(shè)計如果地下導(dǎo)線可大致布設(shè)成等邊直伸型支導(dǎo)線,則地下導(dǎo)線的測角中誤差可按下式計算：式中:mβ--地下導(dǎo)線測角中誤差（″）;m――分配給地下導(dǎo)線測量的貫通誤差（mm)；L――地下直伸導(dǎo)線邊長（m)；圖5洞內(nèi)導(dǎo)線點布設(shè)示意圖n――圖5洞內(nèi)導(dǎo)線點布設(shè)示意圖控制點點位布設(shè)地下導(dǎo)線點點位可設(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,保證點位的穩(wěn)定性。用于盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量的導(dǎo)線點通常建立在管片的側(cè)面儀器臺上和右上側(cè)內(nèi)外架式的吊籃上,儀器采用強制歸心(如圖5)。為了提高地下導(dǎo)線點的精度，應(yīng)盡量減少支導(dǎo)線點,拉長兩導(dǎo)線點的距離,并盡可能布設(shè)近乎直伸的導(dǎo)線。測量方法前后視點均采用基座置棱鏡對點，采用（標(biāo)稱精度2″，2+2ｐpm)全站儀觀測６個測回,左、右角各三測回,左、右角平均值之和與360°的差≤±4″，導(dǎo)線邊長對向觀測各２測回。為了減少儀器的偏心誤差，采取每三測回變換180°方向重新對中整平進行測量,以提高測角精度。控制導(dǎo)線復(fù)測施工控制導(dǎo)線點應(yīng)定期檢測，保證控制網(wǎng)的精度和點位的穩(wěn)定性。隧道掘進150m、隧道全長的二分之一時、隧道全長的四分之三時、和接近貫通面1５0m時必須分別進行一次包括聯(lián)系測量在內(nèi)的全面檢測．導(dǎo)線數(shù)據(jù)處理導(dǎo)線資料處理應(yīng)用軟件進行嚴(yán)密平差處理。地下高程控制測量地下水準(zhǔn)測量精度要求地下水準(zhǔn)測量使用地面精密水準(zhǔn)測量精度和方法進行施測(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以公里計算)。水準(zhǔn)點布設(shè)因環(huán)境條件狹小，運輸車輛干擾大,因此地下水準(zhǔn)點與導(dǎo)線點可以共用，也可單獨設(shè)水準(zhǔn)點。洞內(nèi)水準(zhǔn)點每2０0米布設(shè)一個點,曲線段可適當(dāng)增加一些。水準(zhǔn)復(fù)測開挖至隧道全長的1／３處時、2/3處時、貫通前5０～1０0ｍ時，按II等水準(zhǔn)精度要求進行復(fù)測,確認成果正確或采用新成果，保障高程貫通精度.管片測量橢圓度測設(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出其實際內(nèi)凈空并與設(shè)計斷面作比較,通過后處理軟件能比較準(zhǔn)確的計算出施工后的管片形狀．管片中心簡易測量法如圖6,在水平尺中點A處安置一基座并測出其三維坐標(biāo)，然后根據(jù)管片半徑和水平尺的長度計算出Ａ點到圓心O點的距離就求出了圓心O的實測三維坐標(biāo).根據(jù)實測坐標(biāo)與設(shè)計坐標(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管片測量示意圖圖6管片測量示意圖管片里程測量盾構(gòu)隧道井接頭長度要求一般在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)致管片實際里程大于設(shè)計里程.為了保證盾構(gòu)進洞時有足夠的井接頭長度，一般每150環(huán)就要進行一次管片實際里程測量。根據(jù)管片實際里程情況調(diào)整好管片與盾構(gòu)機的姿態(tài)及盾構(gòu)機自身的姿態(tài),減少糾偏楔子的數(shù)量。貫通測量地鐵盾構(gòu)隧道地下導(dǎo)線使盾構(gòu)準(zhǔn)確地沿著設(shè)計軸線開挖推進,并進入接收井的預(yù)留門洞．區(qū)間隧道的貫通測量是在已建成的兩個車站的隧道預(yù)留洞之間進行的測量。施工時，盾構(gòu)是從一個車站的預(yù)留洞推進，按設(shè)計的線路方向和縱坡,再從一個車站的預(yù)留洞中推出,這時盾構(gòu)中心和預(yù)留洞中心的偏差值，就是貫通誤差（包括測量誤差和施工誤差）.貫通誤差測定測量貫通誤差時，從始發(fā)端將地下導(dǎo)線引測到接收井的地下控制點上,平面坐標(biāo)差就是測量貫通誤差;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,進行平差計算。按附合導(dǎo)線平差后的坐標(biāo)值調(diào)整線路中線,改點后再進行中線點的檢測，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量、調(diào)整中線、測設(shè)鋪軌基標(biāo)及進行變形監(jiān)測的起始數(shù)據(jù)。如果貫通誤差超限，說明導(dǎo)線測量存在有粗差或累計誤差很大,則要再從地表聯(lián)測導(dǎo)線、在洞內(nèi)從一個車站聯(lián)測到另一個車站,找出問題，合格后再進行平差處理,并作為放樣中線的依據(jù)。此時洞內(nèi)存在調(diào)線問題,一般是保證車站中線不動,然后在洞內(nèi)進行中線調(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度等).測量人員和儀器配置主要測量人員配置序測量項目測量工程師測量技師測量工１平面控制測量1122高程控制測量12~３3管片測量12４聯(lián)系測量1１4５姿態(tài)測量(人工)12主要儀器配置主要測量設(shè)備名稱、數(shù)量及精度要求序號設(shè)備名稱規(guī)格、型號主要精度指標(biāo)數(shù)量備注1全站儀激光、自動測量系統(tǒng)2″、２mｍ+２PPm2自動測量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)量控制要點施工過程中控制測量成果的檢查和檢測為了確保隧道正確貫通和滿足設(shè)計的凈空限界，必須建立嚴(yán)格的檢查和復(fù)核制度.檢測均應(yīng)按照規(guī)定的同等級精度作業(yè)要求進行,及時提出成果報告。測量頻率:地表控制網(wǎng)一般3個月進行一次復(fù)測，聯(lián)系測量及洞內(nèi)導(dǎo)線一般在一個區(qū)間要進行５次測量。檢測地表坐標(biāo)互差≤±１2㎜、地下導(dǎo)線的坐標(biāo)互差≤±20㎜;檢測地表高程互差應(yīng)≤±3㎜、地下高程互差應(yīng)≤±5㎜;檢測地下導(dǎo)線起始邊方位角的互差應(yīng)≤±１0”。測量儀器檢校由于地鐵施工的特殊性，測量精度要求高，地下導(dǎo)線邊距離短，觀測條件差，測量期間應(yīng)特別注意測量儀器的常規(guī)項目檢校。尤其是用于安置目標(biāo)反射棱鏡的基座對中器,應(yīng)注意保護；并經(jīng)常檢查覘板正確安裝。人工測量檢核自動導(dǎo)向系統(tǒng)對于盾構(gòu)機安裝的自動導(dǎo)向系統(tǒng),應(yīng)注意人工測量檢核并及時校正.管片測量后，根據(jù)該環(huán)管片的位移并考慮其盾尾間隙值，可以推算出推進該環(huán)時的盾尾姿態(tài)并和自動系統(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系統(tǒng)與人工測量之間的誤差，一般較差在15mm以內(nèi)。在盾構(gòu)機始發(fā)時，在其千斤頂支撐環(huán)左右兩側(cè)貼反射片,并測量出反射片與盾首、盾尾的相互關(guān)系;推進過程中,人工測量出反射片的坐標(biāo)，根據(jù)其與盾構(gòu)機的相互關(guān)系可推算出盾首、尾坐標(biāo)，然后與自動系統(tǒng)所測坐標(biāo)作比較,找出兩者之間的誤差。也可以人工直接測量參考點的坐標(biāo)來進行比較。還可以通過千斤頂行程差來檢查自動系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的正確性。工程實例工程簡介上海地鐵9號線R413項目西岔道井至東岔道井區(qū)間盾構(gòu)隧道全長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。定向測量共設(shè)計了三套方案，兩套復(fù)核用．盾構(gòu)從西岔道井東工作井始發(fā),由于負環(huán)管片的影響,前期只能采用短邊導(dǎo)線出洞，負環(huán)管片拆除后,我們在東、西工作井和中板下面分別設(shè)置了四個導(dǎo)線點和地面近井點組成閉和導(dǎo)線環(huán)，通過３次測量,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次測量，其方位角與閉合導(dǎo)線法測設(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法分別投放兩個導(dǎo)線點,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)掘進至900m處時,其終端坐標(biāo)閉合差實測為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，同時也為項目部余下幾個區(qū)間掘進提供了寶貴的經(jīng)驗。盾構(gòu)機ROＢＯTEC自動測量系統(tǒng)簡介硬件組成測站全站儀一臺、后視棱鏡一個、前視棱鏡三個(一個備用）；雙向測斜儀器一臺(含傳感器）；測量黃盒子3個(分別位于測站、前視、后視，用于數(shù)據(jù)交換，其中測站和后視還兼作電源箱）;計算機一臺（在盾構(gòu)機操作室，用于測量數(shù)據(jù)處理)；數(shù)據(jù)線：eｑ\o\aｃ(○，１)三個前視棱鏡通過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,為測量系統(tǒng)提供電源。自動測量系統(tǒng)工作界面如圖7:圖7自動導(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)存儲在計算機中。全站儀測量出前視棱鏡(參考點)的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機的橫擺,通過傾斜儀測出盾構(gòu)機的俯仰、側(cè)滾,利用計算機上的后處理軟件計算出盾構(gòu)機盾首、盾尾瞬時三維坐標(biāo)，然后與設(shè)定計劃線作比較，就可得出當(dāng)前盾構(gòu)機的實際姿態(tài)。幾種盾構(gòu)自動測量系統(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)機和泥水平衡盾構(gòu)機，雖然設(shè)備選型不一樣,但是其測量方法和原理還是大同小異的．我們在施工過程中主要采用了日本小松盾構(gòu)機、法國ＦＣＢ盾構(gòu)機、德國海瑞克盾構(gòu)機、國產(chǎn)863盾構(gòu)機等四種,日本小松盾構(gòu)機配置為ＲＯＢOTEＣ自動測量系統(tǒng),上面已作介紹，下面就其它幾種盾構(gòu)機相應(yīng)配置的測量系統(tǒng)作個簡要介紹。法國FCB盾構(gòu)機和國產(chǎn)８63盾構(gòu)機沒有自己相應(yīng)的自動引導(dǎo)系統(tǒng),以前一直是采用人工測量盾構(gòu)姿態(tài)，我們引進這兩種盾構(gòu)機后采購了一套國產(chǎn)自動測量系統(tǒng)，其測量方法與原理和ＲＯBＯTEC自動測量系統(tǒng)類似，也是采用棱鏡作為參考點，其主要測量方式如下：1)本系統(tǒng)原理采用全自動跟蹤全站儀及相應(yīng)的系統(tǒng)配件,用自行開發(fā)的系統(tǒng)軟件在計算機的控制下完成盾構(gòu)實時姿態(tài)跟蹤監(jiān)測(單機模式）。由固定在兩個吊籃上的一臺自動全站儀T1和一個后視點Ba組成盾構(gòu)隧道支導(dǎo)線的基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)線，測量安置于盾構(gòu)機內(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)機切口和盾尾的特征部位中心點P01和P０2的三維坐標(biāo)(Ｘ0１、Y0１、Z０1和Ｘ０2、Y０2、Z02)。2）系統(tǒng)構(gòu)成簡單，原理易懂，設(shè)置和維護方便，確?？焖賹崟r，準(zhǔn)確測定盾構(gòu)機狀態(tài)的七個元素。一臺全站儀均與安裝于機頭內(nèi)的工業(yè)計算機(IPC)通過無線通訊(或?qū)Ｓ秒p向通訊電纜）連接。這臺全站儀的測量均由ＩPC機的控制軟件發(fā)出的指令自動進行。全站儀測量獲得的數(shù)據(jù)均傳輸?shù)絀PC機，然后由IPC機的數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)計的隧道中心軸線比較,在計算機屏幕上顯示盾構(gòu)機當(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)計值（平面線段起點里程、終點里程、L、R和縱坡變坡起點里程、終點里程ｉ、Ｒ）、機頭水平方向偏差角、機頭橫向旋轉(zhuǎn)角、機頭縱向坡度偏差和測量時間。(屏幕信息顯示如下圖二所示)德國海瑞克盾構(gòu)機配置為ＶMT公司研發(fā)的SLS—T自動引導(dǎo)系統(tǒng),該系統(tǒng)在我國已經(jīng)運用的很成熟,目前數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)從有線升級為無線傳輸，與上面兩種自動系統(tǒng)相比較還有一個最大的優(yōu)點,那就是在盾構(gòu)始發(fā)前不需要作零位測量，因為生產(chǎn)廠家在工廠里已作了嚴(yán)密的零位測量工作。下面就該系統(tǒng)作個簡單介紹:1）系統(tǒng)主要由以下四部分組成：①具有自動照準(zhǔn)目標(biāo)的全站儀。主要用于測量（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，測定水平方向和垂直方向的入射點。坡度和旋轉(zhuǎn)也由該系統(tǒng)內(nèi)的傾斜儀測量,偏角由ＥＬS上激光器的入射角確認。ＥLS固定在盾構(gòu)機的機身內(nèi),在安裝時其位置就確定了，它相對于盾構(gòu)