盾構(gòu)施工測量與施工監(jiān)測

1、盾構(gòu)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(wù)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(guān)的地面主控網(wǎng) （GPS 網(wǎng)、精密導(dǎo)線網(wǎng)、精密水準(zhǔn)網(wǎng)）進(jìn)行局部檢測，檢測范 圍應(yīng)包括本隧道工程及貫通工程采用的控制點。在地表應(yīng)進(jìn)行 中線及縱斷面測量，必須設(shè)置可作為此類測量基準(zhǔn)的基準(zhǔn)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(zhǔn)點，基準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在方 便使用且不受變形影響的地點并充分加以保護(hù)，且易于檢測和 復(fù)原。并進(jìn)行定期檢查。中心線測量宜采用直線視準(zhǔn)方式。由 于構(gòu)造物等的制約，不能采用直線視準(zhǔn)時，應(yīng)從導(dǎo)線網(wǎng)來設(shè)定

2、 中心線。為地面隆陷觀測、地面建筑物及地下管線保護(hù)等目的， 在地面按設(shè)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(biāo)傳遞及高程傳遞等內(nèi)容。對于盾 構(gòu)法隧道工程，聯(lián)系測量是通過施工豎井將方位、坐標(biāo)及高程 由地面上的控制點傳遞至地下控制導(dǎo)線點及地下水準(zhǔn)點，從而 組成地下控制測量的起算點。1 、坐標(biāo)及方位導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)備。強制對中

3、設(shè)備為一中 間有螺孔的圓形鐵盤，將鐵盤直接焊接到預(yù)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(jìn)行精平，即可進(jìn)行測量工作。地下導(dǎo) 線起點的強制對中與近井點強制對中設(shè)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(dāng)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(shù)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(gòu)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(dǎo)入坐標(biāo)的條件，則宜采用直接導(dǎo)入坐標(biāo)。注：每次定向 測量至少應(yīng)觀測兩次以上獨立成果并結(jié)合實際情況綜合分析與 處理，減少測站和目標(biāo)的偏心誤差；每條隧道的貫通，應(yīng)在盾 構(gòu)始發(fā)前、初始掘進(jìn) 50-100m 途中及距貫通面約 100m 時各進(jìn) 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(biāo)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(biāo)。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(biāo)準(zhǔn)拉力，地面、地下兩臺水準(zhǔn)儀同時觀測。導(dǎo)入時，改變 儀器高或適當(dāng)錯動鋼卷尺，獨立觀測 2 至 3 次，并對觀測成果 進(jìn)行尺長改正

5、和溫度改正。高程傳遞方法注：在盾構(gòu)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(dǎo)線測量1、井下導(dǎo)線測量 地下導(dǎo)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(biāo)系統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)。根據(jù)地下導(dǎo)線的坐標(biāo)，即 可放樣出隧道軸線，指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)方向，確保盾構(gòu)沿理論軸線 跟蹤。地下導(dǎo)線的起始點通常設(shè)在隧道襯砌的上弦位置，這些 點的坐標(biāo)是由地面控制測量測定的。隧道施工過程中所進(jìn)行的 地下導(dǎo)線測量與一般地面上的導(dǎo)線測量相比較，具有以下一些 特點：地下導(dǎo)線系隨著盾構(gòu)掘進(jìn)而向前延伸，因此，只能敷設(shè) 支導(dǎo)線，而不是將整條導(dǎo)線一次測定完畢。根據(jù)支導(dǎo)線敷設(shè)規(guī) 定

6、只能支兩至三個支點，否則，支導(dǎo)線終點的自由度太大，點 位誤差大，為此，支導(dǎo)線只能用重復(fù)觀測的方法進(jìn)行檢核。此 外，導(dǎo)線是在隧道施工過程中進(jìn)行，測量工作時斷時續(xù)，所隔 時間的長短，取決于盾構(gòu)掘進(jìn)速度。地下導(dǎo)線系在隧道內(nèi)敷設(shè)，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(dāng)我們采用直伸等邊導(dǎo)線測角時，照準(zhǔn)目標(biāo)不調(diào)焦，通過減少 調(diào)焦來提高測角精度；地下導(dǎo)線是先敷設(shè)精度較低的施工導(dǎo)線，然后再敷設(shè)精 度較高的基本導(dǎo)線。布設(shè)地下導(dǎo)線時，為確保盾構(gòu)在土層中掘 進(jìn)姿態(tài)的正確性，導(dǎo)線點應(yīng)滿足必要的精度與一定的密度，為

7、了減少兩者在敷設(shè)時的矛盾，通常采用分級布設(shè)的方法，即施 工導(dǎo)線、基本導(dǎo)線和主要導(dǎo)線。施工導(dǎo)線 :盾構(gòu)出洞后向前掘進(jìn)時，用以進(jìn)行放樣而指引盾構(gòu)掘進(jìn)的 導(dǎo)線測量。施工導(dǎo)線邊長為 2550m?；緦?dǎo)線 :當(dāng)掘進(jìn) 100 200m 時，為了檢查隧道軸線與設(shè)計軸線是否 相符合，必須選擇部分施工導(dǎo)線點敷設(shè)邊長較長（50 100m）、精度要求較高的基本導(dǎo)線。當(dāng)隧道長度大于 1km 時，基本導(dǎo)線 將不能保證應(yīng)有貫通精度，這時就要選擇一部分基本導(dǎo)線點來 敷設(shè)主要導(dǎo)線。主要導(dǎo)線的邊長為150350m最后一個導(dǎo)線點 離開貫通工作面的距離不應(yīng)過大， 一般為6080m,導(dǎo)線點的編 號應(yīng)按照有關(guān)技術(shù)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(dǎo)線是布設(shè)成支導(dǎo) 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(jìn)行檢核 測量，不論是直線或曲線，都必須對角度、邊長進(jìn)行檢核測量， 根據(jù)檢核測量的結(jié)果，證明標(biāo)志 （ 觀測臺 ）沒有發(fā)生變動，就將 各次觀測的結(jié)果取平均值，如果證明標(biāo)志 （ 觀測臺 ）有變動，則 應(yīng)根據(jù)最后一次觀測的結(jié)果進(jìn)行計算。2、地下水準(zhǔn)測量 地下水準(zhǔn)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(zhǔn)測量應(yīng)以豎井地面水準(zhǔn)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(zhǔn)點的高程，作 為測定盾構(gòu)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(zhǔn)測量具有以下特點：水準(zhǔn)路線一般與地下導(dǎo)線測量的線路相同， 在隧道貫通之前， 地下水準(zhǔn)路線均為支水準(zhǔn)路線，因而需要用往返觀測及多次觀 測進(jìn)行檢核。通常利用地下導(dǎo)線點作為水準(zhǔn)點，也可將水準(zhǔn)點設(shè)定在上弦 右側(cè)螺絲孔位上。隧道施工中，地下水準(zhǔn)線路是隨盾構(gòu)掘進(jìn)的進(jìn)展而增長的。 為滿足施工放樣要求，一般先測設(shè)精度較低的臨時水準(zhǔn)點，然 后，再測設(shè)較高精度的永久水準(zhǔn)點。永久水準(zhǔn)點間距一般以 200350m 為宜。地下水準(zhǔn)測量作業(yè)方法常采用中間法進(jìn)行測 定。由于隧道內(nèi)光線暗淡，通視條件差，

10、儀器到水準(zhǔn)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(yīng) 在水準(zhǔn)尺黑紅面上進(jìn)行讀數(shù)，若使用單面水準(zhǔn)尺，則應(yīng)用兩個 儀器高進(jìn)行觀測。由水準(zhǔn)尺兩個面或兩個儀器高所求得的高差 的差值不應(yīng)超過土 3mm由于隧道內(nèi)受施工影響，地下水準(zhǔn)路線 可采用空中水準(zhǔn)路線法進(jìn)行，即用掛鉤將水準(zhǔn)尺吊在上弦右側(cè) 上自成垂直，不需要測量人員扶尺。為檢查地下水準(zhǔn)點標(biāo)志穩(wěn) 定性，應(yīng)定期地根據(jù)地面水準(zhǔn)點進(jìn)行重復(fù)的水準(zhǔn)測量，將所測 得的高差成果進(jìn)行分析比較。根據(jù)分析的結(jié)果，若水準(zhǔn)標(biāo)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(zhǔn)標(biāo)志變 動，則應(yīng)取最近一次測量成果。影響盾構(gòu)貫通誤差的主要來源及應(yīng)對措

11、 施盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)隧道施工中一項關(guān)鍵技術(shù)，精 心掌控好盾構(gòu)的推進(jìn)軸線，是保證盾構(gòu)法施工工程質(zhì)量和隧 道順利貫通的先決條件。盾構(gòu)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(jìn)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?？梢哉f隧道貫通誤差的大小是檢驗隧道內(nèi)外 控制測量質(zhì)量精度高低的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。下面就影響盾構(gòu)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(yīng)的淺析。1、影響盾構(gòu)隧道貫通誤差的幾個主要來源

12、在盾構(gòu)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(gòu)始發(fā)井與接收井聯(lián)系測量誤差；盾構(gòu)始發(fā)井與接收井洞門中心測量誤差；盾構(gòu)初始姿態(tài)的定位測量誤差；地下導(dǎo)線傳遞過程中的測量誤差。2、對影響盾構(gòu)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(gòu)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(shù)熟練程度、使 用高精度等級測量儀器外，主要應(yīng)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(jìn)行合理的優(yōu)化。在工程控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計中，首先 應(yīng)考慮的是控制網(wǎng)的精度指標(biāo)，其次才是網(wǎng)的費用指

13、標(biāo)。盾 構(gòu)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(shè)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(jìn)行增設(shè)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(biāo)。使用多種測量方法，減小豎井聯(lián)系測量誤差盾構(gòu)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(biāo)方位角，在規(guī)范中聯(lián)系測量允許誤差為土 20mm而盾構(gòu)隧道設(shè)計要求隧道的最終貫通誤差應(yīng)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(dǎo)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(shè)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(dǎo)線傳遞的精度和隧道最 終的貫通技術(shù)指標(biāo)要求。采用不同的方法，精測盾構(gòu)隧道洞門鋼環(huán)中心坐標(biāo)關(guān)于盾構(gòu)隧道的始發(fā)井和接收井洞門，俗稱之為進(jìn)洞出 洞。對于盾構(gòu)進(jìn)出洞洞門，目前長三角地區(qū)定義為：盾構(gòu)始 發(fā)井處洞門為出洞，盾構(gòu)接收井處洞門為進(jìn)洞，因其主要是 把豎井看作洞而言。其他地區(qū)對于隧道進(jìn)出洞的定義或許有 異，在些不作多述。對于盾構(gòu)進(jìn)出洞洞門鋼環(huán)中心坐標(biāo)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(biāo)。還可測量鋼環(huán)圓弧上多個點的坐標(biāo)進(jìn)行擬合求出圓心坐標(biāo)，用兩種測量方法進(jìn)行對比，既能相互復(fù) 核測量成果，也可提高洞門中心坐標(biāo)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(gòu)中心首尾坐標(biāo)盾構(gòu)機(jī)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(gòu)中心坐標(biāo)，由于在盾構(gòu)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(gòu)中心后必 然存在誤差。精度較高的方法是在盾構(gòu)內(nèi)選擇一些特征點進(jìn) 行測量，通過這些特征點與盾構(gòu)機(jī)固定的幾何關(guān)系，能更精 確地求出盾構(gòu)機(jī)中心的首尾坐標(biāo)，從而提高盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)的 精度。設(shè)置強制歸心標(biāo)、勤測勤量、增