6、盾构隧道施工测量

盾构隧道施工测量技术内容•第一部份隧道施工贯通及控制测量•总体测量方案设计•影响贯通的各环节精度控制•贯通测量的注意要点•第二部份盾构施工中的导向控制盾构导向系统简介盾构机姿态测量方法导向测量过程中的注意事项第一部份：隧道施工贯通及控制测量•总体测量方案设计•影响贯通的各环节精度控制•贯通测量的注意要点盾构施工测量内容•隧道施工的最终精度是否满足要求取决于以下三大因素:•地面测量的质量•隧道导线以及从地面转向隧道的联系测量的质量•隧道掘进过程中的导向。•任何一个盾构测量项目的工作都是围绕这三大要素来展开。从测量方案的制定到测量过程的实施都是为了如何保证三大要素的质量来最终保证隧道施工的精度。•地铁施工测量按服务性质分类可以分为施工控制测量、细部放样测量（铺轨基标测量）、竣工测量和其它测量等作业。•施工控制测量可分为三部分：•1地面控制测量：维护施工期间地面的平面、高程主控制网完整，维持其可靠、可用；为施工方便加密地面控制点（包括地面工程、明挖工程的地面中桩）并维持其可靠、可用。••2联系测量：明挖工程投点、定向，暗挖工程竖井投点、定向,向地下传递高程。•3地下控制测量：明挖地下中桩体系控制测量，暗挖地下主导线控制测量，明、暗挖工程地下主水准网控制测量，进行分段贯通测量，平差地下平面、高程主控制网，照顾各段工程间的衔接。贯通后平差确定地下主控制网的坐标、高程。••细部放样工作包括两部分：•1建筑物、构筑物的结构和装修工程放样，设备、管网安装工程放样，包括暗挖法中为施工导向，盾构机定位、纠偏和装配式衬砌的拼装等要求而进行的测量作业。•2精确铺轨要求的测量作业。重点是控制铺轨基标测设来保证轨道的设计位置和线路参数，同时亦保证行车隧道的限界要求。•竣工测量主要包括与线路相关的线路结构竣工测量、线路轨道竣工测量、沿线设备竣工测量以及地下管线竣工测量等。•其他测量作业是指为工程前期、后期工作，为工程措施服务的测量作业和控制施工影响的地上、地下及周围建筑物的变形观测等测量作业。••盾构施工测量的主要内容：•地面测量控制网的交接桩。地面测量控制网点复核及加密。贯通测量技术方案的制订。联系测量。地下控制测量（地下主控导线测量、施工导线测量）。盾构机的导向测量。竣工测量等等。总体测量方案设计•什么叫贯通误差?•贯通误差：地铁的贯通测量是指盾构从始发井始发沿设计线路方向和坡度到达预留洞门贯通。此时盾构中心与预留洞门中心的偏差即为贯通误差。贯通误差包括测量误差和施工误差两部份。总体测量方案设计•为什么要进行贯通测量方案设计？•地铁隧道的贯通施工影响环节多。其影响因素主要有：•1、地面控制测量误差•2、竖井联系测量误差•3、地下导线测量误差•4、贯通处洞门中心坐标测量误差•5、盾构姿态的定位测量误差•由于每一个工程项目的具体条件不一，正确地设计和分析、评估预控各测量环节的精度，对项目进行总体测量设计是十分必要的。贯通测量误差分布示意图贯通点洞门测量误差地下导线测量误差联系测量误差地面控制测量误差总体测量方案设计•一、施工测量质量管理目标和基本质量指标(GB50308-1999)•(1)质量指标：在任何贯通面上，地下测量控制网的贯通误差，横向中误差不超过±50mm，竖向中误差不超过±25mm。•(2)确保全线按设计要求准确就位，在线路上不产生由于施工控制测量、放样测量的误差而引起修改线路设计。总体测量方案设计•总体测量方案设计的内容•(1)工程情況的概述。•(2)地面控制测量測量方法•(3)联系测量方法•(4)地下导线的布设及测量•(5)貫通點的誤差預計。•平面测量的误差分配•M²=M1²+M2²+M3²+M4²+M5²•M:贯通面的横向中误差•M1地面控制测量引起的横向中误差•M2联系测量中误差•M3地下导线测量中误差•M4贯通面洞门测量误差•M5盾构姿态的定位测量误差•根据经验：各种误差对横向贯通精度的影响采用不等分配原则：设M1=m,M2=2m,M3=3m,M4=m,M5=2m各测量环节测量环节限值分配•高程测量误差分配•Mh²=Mh1²+Mh2²+Mh3²+Mh4²•Mh:高程贯通测量中误差•Mh1:地面高程测量中误差•Mh2:高程传递中误差•Mh3:地下水准测量中误差•Mh4:贯通点洞门测量中误差影响贯通的各环节精度控制•地面控制测量：地面控制测量多为业主提供的高精度的GPS控制点,精密导线点,高等级水准点..线路的平面控制网一般国家二等点为起算点,沿地铁线路加密布设城市C级GPS平面控制网,在GPS平面控制网的基础上布设精密导线网.GPS网和精密导线网的主要技术要求:•C级GPS网的主要技术要求:卫星高度角有效观测卫星总数观测时段数时段长度（min）数据采样间隔（s）最弱边相对中误差最弱点点位中误差（mm）相临点的相对点位中误差（mm）≥15°≥6≥2≥9015∽60≤1/90000≤12≤10n平面控制测量（精密导线网）主要技术要求如下：平均边长(m)导线总长(km)每边测距中误差(mm)测距相对中误差测角中误差()测回数方位角闭合差()全长相对闭合差相邻点的相对点位中误差Ⅰ级全站仪Ⅱ级全站仪3503~5±61/60000±2.5461/35000±8注：n为导线的角度个数，Ⅰ级全站仪、Ⅱ级全站仪标称精度分别为mß=±1,mß=±2,测距：1mm±1ppm,2mm±2ppm±5√n其中：①多方向水平角观测采用全圆观测法，归零差小于6秒；②导线点只有两个观测方向时，宜采用左、右角观测，左右角平均值之和与360。的较差应小于4“；③如遇长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测；④观测竖直角不应30°；⑤开始测量前应测量大气温度、大气压等气象参数并输入全站仪，改变其气象参数。每条导线边测距应往返各测三测回，每测回三次读数，读数较差3mm往返平均值较差应小于5mm。边长理论上应作高程归化和投影改化工作；⑥一般选用TC1800一级全站仪；⑦高山、楼房顶上测量一般情况下人员分工：测站记录、观测、搬运工共三人，目标站两人。地面高程控制网应在城市二等水准点下布设的精密水准网。其中：1、车站、隧道洞口或竖井口应设置二个以上水准点2、观测方法：往测：奇数站上为：后—前—前—后。偶数站上为：前—后—后—前。返测：奇数站上为：前—后—后—前。偶数站上为：后—前—前—后。3、由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。4、视距≤60m，前后视距差≤1.0m，前后视距累计差≤3.0m5、每测站观值限差：基辅分划读数差≤0.5mm基辅分划所测高差之差≤0.7mm检测间歇点高差≤1.0mm6、测量仪器选用莱卡NA2+GPM3精密水准仪；7、测量人员一般为：地面至少4人、隧道至少6人。主要技术参数应符合以下技术要求：每千米高差中数中误差(mm)附合水准路线平均长度(km)水准仪等级水准尺观测次数往返高差、附合或环线闭合差(mm)与已知点联测附合或环线偶然中误差M△全中误差Mw平坦地山地±2±42~4DS1因瓦尺往返测各一次往返测各一次注：L为往返测段，附合或环线的路线长度（以km计）：n：为单程的测站数±8√L±2√n地面控制网•对业主提供的测量控制点首先在接桩后进行复核.复核内容包括点位可靠性,点位精度是否满足要求.点位布置是否满足本标段要求.•由于地铁地面测量控制网测量要注意的问题：地面控制点的定期复测。由于导线点的位置多数是选择在车站附近的高楼上,在施工期间，很可能会使楼房略微倾斜或沉降，从而使导线点点位移动，所以地面导线、水准点必须定期复测，作为施工方，在测量过程中，发现地面控制点点位有移动，应立即报告监理和业主，提请监理和业主复测。联系测量•联系测量的方法:地面趋近导线•地下施工控制测量应尽量从GPS点或精密导线点上引测。当通视困难时需进行地面趋近导线测量。地面趋近导线检测工作划归在施工地面加密控制点检测，其工作方法与地面加密控制点检测相同•平面联系测量方法•在竖井联系测量中，根据施工现场实际情况，平面联系测量方法主要有：•1）铅锤仪、陀螺经纬仪联合定向法，适用于各种平面联系测量。•2）导线定向测量法就是采用导线测量的方法进行定向。比较适用于盾构法施工的隧道（盾构井较大）。•3）两井定向。适合矿山法施工的隧道。•4)联系三角形定向法（一井定向）。它是一种适用比较经典的平面联系测量法。其对竖井的大小（保证钢丝间距用）有要求。投点时，悬吊2根钢丝，第一次独立测量完成后，移动钢丝，再独立进行一次，最后取两次独立测量结果的均值作为最终成果使用。•2）陀螺定向•1地面：选取地面高等级已知边的一端进行陀螺定向。先进行测前零位测量。测前零位测完后，采用逆转点法或中天法进行陀螺读数，读数中值符合有关要求后，进行测后零位测定。每条边独立陀螺定向三次，限差满足要求后，取中值作为该方向定向结果。当陀螺定向完成后，将仪器搬至高等级已知边的另一端，按照上述方法进行陀螺定向。在陀螺定向满足有关规范要求后，取两端定向的平均值作为陀螺定向成果。根据陀螺定向结果和已知边的坐标方位角可以计算陀螺仪器常数。联系测量•铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向法•1）竖井投点•组织人员进行投点架架设。投点井架架设完成后，用NL垂准仪置于投点井架上进行投点。在井上井下各投2点，每点按0°、90°、180°、270°四个方向投下四点，当投下四点构成的正方形，边长小于5mm时，取正方形对角线交点为井下投点，否则重投。量井上井下两投点间距，井上井下投点间距较差应≤1mm，否则重投。所投点应与地面控制点通视良好，利于边角测量。•2）陀螺定向•1地面：选取地面高等级已知边的一端进行陀螺定向。先进行测前零位测量。测前零位测完后，采用逆转点法或中天法进行陀螺读数，读数中值符合有关要求后，进行测后零位测定。每条边独立陀螺定向三次，限差满足要求后，取中值作为该方向定向结果。当陀螺定向完成后，将仪器搬至高等级已知边的另一端，按照上述方法进行陀螺定向。在陀螺定向满足有关规范要求后，取两端定向的平均值作为陀螺定向成果。根据陀螺定向结果和已知边的坐标方位角可以计算陀螺仪器常数。•2地下：在隧道内选取一条比较稳定的、边长较长的导线边进行陀螺定向。先在这条边的一端，依照上述办法进行定向；再搬至另一端进行定向。在陀螺定向满足有关规范要求后，取两端定向的平均值作为陀螺定向成果。定向方法和要求同地面。然后，可以根据地面陀螺测量的仪器常数和地下边的陀螺方位角计算出地下边的坐标方位角。•3）导线边角测量•在定向及投点完成后，按照四等导线对边角测量的要求进行地面和洞内导线边角测量。对竖井投点形成的空间平面夹角用陀螺定向成果及相关的导线角进行推算。使得地上导线和地下导线通过投点形成一个闭合导线或附合导线。•4）平差计算•1对于经竖井联系测量所形成的闭合导线或附合导线进行严密平差，得出地下控制点的坐标成果。•2也可以通过陀螺定向推算地下定向边的方位角，再通过地下导线测量的角度推算每一条地下边的方位角，根据投点的坐标、导线边的边长和方位角求算各个导线点的坐标。联系测量•联系三角形测量法:EDAcBabDEABCABCCCbDppmpnpKCDψABZ其中为地面GPS点或加密控制；为连接点，为两车站基线边（定向边）,为隧道内控制点，K为贯通点。EDEDCCCCCDDC、aiγΨγψΨψΨ联系测量•联系三角形测量的技术要求:其中：①每次联系三角形定向均应独立三次，取均值作为一次定向成果；②最有利联系三角形图形及注意事项：a：钢丝间距5m；b、定向角α2º（实际选点时尽量使定向角α5´；c：a/c及a´/c´的比值应1.5；d:测距宜用红外测距法，每测回读数三次；地面测回值较差≤0.5mm，地下测回值较差≤1mm。钢丝间距地上、地下测量值较差2mm；e：定向期间仪器、钢丝周围15m范围内不得有重车行驶，如遇1m/秒的气流应在通风面采取挡风措施，如遇井筒有滴水应对稳定桶加盖以防滴水冲击；f：钢丝加重前应投放信号圈检查钢丝是否处于自由状态。加重时应缓慢加重至规定的允许重量；g:确认钢丝