隧道工程隧道測量知識(shí)詳解(一套-1.ppt

盾構(gòu)法隧道施工培訓(xùn),隧道股份 盾構(gòu)公司 2006年11月,課程目錄,第一部分、測量學(xué)基礎(chǔ),一 、測量學(xué)基本概念,二 、角度測量,三 、水準(zhǔn)測量,四 、距離測量,五 、測量誤差基本知識(shí),第二部分 隧道盾構(gòu)施工測量,一 、地面控制測量,二 、施工網(wǎng)布設(shè)和近井測量（地面趨近測量）,三 、平面定向測量,四、高程導(dǎo)入測量,五、洞門測量和盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞基座放樣,六、井下控制測量,七、盾構(gòu)施工測量,八、貫通測量,九、竣工測量,十、監(jiān)控量測,十一、地鐵隧道中的軸線計(jì)算,1、地球的形狀和大小 概況：最高8843.13m ，最低深11022m，地球半徑6371km 測量學(xué)中幾個(gè)重要概念： 大地體：是靜止的平均海水面向陸地延伸，形成一個(gè)封閉 的曲面所包圍的地球形體，以此作為地球的形狀和大小的標(biāo)準(zhǔn)。 大地水準(zhǔn)面：是靜止的平均海水面，受地球重力的影響后所形成的處處與重力方向垂直的曲面。 參考橢球體：是為便于研究和測定地球的形狀和大小，而選用的與大地體相似并能用數(shù)學(xué)式嚴(yán)密表達(dá)的旋轉(zhuǎn)橢球體，稱其外表面為參考橢球面。,一 、測量學(xué)基本概念,第一部分、測量學(xué)基礎(chǔ),2、地面點(diǎn)位的確定,測量工作中，確定地面點(diǎn)的位置是將其沿鉛垂線 投影到大地水準(zhǔn)面上，投影點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的平面位置用坐標(biāo)x 、y表示，再加上地面點(diǎn)至投影點(diǎn)的鉛直距離H，就形成了表示空間位置的三維坐標(biāo)系X 、 Y 、 H.,3、高斯平面直角坐標(biāo)系,在高斯平面直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)的正負(fù)向以赤道位界，向北為正，向南為負(fù)；橫坐標(biāo)以中央子午線為界，向東為正，向西為負(fù)。,4、地面點(diǎn)的高程,絕對(duì)高程：地面點(diǎn)沿鉛垂線至大地水準(zhǔn)面的距離稱為該 點(diǎn)的絕對(duì)高程或海拔，簡稱高程，用H表示。 青島黃海水準(zhǔn)原點(diǎn)，其高程72.260m。 假定高程：地面點(diǎn)至任意水準(zhǔn)面的鉛垂距離稱假定高程或 相對(duì)高程。 高差：地面點(diǎn)的高程之差稱高差，用h表示。 hAB=HB-HA= HB-HA,5、大地水準(zhǔn)面用作水平面的限度,由于大地水準(zhǔn)面是彎曲的，在地面上測量兩點(diǎn)間的距離，投影到大地水準(zhǔn)面上的長度是弧長，需要改正才能成為水平距離。 結(jié)論1：在半徑為10Km的測區(qū)內(nèi)進(jìn)行測量工作時(shí)，可以把大地水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面。 結(jié)論2：地球曲率對(duì)高程的影響較大，即使距離較短，也要考慮其對(duì)高程的影響。,6、測量的三個(gè)要素,確定地面點(diǎn)的三個(gè)基本要素為：測量距離、角度和高差。 測量工作的程序和原則是：“從整體到局部”和“先控制后碎部”。,二 、角度測量,1、水平角和豎直角測量,角度測量包括水平角測量和豎直角測量。 水平角測量用于確定點(diǎn)的平面位置。 豎直角測量用于測定高差或?qū)A斜距離改 化成水平距離。 常用儀器 經(jīng)緯儀、全站儀,a,2、水平角測量原理,a、水平角：相交的兩條直線在同一水平面上的 投影所夾的角度。,b、原理： OA投影在水平度盤上讀數(shù)為a，OB投影在水平度盤上讀數(shù)為b。 則：,角值范圍：0360,a、定義 ：在同一豎直面內(nèi)，儀器中心至目標(biāo)的傾斜視線與水平視線所加的銳角。 角值范圍：-90 +90 視線向上傾斜， 稱仰角，為正值； 視線向下傾斜， 稱俯角，為負(fù)值。 b、原理： =水平視線讀數(shù)-目標(biāo)視線讀數(shù),3.豎直角測量原理,4、光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造,(1)基座 基座是支承整個(gè)儀器的底座。 腳螺旋用于整平儀器。,(2)照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部(水平)制動(dòng)、微動(dòng) 望遠(yuǎn)鏡(豎直)制動(dòng)、微動(dòng) 圓水準(zhǔn)器 8/2mm； 管水準(zhǔn)器30/2mm 望遠(yuǎn)鏡：倒像,2630倍 目鏡調(diào)焦，物鏡調(diào)焦， 粗瞄準(zhǔn)器，十字絲 讀數(shù)顯微鏡 , 豎盤部分 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器 復(fù)測扳手或度盤變換器,(3)水平度盤 水平度盤由光學(xué)玻璃制成 順時(shí)針0360刻度； 儀器整平，水平度盤水平； 水平度盤與照準(zhǔn)部相互脫離； 當(dāng)照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平度盤并不隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。 改變度盤位置，要使用復(fù)測 扳手或度盤變換手輪。,a、測回法：用于兩個(gè)目標(biāo)方向之間的水平角觀測。 步驟：,(1) 安置儀器于測站O點(diǎn)，對(duì)中、整平 (2)上半測回：盤左，LA LB (3)下半測回：盤右，RB RA 上半測回和下半測回構(gòu)成一測回。 (4) 若左- 右10，認(rèn)為觀測合格。此時(shí)可取,5、水平角測量,測回法觀測水平角記錄手簿,b、方向觀測法： 用于兩個(gè)以上目標(biāo)方向的水平角觀測。 (1)操作步驟： 盤左位置：瞄準(zhǔn)零方向A ，按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次照準(zhǔn)B、C、D各目標(biāo)方向，分別讀取水平度盤讀數(shù)，最后再觀測零方向A ，稱為上半測回歸零，以上稱為上半測回。 盤右位置：先照準(zhǔn)零方向A ，按逆時(shí)針方向依次照準(zhǔn)D 、C 、B 各目標(biāo)方向，分別讀取水平度盤讀數(shù)，最后再照準(zhǔn)零方向A ，稱為下半測回歸零，此為下半測回。,方向觀測法記錄手簿,(2)方向觀測法的計(jì)算：,1、水準(zhǔn)測量原理,三、水準(zhǔn)測量,利用水準(zhǔn)儀提供水平視線，讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，測定兩點(diǎn)間的高差，有已知點(diǎn)高程推求未知點(diǎn)高程。如圖：,當(dāng)a b時(shí)，hAB 為正，B高于A ； 當(dāng)a b時(shí)， hAB 為負(fù)，B低于A。,高差法：利用高差計(jì)算高程。 （安置一次儀器測定一個(gè)前視點(diǎn)高程時(shí)采用） 視線高法：利用視線高計(jì)算高程。 （安置一次儀器測定多個(gè)前視點(diǎn)高程時(shí)采用） 水準(zhǔn)測量所使用的儀器、工具：水準(zhǔn)儀 水準(zhǔn)尺 尺墊,2、水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)測量的工具及構(gòu)造,（1）、水準(zhǔn)儀的等級(jí) DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D大地測量儀器 S水準(zhǔn)儀 數(shù)字 表示儀器的精度，即每公里往、返 測得高差中數(shù)的中誤差（mm）。,（2）、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造,主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。,a、望遠(yuǎn)鏡：用來瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處的水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)；由物鏡、目鏡、十字絲分劃板、調(diào)焦透鏡、調(diào)焦螺旋組成；放大率一般為2530倍。,視準(zhǔn)軸：物鏡中心 與十字絲交點(diǎn)的連線。,b、水準(zhǔn)器 水準(zhǔn)器的作用：整平儀器，使視準(zhǔn)軸處于水平位置。 圓水準(zhǔn)器 作用：粗略整平 結(jié)構(gòu)：如圖所示 精度：一般為 8 10/2mm （氣泡中心偏離零點(diǎn)2mm所對(duì)的圓心角）,c、基座,軸座,腳螺旋,連接板,(3)、水準(zhǔn)尺和尺墊 a、水準(zhǔn)尺 塔尺 ：可以伸縮，一般全長3m、5m，用于等外水準(zhǔn)測量。 雙面尺：不可伸縮，一般全長3m，用于三、四等水準(zhǔn)測量。 銦鋼尺：不可伸縮，一般全長2或3m，用于二、三等水準(zhǔn)測量。,b、尺墊 僅在轉(zhuǎn)點(diǎn)處豎立水準(zhǔn)尺時(shí)使用， 防止點(diǎn)位移動(dòng)和水準(zhǔn)尺下沉。,（1)、一個(gè)測站的水準(zhǔn)測量工作,a、安置儀器于AB之間，立尺于A、B點(diǎn)上； b、粗略整平； c、瞄準(zhǔn)A尺，精平、讀數(shù)a， 記錄1.568m； d、瞄準(zhǔn)B尺，精平、讀數(shù)b， 記錄1.471m；,e、計(jì)算：hAB = a b = 1.568-1.471=0.115m 即B點(diǎn)比A點(diǎn)高0.115m。 hBA = hAB= 0.115m，即 A點(diǎn)比B點(diǎn)低0.115m。,3、水準(zhǔn)測量的施測方法,(2)、概念 a、測站：測量儀器所安置的地點(diǎn)。 b、水準(zhǔn)路線：進(jìn)行水準(zhǔn)測量時(shí)所行走的路線。 c、后視：水準(zhǔn)路線的后視方向。 d、前視：水準(zhǔn)路線的前視方向。 e、視線高程：后視高程+后視讀數(shù)。 f、視距：水準(zhǔn)儀至標(biāo)尺的水平距離。 g、水準(zhǔn)點(diǎn)：水準(zhǔn)測量的固定標(biāo)志。 h、 水準(zhǔn)點(diǎn)高程：指標(biāo)志點(diǎn)頂面的高程。 i、轉(zhuǎn)折點(diǎn)：水準(zhǔn)測量中起傳遞高程作用的中間點(diǎn)。,水準(zhǔn)點(diǎn),(3)、連續(xù)水準(zhǔn)測量 當(dāng)兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高差較大時(shí)，需連續(xù)安置水準(zhǔn)儀測定相鄰各點(diǎn)間的高差，最后取各個(gè)高差的代數(shù)和，可得到起終兩點(diǎn)間的高差。如圖：A、B兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間，設(shè)3個(gè)臨時(shí)性的轉(zhuǎn)點(diǎn)。 h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3 h4 =a4-b4 hAB= h1+h2+h3+h4,B,（1）、例：,注意：為保證高程傳遞的準(zhǔn)確性，在相鄰測站的觀測過程中，必須使轉(zhuǎn)點(diǎn)保持穩(wěn)定（高程不變）。,B,4、水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,水 準(zhǔn) 測 量 手 簿,四、 距離測量,兩點(diǎn)間的距離：是指該兩點(diǎn)投影到水平面上的水平距離。 量距方法：鋼尺直接量距、光電測距儀測距、光學(xué)視距法測距。,1、 光電測距儀測距,測距原理：是通過測量光波在待測距離上往返一次所需的時(shí)間t和光波傳播的速度，來確定兩點(diǎn)間的距離D的。 公式： D=1/2ct 測距儀分類：按測量時(shí)間t的不同，可分為直接求定時(shí)間的脈沖式和間接求定時(shí)間的相位式。,五、測量誤差基本知識(shí),a. 定義：對(duì)未知量在觀測過程中所產(chǎn)生的誤差稱為測量誤差。 b.觀測條件：是指觀測時(shí)的三個(gè)方面因數(shù)稱為觀測條件，例如：儀器精度、觀測者的技術(shù)水平和外界自然條件。 c.等精度觀測與不等精度觀測：觀測條件相同時(shí)所進(jìn)行的觀測，稱為等精度觀測；否則稱為不等精度觀測。,1、測量誤差,二、誤差的種類,測量誤差按其性質(zhì)分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。 系統(tǒng)誤差：在相同的觀測條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列的觀測，如誤差出現(xiàn)的符號(hào)和大小均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。 偶然誤差：在相同的觀測條件下，對(duì)某量進(jìn)行一系列的觀測，如誤差出現(xiàn)的符號(hào)和大小均不一致，表面上沒有規(guī)律，而實(shí)際上是服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，這種誤差稱為偶然誤差。 系統(tǒng)誤差可采取一定的方法消除，而偶然誤差不能消除，只能合理的處理數(shù)據(jù)，以減少其影響。,盾構(gòu)法隧道施工測量工作是一項(xiàng)系統(tǒng)、嚴(yán)謹(jǐn)、基礎(chǔ)的工作，要求測量工作者具有較強(qiáng)的責(zé)任心、較好的業(yè)務(wù)素質(zhì)、良好的職業(yè)道德。教程對(duì)整個(gè)盾構(gòu)法隧道施工測量的流程、要求、注意點(diǎn)進(jìn)行講解，并重點(diǎn)突出盾構(gòu)施工測量這一個(gè)環(huán)節(jié)。,第二部分 隧道盾構(gòu)施工測量,一、地面控制測量,地面控制測量工作一般由業(yè)主委托專業(yè)測繪部門完成，包括平面控制測量和高程控制測量。施工前期必須由甲方（業(yè)主）測量人員會(huì)同乙方測量人員踏勘施工現(xiàn)場，并由甲方測量人員負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)有平面控制點(diǎn)與高程控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場認(rèn)領(lǐng)，做好領(lǐng)樁及接樁工作。甲方必須做到認(rèn)真交樁，并提供坐標(biāo)成果和控制點(diǎn)點(diǎn)之記。乙方必須作到認(rèn)真接樁，并根據(jù)現(xiàn)場通視情況擬建施工控制網(wǎng)等一系列測量內(nèi)容，提出一些測量技術(shù)性問題，由甲方現(xiàn)場解釋清楚。最后以雙方在交樁領(lǐng)樁書上簽名為準(zhǔn)，完成領(lǐng)樁及接樁任務(wù)。,1、平面控制點(diǎn)復(fù)核,對(duì)于一區(qū)間隧道工程，一般甲方提供的平面控制點(diǎn)都是四個(gè)點(diǎn)以上。(現(xiàn)在甲方一般在一個(gè)車站提供3個(gè)平面控制點(diǎn)）在隧道施工中要以這些控制點(diǎn)為依據(jù)，進(jìn)行導(dǎo)線傳遞，控制隧道平面偏移。因此對(duì)平面控制點(diǎn)的復(fù)核是確保隧道橫向測量誤差的重要保障。 一般采用導(dǎo)線網(wǎng)測量復(fù)核。復(fù)核測量數(shù)據(jù)應(yīng)按規(guī)范整理、保存，并交監(jiān)理簽字確認(rèn)。,根據(jù)隧道施工測量的控制精度要求，與平面控制復(fù)核的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果控制點(diǎn)精度超出要求，應(yīng)向監(jiān)理、業(yè)主提供復(fù)核資料，并提出申請(qǐng)要求業(yè)主對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。對(duì)原平面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)予以拒收，和嚴(yán)禁使用。,2、高程控制點(diǎn)復(fù)核,施工前，應(yīng)對(duì)高程控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，進(jìn)行高程控制點(diǎn)的復(fù)核。高程控制點(diǎn)聯(lián)測必須超過2點(diǎn)，且按等水準(zhǔn)路線往返測。 如果控制點(diǎn)精度超出要求，應(yīng)向監(jiān)理、業(yè)主提供復(fù)核資料，并提出申請(qǐng)要求業(yè)主對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。對(duì)原平高程控制點(diǎn)數(shù)據(jù)予以拒收，和嚴(yán)禁使用。,二、施工網(wǎng)布設(shè)和近井測量（地面趨近測量）,1、施工網(wǎng)布設(shè)、近井平面測量,復(fù)核合格之后在甲方提供的控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立合理的施工控制網(wǎng)。在盾構(gòu)始發(fā)井和接收井間必須建立統(tǒng)一的施工控制測量系統(tǒng)，控制點(diǎn)應(yīng)分布在兩個(gè)井口便于使用的地方，每個(gè)井口應(yīng)布設(shè)不少于3個(gè)控制點(diǎn)。一般沿著隧道軸線方向布設(shè)一條基線邊?？刹捎眉追教峁┛刂泣c(diǎn)，盡量采用甲方提供控制點(diǎn)。 近井平面測量一般采用導(dǎo)線網(wǎng)形式實(shí)施，技術(shù)指標(biāo)如下表：,2、近井高程測量,地面趨近水準(zhǔn)測量的目的是把地鐵水準(zhǔn)控制點(diǎn)引測到近井水準(zhǔn)點(diǎn)或施工水準(zhǔn)點(diǎn)上，為豎井傳遞高程放樣做好準(zhǔn)備。在業(yè)主提供的控制水準(zhǔn)網(wǎng)下布設(shè)水準(zhǔn)網(wǎng)，布設(shè)成附合路線。在豎井邊設(shè)置23個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，采用往返測。 主要技術(shù)指標(biāo)如下表：,三、平面定向測量,平面定向可采用如下幾種方法，應(yīng)該根據(jù)不同的情況合理采用：,1、直傳定向測量,導(dǎo)線直傳測量，當(dāng)工作井較潛，導(dǎo)線的俯仰角較小，導(dǎo)線邊較長時(shí)采用。一般俯仰角30、相鄰邊長比0.5（長邊/短邊）時(shí)不能采用直傳定向測量的方式完成平面定向測量工作。,2、一井定向測量,在井口X設(shè)站，傳遞至隧道內(nèi)的固定邊口（固定邊宜在150m200m左右），每一段區(qū)間隧道不少于三次定向，并使三次定向成果最大之差810，橫向誤差3mm5mm。 （1）聯(lián)系三角形為伸展三角形形狀，使其角接近于零度，不宜大于2； （2） b/a值宜1.5（a為兩鋼絲之間的距離，b為儀器至近鋼絲之間的距離）； （3）兩鋼絲之間距離a盡可能選擇最大值； （4）傳遞方向時(shí)，選擇小角的路線進(jìn)行。,3、兩井定向測量,兩井定向測量實(shí)際上是井下的無定向?qū)Ь€測量。通過距離較長的兩個(gè)工作井懸掛鋼絲或采用投點(diǎn)儀，在井下組成無定向?qū)Ь€，從而得出井下的坐標(biāo)和方位。,4、陀螺經(jīng)緯儀與鉛垂儀聯(lián)合定向測量,采用陀螺經(jīng)緯儀和垂直準(zhǔn)儀組合定向時(shí)應(yīng)滿足下列條件： （1）.全站儀標(biāo)稱精度不應(yīng)低于2，2mm+2*10-6*D； （2）.陀螺經(jīng)緯儀一次定精度應(yīng)小于20； （3）.垂準(zhǔn)儀投點(diǎn)中誤差應(yīng)在3mm之內(nèi)； （4）.同一邊應(yīng)定向3次，每測回間陀螺方位角較差應(yīng)小于20，獨(dú)立三次定向陀螺方位角平均值中誤差應(yīng)在12之內(nèi)。,四、高程導(dǎo)入測量,豎井高程導(dǎo)入的目的是把地面高程傳入豎井底。 進(jìn)行高程傳遞時(shí)，用掛49N（檢驗(yàn)時(shí)采用的拉力）的鋼尺，兩臺(tái)水準(zhǔn)儀在井上和井下同步觀測（如圖所示），將高程傳至井下固定點(diǎn)。共測量三次，每次應(yīng)變動(dòng)儀器高度。三次測得地上、地下水準(zhǔn)點(diǎn)的高差較差應(yīng)小于3mm。 實(shí)際操作時(shí)，從嚴(yán)要求，井上、井下水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺互換位置，再獨(dú)立測量三次。必須高度注意兩水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)差是否相同，否則應(yīng)加入此項(xiàng)改正。傳入井底的高程，應(yīng)與井底已有的高程進(jìn)行檢核。,五、洞門測量和盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞基座放樣,洞門測量包括出洞洞門測量和進(jìn)洞洞門測量。測量方法和步驟都是一樣的。一般平面采用導(dǎo)線直傳的方法，測定洞門左右兩邊的坐標(biāo)，再把這兩個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行平均，就可以得到洞門中心的坐標(biāo)。,1、洞門測量,盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞基座放樣是對(duì)安放盾構(gòu)機(jī)的基座和基座上的導(dǎo)向軌進(jìn)行放樣，從而使盾構(gòu)機(jī)達(dá)到理想的進(jìn)出洞姿態(tài)。一般基座放樣使盾構(gòu)機(jī)切口與洞門形成同心圓的狀態(tài)，并使盾構(gòu)機(jī)中軸線的坡度和方位與設(shè)計(jì)的一致。如果進(jìn)、出洞段平面是曲線，一般采用割線進(jìn)、出洞。如果進(jìn)、出洞段高程是豎圓曲線則放樣坡度要根據(jù)現(xiàn)場情況計(jì)算確定。其它現(xiàn)場的特殊情況下盾構(gòu)基座放樣均需根據(jù)現(xiàn)場情況確定。目的都是確保盾構(gòu)機(jī)在加固區(qū)內(nèi)姿態(tài)合理、正常。,高程測量則采用高程導(dǎo)入的方法進(jìn)行測量，并測量洞門頂和底的高程。洞門測量不但要測定洞門中心坐標(biāo)，還要測量洞門的水平和垂直直徑,2、盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞基座放樣,六、井下控制測量,井下控制測量可包括井下平面控制測量和高程控制測量。,1、井下平面控制測量,a、在盾構(gòu)出洞后向前掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)布設(shè)施工導(dǎo)線用以進(jìn)行放樣并指引盾構(gòu)掘進(jìn)。施工導(dǎo)線邊長為2550m。導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)設(shè)置于洞壁一側(cè)，并及時(shí)測定盾構(gòu)觀測臺(tái)的坐標(biāo)，為盾構(gòu)施工測量做準(zhǔn)備。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)100200m時(shí)，為了檢查隧道軸線與設(shè)計(jì)軸線是否相符合，必須選擇部分施工導(dǎo)線點(diǎn)敷設(shè)邊長較長（50100m）精度要求較高的基本導(dǎo)線。并且，為了保證隧道貫通的精度，在基本導(dǎo)線中選取敷設(shè)邊長較長（200500m）精度要求更高主要導(dǎo)線點(diǎn)，提高測量精度，確保隧道貫通。施工控制導(dǎo)線的測量包括基本導(dǎo)線和主要導(dǎo)線的測量工作。因受到隧道實(shí)際的空間限制，施工導(dǎo)線一般布設(shè)成支導(dǎo)線的形式。,b、觀測采用左右角各三個(gè)測回進(jìn)行觀測，左右角平均值之和與360的較差小于4。邊長往返測各兩測回，一測回三次讀數(shù)的較差小于3mm，測回間平均值較差小于3mm，往返平均值較差小于5mm。氣象數(shù)據(jù)每條邊在一端測定一次。測距邊只進(jìn)行氣壓、溫度等氣象改正和傾斜改正，不進(jìn)行高程歸化和投影改正。 c、對(duì)于距離大于2KM的隧道地下平面控制網(wǎng)可采用雙導(dǎo)線等圖形強(qiáng)度更高的形式。,地下水準(zhǔn)測量包括地下施工水準(zhǔn)測量和地下控制水準(zhǔn)測量，起算于豎井傳遞的井下固定點(diǎn)，地下水準(zhǔn)點(diǎn)可利用地下導(dǎo)線點(diǎn)測量標(biāo)志。 井下水準(zhǔn)點(diǎn)一般以100m左右埋設(shè)固定水準(zhǔn)點(diǎn)一點(diǎn)，水準(zhǔn)尺必須用裝氣泡的水準(zhǔn)尺，以便減少水準(zhǔn)尺的傾斜而造成系統(tǒng)誤差。 井下水準(zhǔn)測量按城市等水準(zhǔn)操作及工程測量GB5002693規(guī)范執(zhí)行。應(yīng)采用往返測，往返固定點(diǎn)之間高差3mm，全線往返3mmn1/2 。（n為測站數(shù)）,2、井下高程控制測量,七、盾構(gòu)施工測量,盾構(gòu)施工測量就是對(duì)盾構(gòu)機(jī)的實(shí)時(shí)姿態(tài)和各種參數(shù)進(jìn)行測 量的工作。實(shí)現(xiàn)方法有人工方法和自動(dòng)導(dǎo)向方法。,1、人工方法,在盾構(gòu)機(jī)出洞前完成盾構(gòu)儀的安裝，包括前、后標(biāo)志的安裝，坡度板的安裝等，安裝完成后將測量參數(shù)測定完成。在盾構(gòu)推進(jìn)施工中，應(yīng)用井下導(dǎo)線成果計(jì)算出盾構(gòu)的標(biāo)志，前標(biāo)和后標(biāo)的座標(biāo)（并進(jìn)行轉(zhuǎn)角改正），再算出切口和盾尾的座標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較后計(jì)算出切口和盾尾的平面偏離值。測出前標(biāo)中心的天頂角計(jì)算出前標(biāo)高程，再以盾構(gòu)縱坡計(jì)算出切口、盾尾的高程，經(jīng)與設(shè)計(jì)高程比較后，計(jì)算出切口和盾尾的高程偏離。,a、人工測量中曲線段盾構(gòu)姿態(tài)測量,如圖所示，首先建立以ZH點(diǎn)（或HZ點(diǎn)）為原點(diǎn)，切線方向?yàn)檎狈较虻氖┕ぷ鴺?biāo)系。井下導(dǎo)線點(diǎn)K為測站，J點(diǎn)為后視方向。XKS，YKb，設(shè)0KJ（施工方向）。,得盾構(gòu)上測點(diǎn)1號(hào)（后標(biāo)）及2號(hào)（前標(biāo)）的水平角及邊長為1，2，和L1，L2。 得1號(hào)，2號(hào)的計(jì)算式： X1L1COS(01)XK Y1L1SIN(01)YK X2L2COS(02)XK Y2L2SIN(02)YK 再根據(jù)1，2號(hào)點(diǎn)計(jì)算得切口和盾尾的坐標(biāo)。 以上步驟完成切口和盾尾的實(shí)測坐標(biāo)計(jì)算。,分下列三式判斷該點(diǎn)的位置： （1）當(dāng)X值0和 L0該點(diǎn)在第一段緩和曲線。即以X值當(dāng)L值，代入緩和曲線擬合方程得設(shè)計(jì)橫坐標(biāo)。 所以：切口平面偏值實(shí)測切口Y設(shè)計(jì)切口Y 盾尾平面偏值實(shí)測盾尾Y設(shè)計(jì)盾尾Y （2）當(dāng)X值 L0和 L0圓曲線長時(shí)。該點(diǎn)在圓曲線段。用該點(diǎn)與圓心O點(diǎn)反算邊長為S1。（S2盾尾至O點(diǎn)邊長） 所以：切口平面偏值RS1 盾尾平面偏值RS2 （3）當(dāng)X值 L0圓曲線長和曲線全長時(shí)。該點(diǎn)在第二段緩和曲線段。這時(shí)必須把設(shè)計(jì)原點(diǎn)轉(zhuǎn)移到HZ點(diǎn)上。注意這時(shí)曲線方向相反計(jì)算同（1）項(xiàng)相似。,如果知道了盾構(gòu)的姿態(tài)后，要求出管片的偏差就比較簡單：如下圖：,可根據(jù)盾構(gòu)姿態(tài)先求出E點(diǎn)處的平面偏差和高程偏差（F,G）。管片偏差就為(F + (C A)/2 , G +(B D)/2)。,2、自動(dòng)導(dǎo)向方法,盾構(gòu)推進(jìn)過程中，盾構(gòu)司機(jī)需要有關(guān)機(jī)器軸線相對(duì)于隧道設(shè)計(jì)軸線的位置及方位的連續(xù)信息。SLS-T隧道引導(dǎo)系統(tǒng)能為操作者提供有關(guān)盾構(gòu)空間位置及方位的連續(xù)更新的信息，從而保證盾構(gòu)司機(jī)能夠隨時(shí)調(diào)整盾構(gòu)推進(jìn)方向及姿態(tài)，保證隧道施工的精度。 SLS-T引導(dǎo)系統(tǒng)為全自動(dòng)系統(tǒng)，每分鐘可以完成數(shù)次全自動(dòng)測量。其由控制單元控制全站儀的測量工作，使全站儀自動(dòng)掃描目標(biāo)，從而既節(jié)省了人工，也提高了工作效率。,a、SLS-T引導(dǎo)系統(tǒng)簡介,該系統(tǒng)具備以下優(yōu)點(diǎn)： （1）計(jì)算并以數(shù)字和圖形兩種方式顯示當(dāng)前盾構(gòu)位置； （2）計(jì)算并顯示已拼裝管片的位置，此步過程在管片拼裝之后立即完成； （3）計(jì)算并顯示盾構(gòu)在水平和豎直兩個(gè)方向的趨勢； （4）計(jì)算能使盾構(gòu)機(jī)向隧道設(shè)計(jì)軸線回歸的平滑曲線； （5）預(yù)先計(jì)算適應(yīng)新曲線的管片類型； （6）輸出盾構(gòu)掘進(jìn)的全面文檔； （7）自動(dòng)間隔測量； （8）自動(dòng)控制激光束方向； （9）舒適的系統(tǒng)操作界面。,b、SLS-T系統(tǒng)組成及各部分功能,SLS-HR BASIC自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)包含以下組件：全站儀、激光感應(yīng)裝置、工業(yè)電腦、監(jiān)控單元、黃盒子、激光儀和調(diào)制解調(diào)器。各部分連接、組成方式如圖所示。,圖5 SLS-T系統(tǒng)部分連接、組成方式,全站儀采用LEICA TCA1203。施工過程中，全站儀安裝在固定于隧道巖壁的觀測站上，由機(jī)載軟件控制全站儀的觀測程序；后視已知點(diǎn)，自動(dòng)掃描激光感應(yīng)目標(biāo)；附加測距儀測量與目標(biāo)間距離；附加激光儀發(fā)射激光；通過轉(zhuǎn)換裝置和傳輸裝置將數(shù)據(jù)傳至工業(yè)電腦進(jìn)行處理。附加激光儀安裝在全站儀物鏡處，如圖。,激光感應(yīng)裝置（ELS），如圖，固定安裝在盾構(gòu)前端。測量入射激光束的入射點(diǎn)、入射角及反射角，從而計(jì)算盾構(gòu)相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線的轉(zhuǎn)角；內(nèi)置雙重傾斜儀測量盾構(gòu)的滾動(dòng)角和坡度。并將數(shù)據(jù)返回至工業(yè)電腦。,黃盒子，如圖，負(fù)責(zé)為全站儀及激光儀提供電源供應(yīng)。,TBM控制單元，包括監(jiān)控單元及工業(yè)電腦，位于TBM操作室里，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理及顯示。預(yù)裝SLS-T處理軟件，是整個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)的核心，界面如圖5.2-7?？刂茊卧邮誆LS返回的數(shù)據(jù)，由處理軟件進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算盾構(gòu)相對(duì)隧道設(shè)計(jì)軸線的水平及豎直偏差，以及盾構(gòu)的轉(zhuǎn)角、坡度等；并預(yù)計(jì)盾構(gòu)前進(jìn)的趨勢；最終以圖形和數(shù)字兩種形式顯示在界面上。電腦采用觸摸屏，方便盾構(gòu)司機(jī)做簡單的數(shù)據(jù)輸入及選項(xiàng)切換。,地面控制單元，負(fù)責(zé)兩項(xiàng)功能。 一、將隧道設(shè)計(jì)軸線的數(shù)據(jù)、常規(guī)測量所得的數(shù)據(jù)（如觀測臺(tái)坐標(biāo)高程等）輸入電腦，并利用通訊裝置將這些數(shù)據(jù)傳輸至TBM控制單元； 二、接收TBM控制單元傳回的數(shù)據(jù)，方便地面的測量人員及管理人員監(jiān)控。 除以上這些組件外，還有一項(xiàng)有關(guān)盾構(gòu)的技術(shù)要求必不可少激光通道，即激光發(fā)射儀觀測臺(tái)到目標(biāo)裝置的通視空間。施工過程中，由于激光束的精度由激光發(fā)射儀的功率決定，距離過遠(yuǎn)會(huì)造成精度損失，應(yīng)在施工過程中合理設(shè)置新的觀測站為減少其他光源對(duì)激光束的干擾，應(yīng)在激光通道周圍布設(shè)遮擋，減少其他光源干擾。,八、貫通測量,為保證隧道后階段盾構(gòu)推進(jìn)貫通，應(yīng)在貫通前進(jìn)行專門的貫通測量。其內(nèi)容應(yīng)包括：地面控制網(wǎng)復(fù)測、接收井門洞中心位置測定、豎井聯(lián)系測量和井下導(dǎo)線測量。其中利用坐標(biāo)法測定洞門中心，其它幾項(xiàng)采用方法與前幾節(jié)相同。,九、竣工測量,（1）盾構(gòu)隧道貫通后進(jìn)行貫通誤差測量，貫通誤差測量是在接收井的貫通面設(shè)置貫通相遇點(diǎn)，利用接收井傳遞下來的地下控制點(diǎn)和指導(dǎo)貫通的地下控制點(diǎn)分別測定貫通相遇點(diǎn)三維坐標(biāo)，貫通誤差歸化到線路縱向、橫向和高程的方向上。 （2）隧道貫通后進(jìn)行貫通隧道內(nèi)導(dǎo)線的附合路線測量，并重新平差作為以后測量依據(jù)。 （3）竣工測量內(nèi)容包括隧道橫向偏差值、高程偏差值、水平直徑和豎直直徑等。 （4）竣工測量完成后，按監(jiān)理工程師要求填寫測量成果數(shù)據(jù)。 （5）對(duì)竣工測量數(shù)據(jù)妥善保存，最后作為竣工資料歸檔。,十、監(jiān)控量測,量測內(nèi)容包括地表和建筑物沉降、隧道隆陷等，并及時(shí)反饋量測數(shù)據(jù)，實(shí)施信息化施工，以控制地層變形，保護(hù)地表建筑物和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。整個(gè)監(jiān)控量測均應(yīng)圍繞著“安全、經(jīng)濟(jì)、快速”的中心來運(yùn)行。其運(yùn)行的狀態(tài)與質(zhì)量直接關(guān)系著工程的安全與質(zhì)量，施工中將認(rèn)真對(duì)待。,1、變形監(jiān)測控制網(wǎng)的布設(shè),（1）變形監(jiān)測控制網(wǎng)的起算點(diǎn)或終點(diǎn)要有穩(wěn)定的點(diǎn)位，應(yīng)布設(shè)在牢靠的非變形區(qū)。為了減少觀測點(diǎn)誤差的累積，距觀測區(qū)不能太遠(yuǎn)。 （2）為便于迅速獲得觀測成果，變形監(jiān)測控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡單。 （3）在確保變形監(jiān)測控制網(wǎng)具有足夠精度的條件下，控制網(wǎng)應(yīng)盡量布設(shè)一次全面網(wǎng)，只有在特殊條件下才允許分層控制。,（4）控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)，盡可能多地獲取建筑物變形數(shù)據(jù)，特別是絕對(duì)位移數(shù)據(jù)和時(shí)間信息?？刂泣c(diǎn)應(yīng)便于長期保存。 （5）變形監(jiān)測控制網(wǎng)應(yīng)與建筑施工采用相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。 根據(jù)以上布網(wǎng)原則，在整個(gè)監(jiān)測區(qū)域布設(shè)如上變形監(jiān)測控制網(wǎng)，按路線聯(lián)測各控制點(diǎn)，平差后算出各點(diǎn)高程，作為測量時(shí)的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)。在監(jiān)測工期內(nèi)應(yīng)對(duì)控制網(wǎng)定期復(fù)核。,2、工作基點(diǎn)的布設(shè)與檢驗(yàn),工作基準(zhǔn)點(diǎn)是直接用于對(duì)變形觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測的控制點(diǎn)，其埋設(shè)位置既要考慮到便于觀測，又要考慮它的穩(wěn)定性，因此，本工程工作基準(zhǔn)點(diǎn)擬每150米設(shè)一個(gè)工作基準(zhǔn)點(diǎn)。為檢測工作基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性，根據(jù)施工進(jìn)度情況，擬每二周檢測一次，檢測時(shí)按國家二等水準(zhǔn)規(guī)范觀測的技術(shù)要求進(jìn)行往返觀測。,3、沉降監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置,（1）地表沉降點(diǎn)布設(shè) 在現(xiàn)場布置平行于盾構(gòu)中心線的沉降監(jiān)測點(diǎn)和垂直于盾構(gòu)中心線的沉降監(jiān)測點(diǎn)。平行于盾構(gòu)中心線的地面監(jiān)測點(diǎn)主要用于觀測盾構(gòu)施工時(shí)對(duì)地面的影響程度；垂直于盾構(gòu)中心線的地面監(jiān)測點(diǎn)主要用于觀測盾構(gòu)施工時(shí)對(duì)地面的影響范圍。地面沉降監(jiān)測橫斷面的間距布置原則見下表。,地面沉降監(jiān)測橫斷面間距布置原則表,注：B代表隧道外徑；H代表隧道埋深。,（2）地下管線沉降點(diǎn)的布設(shè),在盾構(gòu)穿越地下管線時(shí)要對(duì)地下管線進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。在隧道影響范圍內(nèi)的地下管線沿長度方向每5m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，對(duì)重要管道在有條件允許下開挖布設(shè)直接監(jiān)測點(diǎn)，測點(diǎn)布設(shè)數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況而定。在管線密集區(qū)域需加密測點(diǎn)。測點(diǎn)編號(hào)根據(jù)管線單位要求采編，如：煤氣用M，電力用D，上水用S，市話用T等。,（3）建（構(gòu)）筑物沉降點(diǎn)的布設(shè),為了及時(shí)反映隧道推進(jìn)區(qū)上方建筑物變形情況，需在隧道軸線兩側(cè)20米范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物上設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)，測點(diǎn)數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要而定。編號(hào)為F01至FN。測點(diǎn)標(biāo)志采用墻面標(biāo)志，布設(shè)時(shí)，采用沖擊鉆成孔，然后用水泥將道釘封牢,具體測點(diǎn)數(shù)量視現(xiàn)場情況而定。對(duì)于沿線中的重要建筑物需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，即測點(diǎn)進(jìn)行加密處理。本標(biāo)段盾構(gòu)穿越建筑物時(shí)對(duì)沿途的建筑物會(huì)有一定的影響，在影響范圍內(nèi)的建筑物的外墻角、門窗邊角、建筑物等突出部位布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，觀測建筑物在盾構(gòu)穿越前后所發(fā)生的變化。 測點(diǎn)布設(shè)將根據(jù)建筑物的基礎(chǔ)形式、年代遠(yuǎn)近酌情而定。在施工前在隧道沿線巡視、觀察，若發(fā)現(xiàn)先天裂縫，應(yīng)采取貼石膏餅的方法觀測裂縫的后期變化，必要時(shí)拍照存檔。,建筑物點(diǎn)布設(shè)如圖所示：,（4）、監(jiān)測技術(shù)要求,（1）測量儀器的檢校 檢校工作有：WILD-N3水準(zhǔn)儀、WILD-NA2水準(zhǔn)儀的送檢；WILD 2M標(biāo)尺的送校。 每天工作開始前檢查標(biāo)尺水泡、儀器氣泡，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)停止工作，仔細(xì)檢查儀器，改正合格后方可施工。 定期檢查水準(zhǔn)儀i角，i角不得大于15。 測站高差觀測中誤差不大于0.15mm。 （2）測量要求 觀測按二等水準(zhǔn)測量要求采用單路線往返測量，測量時(shí)應(yīng)遵循同一人觀測；同一儀器測量；同一標(biāo)尺立尺；同一線路進(jìn)行的原則。 測站的設(shè)置視線長度不得大于40m。前后視距差不得大于1.0m。任意一測站上的視距差累計(jì)值不得大于3.0m。 （3）測量精度（誤差數(shù)值均以絕對(duì)值計(jì)） 高程測量誤差0.5mm。,（5）、監(jiān)測實(shí)施,測量時(shí)按國家二等水準(zhǔn)的要求測量，盾構(gòu)施工的監(jiān)測范圍一般為盾構(gòu)前20米，后50米。,（6）、監(jiān)測頻率,監(jiān)測工作必須隨施工需要實(shí)行跟蹤服務(wù)。為確保施工安全，監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)立足于隨時(shí)可獲得全面信息，監(jiān)測頻率必須根據(jù)施工需要安排，每次測量要注意輕重緩急。 具體的監(jiān)測頻率根據(jù)工程實(shí)際情況確定，一般情況： 地面沉降、管線沉降監(jiān)測。監(jiān)測范圍為盾構(gòu)前20米，后50米，以及這70米范圍內(nèi)的管線設(shè)備點(diǎn)。在盾構(gòu)推進(jìn)期間每天測量二次。當(dāng)盾構(gòu)穿越重要管線以及建構(gòu)物時(shí)應(yīng)增加測量頻率；,十一、地鐵隧道中的軸線計(jì)算,隧道設(shè)計(jì)軸線圖由兩部分組成：平曲線、豎曲線。 平曲線采用城市坐標(biāo)或自定的平面直角坐標(biāo)系，兩點(diǎn)間的軸線距離即為平面設(shè)計(jì)里程。 豎曲線是豎向剖面，它的橫軸為平面設(shè)計(jì)里程，縱軸為地面高程。,平曲線一般由直線、圓曲線和緩和曲線三種基本曲線元組成。 對(duì)于不同的曲線元，找出其共性，作為確定曲線元的基本參數(shù)。這些基本參數(shù)包括： 曲線元長度Ls 曲線元的起點(diǎn)坐標(biāo)P0（X0，Y0） 曲線元起點(diǎn)方向角F0 曲線元起點(diǎn)曲率Ks。 曲線元