盾構(gòu)施工測量技術(shù)講解課件

盾構(gòu)施工測量技術(shù)作者：張部令盾構(gòu)施工測量技術(shù)作者：張部令1摘要：

通過對盾構(gòu)施工測量技術(shù)的研究，并結(jié)合客大盾構(gòu)的具體情況，制定合理的測量方案，使地面控制測量和豎井聯(lián)系測量達到最佳效果；初步選定盾構(gòu)隧道內(nèi)施工測量控制網(wǎng)布設(shè)形式、控制點埋設(shè)位置、控制點樣式及埋設(shè)形式；結(jié)合盾構(gòu)施工的特點，研究和分析盾構(gòu)機本身導(dǎo)向系統(tǒng)的使用功能，工作原理及應(yīng)用；結(jié)合盾構(gòu)機特點研究一套對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量的準確性進行復(fù)核測量，以及對盾構(gòu)機和管片進行定時姿態(tài)測量的方法。摘要：通過對盾構(gòu)施工測量技術(shù)的研究，并結(jié)合客大盾構(gòu)2一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用三、地下控制測量四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算五、盾構(gòu)姿態(tài)測量目錄一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配目錄3一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配為保證貫通測量有足夠精度，我測量組針對盾構(gòu)施工測量的特點進行誤差分析，為以后的測量工作在精度控制上有所保證和提高。1、盾構(gòu)隧道施工測量的誤差來源結(jié)合盾構(gòu)施工的特點，地鐵隧道貫通測量誤差主要來自于以下幾個方面：a.地面控制測量；一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配4一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配b.豎井聯(lián)系測量；c.激光站吊籃測量；d.地下延伸導(dǎo)線測量；e.盾構(gòu)姿態(tài)測量。2、隧道貫通誤差限值控制及各階段對測量誤差分配本工程的允許橫向誤差不超過±50mm，高程允許誤差不超過±50mm，故其相應(yīng)的中誤差為±25mm。一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配b.豎井聯(lián)系測量；5（1）平面測量的誤差分配

橫向貫通誤差來源主要由地面控制導(dǎo)線測量誤差、近井點聯(lián)系測量誤差，地下延伸導(dǎo)線測量及盾構(gòu)機本身姿態(tài)的定位測量誤差等影響因素。其他因素影響較小可以忽略不計。假設(shè)各項誤差相互獨立，則有：mQ2=mq12+mq22+mq32+mq42式中：mq1：地面控制測量橫向中誤差；mq2：盾構(gòu)施工豎井聯(lián)系測量中誤差；mq3：地下導(dǎo)線測量中誤差；mq4：盾構(gòu)姿態(tài)的定位測量中誤差；mQ：隧道平面貫通的橫向中誤差。（1）平面測量的誤差分配

橫向貫通誤差來源主要由地面控制導(dǎo)線6（1）平面測量的誤差分配

考慮到本工程的實際情況，以及所用測量方法和已建地鐵測量工作的實際經(jīng)驗，各種誤差對橫向貫通精度的影響，采用不等精度分配原則，取值如下：mq1=nmq2=3nmq3=3nmq4=2n代入式中得：mQ=(mq12+mq22+mq32+mq42)1/2=4.8n根據(jù)設(shè)計要求，本工程允許橫向貫通誤差為±50mm，則其中誤差mQ=±25mm。n=±25/4.8=±5.2mm從而可以求得每道工序的測量中誤差：mq1=±5.2mmmq2=±15.6mmmq3=±15.6mmmq4=±10.4mm（1）平面測量的誤差分配

考慮到本工程的實際情況，以及所用測7（2）高程測量誤差分配高程測量的誤差計算公式為：mH2=mh12+mh22+mh32+mh42式中：mh1：地面高程控制測量中誤差；mh2：豎井傳遞高程的測量中誤差；mh3：盾構(gòu)機姿態(tài)高程測量中誤差；mh4：由盾構(gòu)進洞處到隧道貫通處地下水準測量中誤差；mH：區(qū)間隧道高程貫通測量中誤差。根據(jù)地鐵測量的經(jīng)驗，高程測量誤差采用不等精度分配取值如下：mh1=±14mmmh2=±10mmmh3=±10mmmh4=±14mm代入式中得mH=±24.3mm〈±25mm（2）高程測量誤差分配8總結(jié):按上述分配，進行平面和高程控制測量，只要把握每一環(huán)節(jié)的誤差范圍，都能滿足本工程區(qū)間隧道的貫通測量的精度要求?？偨Y(jié):按上述分配，進行平面和高程控制測量，只要把握每一環(huán)節(jié)的9

二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用

平面控制網(wǎng)測量高程控制網(wǎng)測量地面控制測量

二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用

平面控制網(wǎng)測量10

1、地面平面控制網(wǎng)的布置

盾構(gòu)機從大塘北端頭施工豎井出發(fā)在中間風(fēng)井第一次小的貫通，在從中間風(fēng)井出發(fā)最終在客村調(diào)頭斷面處貫通，盾構(gòu)隧道掘進示意圖如圖1,我們根據(jù)業(yè)主給的二號線的GPS導(dǎo)線點和一級導(dǎo)線控制網(wǎng)，在我們分別在始發(fā)井、中間風(fēng)井和客村豎井近井位置設(shè)置我們需要往井下傳遞的導(dǎo)線點，在始發(fā)豎井、中間風(fēng)井和客村豎井附近各布設(shè)4個近井導(dǎo)線點，其中兩個點作為坐標起算和起始方向，另兩個點作檢核方向。盾構(gòu)施工導(dǎo)線平面控制網(wǎng)，起算于地鐵2號線首級GPS控制網(wǎng)和一級導(dǎo)線控制網(wǎng)，采用規(guī)范規(guī)定的四等技術(shù)要求進行觀測。

1、地面平面控制網(wǎng)的布置

11盾構(gòu)隧道掘進示意圖盾構(gòu)隧道掘進示意圖122、地面高程控制網(wǎng)的布設(shè)為了方便地下盾構(gòu)隧道施工及地面的變形監(jiān)測，在線路沿線布設(shè)一條二等加密水準線路，采取往返等距二等水準的施測方法觀測，往返閉合差不大于8L1/2，（L為單程水準線路長度，以千米計）。2、地面高程控制網(wǎng)的布設(shè)133、地面控制測量實施根據(jù)現(xiàn)場情況，利用業(yè)主交給的GPS點和一級精密導(dǎo)線網(wǎng)經(jīng)復(fù)測后，再延伸到每個豎井近井點。延伸的近井導(dǎo)線點必須要滿足下一道測量工序的需要，選點的位置必須要保證在現(xiàn)場不被破壞和擾動。下圖為地鐵三號線大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)形式：3、地面控制測量實施14圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖154、豎井聯(lián)系測量豎井聯(lián)系測量是隧道貫通中的一個重要環(huán)節(jié)，它主要是將地表的平面及高程，通過井筒傳至地下導(dǎo)線點及水準點，使洞內(nèi)、外形成統(tǒng)一的空間坐標系統(tǒng)，以便確定隧道中線的空間位置。因此，豎井聯(lián)系測量的內(nèi)容包括：a.投點：將井口點位投影至井底，以便傳算坐標和方位；b.定向：將井上定向邊的方位角按同一坐標系統(tǒng)傳遞井下的定向邊，以便推算井下導(dǎo)線的起始坐標和方位；c.導(dǎo)高：將井上水準點的高程按同一高程系統(tǒng)傳遞到井下。4、豎井聯(lián)系測量16（1）豎井定向方法根據(jù)地下鐵道測量的精度等級要求和現(xiàn)有測量儀器的情況，我們在實際工作中利用現(xiàn)有的儀器和現(xiàn)有的條件制定了我們的測量方法，經(jīng)過分析我們的線路長度只有1.2公里，用傳統(tǒng)的聯(lián)系測量方法就能滿足我們的精度要求。（1）豎井定向方法17（2）豎井聯(lián)系測量的要求

a.在進行聯(lián)系測量前，須制定測量方案，根據(jù)地面控制測量，建立近井點平面控制和高程控制，在井底車場穩(wěn)固的地面埋設(shè)不小于三個永久導(dǎo)線點和水準點，也可用永久導(dǎo)線點作為水準點。b.聯(lián)系測量在同階段、同時期應(yīng)至少獨立進行兩次，在互差不超過限差時，取加權(quán)或算術(shù)平均值。其精度應(yīng)符合規(guī)范要求。c.每次聯(lián)系測量前，應(yīng)對近井平面控制點和水準點進行檢測，在證實點位沒有移動的情況下，才能進行聯(lián)系測量。d.聯(lián)系測量方案應(yīng)根據(jù)儀器設(shè)備、技術(shù)水平及工程情況選定。其基本原則是在滿足測量精度的條件下，最大限度的提高工效，優(yōu)先選用新技術(shù)。凡井深大于40m時，應(yīng)根據(jù)橫向及高程貫通精度要求進行豎井聯(lián)系測量技術(shù)設(shè)計。（2）豎井聯(lián)系測量的要求

a.在進行聯(lián)系測量前，須制定測量方18

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

（a.坐標和方位角傳遞選用下列方法：當井筒不太深（100m以內(nèi)），井筒直徑較大時，可采用聯(lián)系三角形測量法：當開挖面距豎井中心小于50m，可采用串線法（方向線法），超過50m以上，以光學(xué)投點配合陀螺儀定向方法為主；當兩井間已貫通，可采用兩井定向法。

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

（a.坐標和19

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

b.高程的傳遞方法有：井深在40m以內(nèi)，可以采用鋼絲導(dǎo)入法或長鋼尺導(dǎo)入法；超過40m，宜采用光電測距法。

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳20（4）聯(lián)系測量步驟如下:①在豎井中懸掛兩根吊錘線B、A，稱為投點，吊錘重量和吊錘絲的直徑隨井深的不同而不同（例如在井深為100m時，吊錘重60kg，鋼絲直徑為0.7mm），為了使吊錘很快靜止下來，一般將其放入盛有油類液體的容器中。等待鋼絲靜止下來后，在井上井下鋼絲上貼反射棱鏡片。（4）聯(lián)系測量步驟如下:21（4）聯(lián)系測量步驟如下:②在近井控制點C設(shè)置全站儀，后視另一控制點D，觀測水平角∠DCB和∠DCA，即圖中和，并用全站儀測量三角形的邊長a、b和c。在地下架儀器于地下近井點C＇，類似觀測和，并測量a＇、b＇和c＇。其中B＇和A＇分別為B、A的投影點，D＇為另一導(dǎo)線點。三角形ABC和三角形A＇B＇C＇稱為聯(lián)系三角形。井上井下聯(lián)系三角形應(yīng)滿足下列要求：（4）聯(lián)系測量步驟如下:②在近井控制點C設(shè)置全站儀，后視另一22（4）聯(lián)系測量步驟如下:a.兩懸吊鋼絲間距不應(yīng)小于5m。b.定向角α應(yīng)小于3°c.a/c及a＇/c＇d的比值應(yīng)小于1.5倍。d.用J2級儀器在地面、地下按全圓測回法均觀測4測回。（4）聯(lián)系測量步驟如下:a.兩懸吊鋼絲間距不應(yīng)小于5m。23（5）豎井定向精度分析：經(jīng)過豎井用聯(lián)系三角形法將方向角傳遞到地下去時，地下導(dǎo)線起始方位角的誤差，可用下式表示：M0=((M0)S2+(M0)β2+(M0)P2)1/2其中：(M0)S為邊長測量所引起的計算角度的誤差(M0)β為角度觀測誤差的影響（5）豎井定向精度分析：24（5）豎井定向精度分析：(M0)P為用吊錘投點誤差的影響地面與地下聯(lián)系三角形的形狀相似，則(M0)S=如果ms=0.8mm，α=3°，a=4.5m，b/a=1.5m，則：(M0)S=±4.6″（5）豎井定向精度分析：(M0)P為用吊錘投點誤差的影響25（5）豎井定向精度分析：(M0)β2=在實際工作中可以認為地下方向觀測的誤差約等于地面上方觀測誤差的一倍半,即m1=1.5m，若再取b/a=1.5，則(m0)β2=2×3.25m2（1+1.5+2.25）=30.9m2(m0)β=5.5m如地面測角中誤差規(guī)定為±4″，于是方向中誤差為m=±3″（5）豎井定向精度分析：(M0)β2=26（5）豎井定向精度分析：故得(m0)β=±16.5″當豎井深為80m，吊錘線的距離為5m時，其投點誤差引起的方向誤差大約為(m0)p=±8″則地下導(dǎo)線起始方向角的誤差為：mo=±

=±

=±19″在進行豎井定向時，都要移動吊錘線，使方向的傳遞經(jīng)過不同的三組聯(lián)系三角形，進行的定向稱為一次定向。三組聯(lián)系三角形定向平均值的中誤差為11”。（5）豎井定向精度分析：故得(m0)β=±16.5″27

小總結(jié)：

經(jīng)過理論探討和實踐證實：地鐵區(qū)間線路較短，而且中間有設(shè)置中間風(fēng)井，用聯(lián)系測量的方法傳遞方位和高程可滿足我盾構(gòu)施工貫通精度的需要，是一種較好的豎井定向方法，不僅提高了定向精度和定向的可靠程度，而且大大減少了定向時由于誤操作造成的返工，提高了工作效率。小總結(jié)：經(jīng)過理論探討和實踐證28

三、地下控制測量

1、聯(lián)系測量完成之后，我們得到經(jīng)傳遞到地下起始邊和高程，然后就是怎樣布設(shè)施工測量控制導(dǎo)線，以指導(dǎo)盾構(gòu)機掘進。2、地下導(dǎo)線隨著盾構(gòu)推進而不斷延長，導(dǎo)線點也隨著盾構(gòu)掘進而向前進行布設(shè)。根據(jù)我們施工無數(shù)次的測量復(fù)測發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)施工隧道的特殊性，地下施工控制導(dǎo)線精度將主要受到隧道里的折光的影響和不穩(wěn)定的隧道管片環(huán)影響。三、地下控制測量

1、聯(lián)系測量完成之后，我們得到29

三、地下控制測量

3、為了消除和減弱折光差對橫向貫通誤差的影響，我們將施工測量控制導(dǎo)線點埋設(shè)在隧道兩側(cè)并且交叉向前延伸達到消除或減弱折光差影響的目的。圖3托盤控制點布置圖

三、地下控制測量

3、為了消除和減弱折光差對橫30

三、地下控制測量

5、經(jīng)過我們對施工控制導(dǎo)線長期的測量發(fā)現(xiàn)在埋設(shè)和測量時應(yīng)注意以下幾個方面：a、導(dǎo)線點一定要埋設(shè)在穩(wěn)固、標志完好的地點。b、直線段施工控制導(dǎo)線點的平均邊長180m左右，特殊情況下，不應(yīng)短于100m，曲線段施工控制導(dǎo)線點的平均邊長150m左右，并要交叉分布。

三、地下控制測量

5、經(jīng)過我們對施工控制導(dǎo)線長期的測量發(fā)現(xiàn)31

三、地下控制測量

c、施工控制導(dǎo)線測量宜采用II級全站儀施測，左、右角各測兩測回，左右角平均值之和與360°較差應(yīng)小于4″，邊長往返觀測各兩測回，往返觀測平均值較差應(yīng)小于7mm。d、施工控制導(dǎo)線最遠點點位橫向中誤差應(yīng)控制在±25mm之內(nèi)。每次延伸導(dǎo)線之前，應(yīng)對已有的洞內(nèi)導(dǎo)線前三個點進行檢測。如有變動應(yīng)選擇另外穩(wěn)定的洞內(nèi)導(dǎo)線點進行洞內(nèi)延伸導(dǎo)線測量。e、洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線應(yīng)在盾構(gòu)掘進300-400m重復(fù)測量一次，每次測量的方向角應(yīng)小于7″，在取重合點兩次角值的平均值作為本次的測量結(jié)果。

三、地下控制測量

c、施工控制導(dǎo)線測量宜采用II級全站儀施32四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算盾構(gòu)法施z工洞內(nèi)的測量空間較大，顧我們布設(shè)成等邊直伸導(dǎo)線，我們都知道橫向誤差是制約盾構(gòu)隧道貫通的主要因素，按等邊直伸形導(dǎo)線估算，其最遠點橫向誤差可用下式計算。 式中：ma：測角中誤差L：支導(dǎo)線長度；N：支導(dǎo)線邊數(shù)。四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算33四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算

根據(jù)上式，按邊長平均150m，測角中誤差為2.5″計算，我們計算出地下控制導(dǎo)線任意一點的橫向誤差。下表給出了不同長度和邊數(shù)的導(dǎo)線最遠點橫向誤差。（見右圖）四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算根據(jù)上式，按邊長平均150m，測角中誤34四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算從上圖可以看出，當?shù)叵驴刂撇捎脝我恢?dǎo)線形式，在一定的支導(dǎo)線長度和邊數(shù)下，其精度很難大幅度提高。但是，由于盾構(gòu)隧道工程貫通距離短，且中間還設(shè)有中間風(fēng)井，所以很容易滿足工程貫通精度要求。從表中我們不難看到隧道超過2千米精度很難有所保證，所以地下導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成導(dǎo)線網(wǎng)、線形鎖等形式，還可以適當加測陀螺方位角來提高定向邊的精度，對于城市地鐵盾構(gòu)法施工的隧道來說，現(xiàn)在的設(shè)計在500-1000米之間都設(shè)有中間風(fēng)井，我們可以在中間風(fēng)井貫通后再做兩井定向，無形中又大大提高了我們的測量精度，以上可以作為在各種情況下今后盾構(gòu)施工測量的依據(jù)。四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算從上圖可以看出，當?shù)叵驴刂撇捎脝我恢?dǎo)線35

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

1、盾構(gòu)施工自動導(dǎo)向測量（1）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的作用與優(yōu)勢

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

1、盾構(gòu)施工自動導(dǎo)向測量36

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

盾構(gòu)施工之前首先要將測量控制點從地面引到井下地板上,檢查好洞門的位置,調(diào)試好盾構(gòu)機始發(fā)托架,確保盾構(gòu)機始發(fā)前定位的準確性。盾構(gòu)機掘進過程中的姿態(tài)控制是盾構(gòu)法施工中控制隧道精度的關(guān)鍵，也是盾構(gòu)施工操作水平的主要反映。因此，測量人員需要實時為盾構(gòu)機操作手提供盾構(gòu)機偏離隧道設(shè)計中線的數(shù)值及盾構(gòu)機自身的仰俯、旋轉(zhuǎn)和偏航情況，作為糾編的依據(jù)，以確保運動中的盾構(gòu)機始終被控制在理想的偏差范圍之內(nèi)。

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

盾構(gòu)施工之前首先要將測量控制點從地面引到37

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

客大盾構(gòu)項目采用德國VMT公司生產(chǎn)的SLS-T自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行控制，該系統(tǒng)是目前世界上在地鐵盾構(gòu)法施工領(lǐng)域最為先進的隧道掘進機自動導(dǎo)向系統(tǒng)。加強了施工過程中的管理水平和提高工程自動化控制程度，減輕了人工測量的勞動強度，提高盾構(gòu)施工的速度，其主要目的就是為了確定各相關(guān)點的坐標，通過系統(tǒng)在盾構(gòu)機操作室的電腦上顯示前后參考點的水平和垂直偏離值、里程。使用該系統(tǒng)可以滿足盾構(gòu)法施工測量的需要。SLS-T目前作為國際最先進的盾構(gòu)測量導(dǎo)向系統(tǒng)，同人工逐環(huán)測量導(dǎo)向系統(tǒng)及陀螺加機械裝置等方法相比較，主要有以下優(yōu)點：

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

客大盾構(gòu)項目采用德國VMT公司生產(chǎn)的SL38

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

a.可以顯示盾構(gòu)機的行進曲線（相對DTA）；實時顯示盾構(gòu)機的位置坐標和相對偏差；實時顯示盾構(gòu)機的俯仰和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，可實現(xiàn)遠程控制。b.測量復(fù)核的頻率低。c.工作量相對小,施工過程中的導(dǎo)向測量需要人員少。d.施工控制方便，精度高。e.結(jié)合導(dǎo)向功能，實現(xiàn)在管片的拼裝和管片環(huán)測量方面的應(yīng)用。

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

a.可以顯示盾構(gòu)機的行進曲線（相對DT39

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

（2）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的組成及各部件的功能SLS-T自動掘進導(dǎo)向系統(tǒng)主要由以下部件組成：a:激光全站儀測量角度及距離。圖4隧道頂部激光站位置安裝布置圖

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

（2）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的組成及各部件的功能圖40五、盾構(gòu)姿態(tài)測量b:電子激光接收靶接收激光全站儀的激光，通過其可測出盾構(gòu)機的俯仰和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。圖5電子激光接收靶五、盾構(gòu)姿態(tài)測量b:電子激光接收靶圖5電子激光接收靶41五、盾構(gòu)姿態(tài)測量c:后視棱鏡為導(dǎo)向系統(tǒng)提供后視點。圖6后視棱鏡五、盾構(gòu)姿態(tài)測量c:后視棱鏡圖6后視棱鏡42五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

d:黃盒子給激光全站儀提供電源，同時也實現(xiàn)PC機和激光全站儀之間的通信。e:電腦圖7電腦顯示器五、盾構(gòu)姿態(tài)測量d:黃盒子圖7電腦顯示器43五、盾構(gòu)姿態(tài)測量f:網(wǎng)卡g:電纜卷盤此外要實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，相關(guān)聯(lián)的部件和軟件還有：盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)的PLC，要實現(xiàn)一些附加功能的部件如自動測量盾尾間隙的部件、要實現(xiàn)管片環(huán)收斂等量測的部件等，隧道掘進軟件等。五、盾構(gòu)姿態(tài)測量f:網(wǎng)卡44五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

整個系統(tǒng)的組成情況及各個部件之間的相互關(guān)聯(lián)如圖所示：圖8系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)圖五、盾構(gòu)姿態(tài)測量整個系統(tǒng)的組成情況及各個部件之間的相互關(guān)聯(lián)45（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)通過人工提供相關(guān)坐標，由激光全站儀實時測量盾構(gòu)機姿態(tài)，實現(xiàn)控制盾構(gòu)掘進姿態(tài)的目的。工作原理主要包括人工提供初始坐標和導(dǎo)向系統(tǒng)的建立、盾構(gòu)施工中的導(dǎo)向作業(yè)及數(shù)據(jù)的處理這幾個方面。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理46（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

①初始坐標的取得和導(dǎo)向系統(tǒng)的建立將地面控制點通過聯(lián)系測量引至始發(fā)豎井內(nèi)，并以此作為洞內(nèi)控制測量的依據(jù)，也是盾構(gòu)機自動導(dǎo)向測量的依據(jù)。導(dǎo)向測量系統(tǒng)激光全站儀及后視點的初始坐標都是通過人工測量在豎井內(nèi)控制點的基礎(chǔ)上測得的，并輸入到計算機中，作為下步施工中盾構(gòu)機位置及姿態(tài)控制的基礎(chǔ)，盾構(gòu)掘進過程中導(dǎo)向測量通過吊籃上的強制對中點傳遞坐標，并通過洞內(nèi)導(dǎo)線點對吊籃坐標進行復(fù)核，減少誤差，確保精度。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理①初始坐標的取得和導(dǎo)向系統(tǒng)的建47（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

安放激光全站儀和后視棱鏡的吊籃設(shè)置在已安裝的管片上，安裝吊籃時可利用水平尺使其基本保持水平，并安置牢固。受電纜線及線路曲線的制約，激光全站儀往往需靠前一些，根據(jù)長期以來對客大區(qū)間管片上浮偏移的統(tǒng)計，激光站可安放在25環(huán)以后比較穩(wěn)定的管片上，確需再靠前安放在尚未穩(wěn)定的管片上，要特別注意導(dǎo)向系統(tǒng)方位檢查的情況，一旦超限，要立即檢查原因或進行激光站復(fù)測。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理48（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

②盾構(gòu)掘進中的導(dǎo)向測量盾構(gòu)機掘進過程中，安裝在盾構(gòu)機上的電子激光接收靶（ELS靶）不斷向前移動，安裝在盾構(gòu)機后方已完成的隧道頂部的激光全站儀發(fā)出的激光光束自動跟蹤并射在ELS靶上。激光全站儀的坐標由人工給定并提前輸入電腦，系統(tǒng)可根據(jù)激光入射點在光靶上的位置、角度和距離推算出盾構(gòu)機前后參考點與線路中線的偏移值，由光靶內(nèi)內(nèi)置的傾斜儀可測出盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)角和俯仰角，從而得出盾構(gòu)機的姿態(tài)參數(shù)。以圖文的形式在操作控制室內(nèi)顯示出來，以指導(dǎo)盾構(gòu)機的掘進施工。受導(dǎo)向系統(tǒng)電纜長度的影響，需每隔50米左右對激光站及后視靶的位置進行人工前移一次。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理②盾構(gòu)掘進中的導(dǎo)向測量49（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

③對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)試為了控制盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)的精度，確保隧道的準確貫通，需定期利用洞內(nèi)的控制導(dǎo)線，來較核和調(diào)整激光全站儀的坐標及人工測定盾構(gòu)機的位置與SLS-T自動導(dǎo)向系統(tǒng)顯示的盾構(gòu)機的位置是否一致，而對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行調(diào)試。調(diào)試工作主要是確保測量控制點穩(wěn)定、可靠，避免因吊籃控制點位移或?qū)蛳到y(tǒng)本身的誤差引起偏差。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理③對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)試502、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量準確測定盾構(gòu)機姿態(tài)是確保隧道貫通的重要環(huán)節(jié)。雖然盾構(gòu)機所配備的測量自動導(dǎo)向系統(tǒng)是很先進的，但是，由于制約導(dǎo)向裝置本身精度的主客觀因素很多，導(dǎo)向裝置提供的數(shù)據(jù)往往精度不高、數(shù)據(jù)不可靠。為了使SLS-T系統(tǒng)測出的盾構(gòu)機姿態(tài)精準、可靠，我們必須依靠人工測量方法對盾構(gòu)機導(dǎo)向系統(tǒng)進行檢核，對盾構(gòu)機姿態(tài)進行檢核測量。2、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量512、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量（1）人工復(fù)核的計算原理和方法盾構(gòu)機的主體和盾尾之間是由鉸接連在一起，所以主體和盾尾不一定在同一狀態(tài)，要想測出盾構(gòu)機姿態(tài)所利用的空間很少。由于這些客觀條件的制約，要利用人工測出盾構(gòu)機的姿態(tài)有一定的難度，人工測量盾構(gòu)機姿態(tài)是利用對盾構(gòu)機盾尾的一些固定點位的測設(shè),通過人工計算，得出盾構(gòu)機相關(guān)的姿態(tài)參數(shù)，但計算比較繁瑣?？梢越柚贏utoCAD工程繪圖軟件進行坐標轉(zhuǎn)換，使計算過程簡單明了。2、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量（1）人工復(fù)核的計算原理和方法522、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量盾構(gòu)機制造時，在盾尾視線較好的位置選擇了許多測量點，并精確測得以前參考點為原點的各點的三維坐標做為初始坐標。通過人工測量，可測得其中任意三點在大地坐標系中的三維坐標。利用AutoCAD提供的ALGIN命令將這三點及盾構(gòu)機前后參考點的出廠初始坐標轉(zhuǎn)換為掘進中的大地坐標。各參數(shù)的計算也借助AutoCAD軟件，方法如下（客大盾構(gòu)區(qū)間采用的盾構(gòu)機前后參考點的設(shè)計距離為3.9303m）：2、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量盾構(gòu)機制造時，在盾尾視線較好的位置選532、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量a.前后參考點與隧道中心線的水平、垂直偏離值可直接從轉(zhuǎn)換過來的前后參考點實測坐標向設(shè)計隧道中心線做垂線，list命令分別顯示出兩段垂線的屬性，X和Z方向的值就是偏離中心線的水平和垂直數(shù)值。b.實測里程就是前參考點向隧道設(shè)計中心線所做垂足處的里程。c.偏航角=（前參考點的水平偏移值-后參考點的水平偏移值）/3.9303m。d.機體旋轉(zhuǎn)角=（所測的三點中任意兩點實測高程之差-該兩點設(shè)計高程之差）/該兩點的三維距離e.仰俯角=（前參考點的實測高程-后參考點的實測高程）/3.9303m.通過以上計算，便可得出盾構(gòu)機的姿態(tài)，與SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)進行比較，我們確保每周人工測量一次盾構(gòu)機姿態(tài),其計算結(jié)果與SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)所測的結(jié)果一致。實踐證明我們所采取的方法和措施是方便可行的。2、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量a.前后參考點與隧道中心線的水平、垂542、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量（2）人工測量盾構(gòu)機姿態(tài)的具體操作根據(jù)“開拓一號”盾構(gòu)機的構(gòu)造，在管片拼裝機側(cè)面的爬梯頂部安設(shè)一個固定點，作為測量的轉(zhuǎn)點。盾構(gòu)機的人工姿態(tài)測量必須在盾構(gòu)機停止的狀態(tài)下進行。測量人員利用激光站和后視靶所提供的坐標，測出轉(zhuǎn)點的三維坐標，再將轉(zhuǎn)點與激光站作為初始邊，測出在轉(zhuǎn)點處觀測視線較好的三個測點，記錄其三維坐標，作為內(nèi)業(yè)計算的依據(jù)。2、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量（2）人工測量盾構(gòu)機姿態(tài)的具體操作55（2）人工測量盾構(gòu)機姿態(tài)的具體操作根據(jù)“開拓一號”盾構(gòu)機的構(gòu)造，在管片拼裝機側(cè)面的爬梯頂部安設(shè)一個固定點，作為測量的轉(zhuǎn)點。盾構(gòu)機的人工姿態(tài)測量必須在盾構(gòu)機停止的狀態(tài)下進行。測量人員利用激光站和后視靶所提供的坐標，測出轉(zhuǎn)點的三維坐標，再將轉(zhuǎn)點與激光站作為初始邊，測出在轉(zhuǎn)點處觀測視線較好的三個測點，記錄其三維坐標，作為內(nèi)業(yè)計算的依據(jù)。（2）人工測量盾構(gòu)機姿態(tài)的具體操作56

3、管片環(huán)姿態(tài)測量

管片環(huán)姿態(tài)測量主要是測定管片環(huán)安裝位置是否符合設(shè)計要求。自動導(dǎo)向系統(tǒng)的管片環(huán)測量一般和盾構(gòu)機姿態(tài)測量同時進行，其所測的管片環(huán)狀態(tài)為管片環(huán)背后未注漿前的瞬間狀態(tài)，隨著注漿壓力和圍巖應(yīng)力對管片環(huán)的作用，管片環(huán)的空間位置將發(fā)生變化，需要人工進行復(fù)核測量，為掘進過程中管片上浮提供依據(jù)。客大盾構(gòu)區(qū)間每拼裝5環(huán)，就逐環(huán)測量一次，確認已穩(wěn)定的管片環(huán)可不進行重復(fù)測量。方法是利用全站儀和輔助工具測定管片環(huán)上或與管片環(huán)相關(guān)的一些特征點，從而通過幾何計算確定管片環(huán)安裝位置的正確性，襯砌管片環(huán)測量內(nèi)容包括：環(huán)中心偏差、環(huán)的橢圓度、環(huán)的高程和坡度、環(huán)兩側(cè)縱向超前量以及環(huán)的橫向旋轉(zhuǎn)等，其中環(huán)中心偏差是管片環(huán)姿態(tài)最主要的控制參數(shù)，《廣州地鐵測量規(guī)范》規(guī)定，環(huán)中心偏差應(yīng)控制在5cm以內(nèi)。

3、管片環(huán)姿態(tài)測量

管片環(huán)姿態(tài)測量主要是測57

3、管片環(huán)姿態(tài)測量

圖9橫尺法管片環(huán)姿態(tài)測量

3、管片環(huán)姿態(tài)測量

圖9橫尺法管片環(huán)姿態(tài)58

3、管片環(huán)姿態(tài)測量通過在客大盾構(gòu)區(qū)間左右線的測量實踐，我們認為橫尺法測量管片環(huán)姿態(tài)方便快捷。即在橫尺上找到一個與管片中心有一相對關(guān)系的點，利用全站儀測定其坐標，根據(jù)該點與環(huán)中心的相對關(guān)系，推算出環(huán)中心的坐標，再與設(shè)計坐標相比，即可得出環(huán)中心偏差值。3、管片環(huán)姿態(tài)測量通過在客大盾構(gòu)區(qū)間左右線59

六、結(jié)束語盾構(gòu)施工測量工作，是盾構(gòu)機的眼睛，是否能讓一條隧道精確的貫通，是測量的關(guān)鍵，希望在座從事地下工程測量工作的各位同仁，在施工過程中嚴格把關(guān)，共同努力，提高我國地下工程測量的整體技術(shù)水平。六、結(jié)束語盾構(gòu)施工測量工作，是盾構(gòu)60

謝謝?。?/p>

謝謝??！61盾構(gòu)施工測量技術(shù)作者：張部令盾構(gòu)施工測量技術(shù)作者：張部令62摘要：

通過對盾構(gòu)施工測量技術(shù)的研究，并結(jié)合客大盾構(gòu)的具體情況，制定合理的測量方案，使地面控制測量和豎井聯(lián)系測量達到最佳效果；初步選定盾構(gòu)隧道內(nèi)施工測量控制網(wǎng)布設(shè)形式、控制點埋設(shè)位置、控制點樣式及埋設(shè)形式；結(jié)合盾構(gòu)施工的特點，研究和分析盾構(gòu)機本身導(dǎo)向系統(tǒng)的使用功能，工作原理及應(yīng)用；結(jié)合盾構(gòu)機特點研究一套對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量的準確性進行復(fù)核測量，以及對盾構(gòu)機和管片進行定時姿態(tài)測量的方法。摘要：通過對盾構(gòu)施工測量技術(shù)的研究，并結(jié)合客大盾構(gòu)63一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用三、地下控制測量四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算五、盾構(gòu)姿態(tài)測量目錄一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配目錄64一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配為保證貫通測量有足夠精度，我測量組針對盾構(gòu)施工測量的特點進行誤差分析，為以后的測量工作在精度控制上有所保證和提高。1、盾構(gòu)隧道施工測量的誤差來源結(jié)合盾構(gòu)施工的特點，地鐵隧道貫通測量誤差主要來自于以下幾個方面：a.地面控制測量；一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配65一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配b.豎井聯(lián)系測量；c.激光站吊籃測量；d.地下延伸導(dǎo)線測量；e.盾構(gòu)姿態(tài)測量。2、隧道貫通誤差限值控制及各階段對測量誤差分配本工程的允許橫向誤差不超過±50mm，高程允許誤差不超過±50mm，故其相應(yīng)的中誤差為±25mm。一、盾構(gòu)隧道施工測量誤差來源及分配b.豎井聯(lián)系測量；66（1）平面測量的誤差分配

橫向貫通誤差來源主要由地面控制導(dǎo)線測量誤差、近井點聯(lián)系測量誤差，地下延伸導(dǎo)線測量及盾構(gòu)機本身姿態(tài)的定位測量誤差等影響因素。其他因素影響較小可以忽略不計。假設(shè)各項誤差相互獨立，則有：mQ2=mq12+mq22+mq32+mq42式中：mq1：地面控制測量橫向中誤差；mq2：盾構(gòu)施工豎井聯(lián)系測量中誤差；mq3：地下導(dǎo)線測量中誤差；mq4：盾構(gòu)姿態(tài)的定位測量中誤差；mQ：隧道平面貫通的橫向中誤差。（1）平面測量的誤差分配

橫向貫通誤差來源主要由地面控制導(dǎo)線67（1）平面測量的誤差分配

考慮到本工程的實際情況，以及所用測量方法和已建地鐵測量工作的實際經(jīng)驗，各種誤差對橫向貫通精度的影響，采用不等精度分配原則，取值如下：mq1=nmq2=3nmq3=3nmq4=2n代入式中得：mQ=(mq12+mq22+mq32+mq42)1/2=4.8n根據(jù)設(shè)計要求，本工程允許橫向貫通誤差為±50mm，則其中誤差mQ=±25mm。n=±25/4.8=±5.2mm從而可以求得每道工序的測量中誤差：mq1=±5.2mmmq2=±15.6mmmq3=±15.6mmmq4=±10.4mm（1）平面測量的誤差分配

考慮到本工程的實際情況，以及所用測68（2）高程測量誤差分配高程測量的誤差計算公式為：mH2=mh12+mh22+mh32+mh42式中：mh1：地面高程控制測量中誤差；mh2：豎井傳遞高程的測量中誤差；mh3：盾構(gòu)機姿態(tài)高程測量中誤差；mh4：由盾構(gòu)進洞處到隧道貫通處地下水準測量中誤差；mH：區(qū)間隧道高程貫通測量中誤差。根據(jù)地鐵測量的經(jīng)驗，高程測量誤差采用不等精度分配取值如下：mh1=±14mmmh2=±10mmmh3=±10mmmh4=±14mm代入式中得mH=±24.3mm〈±25mm（2）高程測量誤差分配69總結(jié):按上述分配，進行平面和高程控制測量，只要把握每一環(huán)節(jié)的誤差范圍，都能滿足本工程區(qū)間隧道的貫通測量的精度要求?？偨Y(jié):按上述分配，進行平面和高程控制測量，只要把握每一環(huán)節(jié)的70

二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用

平面控制網(wǎng)測量高程控制網(wǎng)測量地面控制測量

二、盾構(gòu)隧道施工地面控制測量的研究與應(yīng)用

平面控制網(wǎng)測量71

1、地面平面控制網(wǎng)的布置

盾構(gòu)機從大塘北端頭施工豎井出發(fā)在中間風(fēng)井第一次小的貫通，在從中間風(fēng)井出發(fā)最終在客村調(diào)頭斷面處貫通，盾構(gòu)隧道掘進示意圖如圖1,我們根據(jù)業(yè)主給的二號線的GPS導(dǎo)線點和一級導(dǎo)線控制網(wǎng)，在我們分別在始發(fā)井、中間風(fēng)井和客村豎井近井位置設(shè)置我們需要往井下傳遞的導(dǎo)線點，在始發(fā)豎井、中間風(fēng)井和客村豎井附近各布設(shè)4個近井導(dǎo)線點，其中兩個點作為坐標起算和起始方向，另兩個點作檢核方向。盾構(gòu)施工導(dǎo)線平面控制網(wǎng)，起算于地鐵2號線首級GPS控制網(wǎng)和一級導(dǎo)線控制網(wǎng)，采用規(guī)范規(guī)定的四等技術(shù)要求進行觀測。

1、地面平面控制網(wǎng)的布置

72盾構(gòu)隧道掘進示意圖盾構(gòu)隧道掘進示意圖732、地面高程控制網(wǎng)的布設(shè)為了方便地下盾構(gòu)隧道施工及地面的變形監(jiān)測，在線路沿線布設(shè)一條二等加密水準線路，采取往返等距二等水準的施測方法觀測，往返閉合差不大于8L1/2，（L為單程水準線路長度，以千米計）。2、地面高程控制網(wǎng)的布設(shè)743、地面控制測量實施根據(jù)現(xiàn)場情況，利用業(yè)主交給的GPS點和一級精密導(dǎo)線網(wǎng)經(jīng)復(fù)測后，再延伸到每個豎井近井點。延伸的近井導(dǎo)線點必須要滿足下一道測量工序的需要，選點的位置必須要保證在現(xiàn)場不被破壞和擾動。下圖為地鐵三號線大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)形式：3、地面控制測量實施75圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖圖1大塘站地面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖764、豎井聯(lián)系測量豎井聯(lián)系測量是隧道貫通中的一個重要環(huán)節(jié)，它主要是將地表的平面及高程，通過井筒傳至地下導(dǎo)線點及水準點，使洞內(nèi)、外形成統(tǒng)一的空間坐標系統(tǒng)，以便確定隧道中線的空間位置。因此，豎井聯(lián)系測量的內(nèi)容包括：a.投點：將井口點位投影至井底，以便傳算坐標和方位；b.定向：將井上定向邊的方位角按同一坐標系統(tǒng)傳遞井下的定向邊，以便推算井下導(dǎo)線的起始坐標和方位；c.導(dǎo)高：將井上水準點的高程按同一高程系統(tǒng)傳遞到井下。4、豎井聯(lián)系測量77（1）豎井定向方法根據(jù)地下鐵道測量的精度等級要求和現(xiàn)有測量儀器的情況，我們在實際工作中利用現(xiàn)有的儀器和現(xiàn)有的條件制定了我們的測量方法，經(jīng)過分析我們的線路長度只有1.2公里，用傳統(tǒng)的聯(lián)系測量方法就能滿足我們的精度要求。（1）豎井定向方法78（2）豎井聯(lián)系測量的要求

a.在進行聯(lián)系測量前，須制定測量方案，根據(jù)地面控制測量，建立近井點平面控制和高程控制，在井底車場穩(wěn)固的地面埋設(shè)不小于三個永久導(dǎo)線點和水準點，也可用永久導(dǎo)線點作為水準點。b.聯(lián)系測量在同階段、同時期應(yīng)至少獨立進行兩次，在互差不超過限差時，取加權(quán)或算術(shù)平均值。其精度應(yīng)符合規(guī)范要求。c.每次聯(lián)系測量前，應(yīng)對近井平面控制點和水準點進行檢測，在證實點位沒有移動的情況下，才能進行聯(lián)系測量。d.聯(lián)系測量方案應(yīng)根據(jù)儀器設(shè)備、技術(shù)水平及工程情況選定。其基本原則是在滿足測量精度的條件下，最大限度的提高工效，優(yōu)先選用新技術(shù)。凡井深大于40m時，應(yīng)根據(jù)橫向及高程貫通精度要求進行豎井聯(lián)系測量技術(shù)設(shè)計。（2）豎井聯(lián)系測量的要求

a.在進行聯(lián)系測量前，須制定測量方79

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

（a.坐標和方位角傳遞選用下列方法：當井筒不太深（100m以內(nèi)），井筒直徑較大時，可采用聯(lián)系三角形測量法：當開挖面距豎井中心小于50m，可采用串線法（方向線法），超過50m以上，以光學(xué)投點配合陀螺儀定向方法為主；當兩井間已貫通，可采用兩井定向法。

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

（a.坐標和80

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳遞選用的方法：

b.高程的傳遞方法有：井深在40m以內(nèi)，可以采用鋼絲導(dǎo)入法或長鋼尺導(dǎo)入法；超過40m，宜采用光電測距法。

3）豎井聯(lián)系測量坐標和方位角傳81（4）聯(lián)系測量步驟如下:①在豎井中懸掛兩根吊錘線B、A，稱為投點，吊錘重量和吊錘絲的直徑隨井深的不同而不同（例如在井深為100m時，吊錘重60kg，鋼絲直徑為0.7mm），為了使吊錘很快靜止下來，一般將其放入盛有油類液體的容器中。等待鋼絲靜止下來后，在井上井下鋼絲上貼反射棱鏡片。（4）聯(lián)系測量步驟如下:82（4）聯(lián)系測量步驟如下:②在近井控制點C設(shè)置全站儀，后視另一控制點D，觀測水平角∠DCB和∠DCA，即圖中和，并用全站儀測量三角形的邊長a、b和c。在地下架儀器于地下近井點C＇，類似觀測和，并測量a＇、b＇和c＇。其中B＇和A＇分別為B、A的投影點，D＇為另一導(dǎo)線點。三角形ABC和三角形A＇B＇C＇稱為聯(lián)系三角形。井上井下聯(lián)系三角形應(yīng)滿足下列要求：（4）聯(lián)系測量步驟如下:②在近井控制點C設(shè)置全站儀，后視另一83（4）聯(lián)系測量步驟如下:a.兩懸吊鋼絲間距不應(yīng)小于5m。b.定向角α應(yīng)小于3°c.a/c及a＇/c＇d的比值應(yīng)小于1.5倍。d.用J2級儀器在地面、地下按全圓測回法均觀測4測回。（4）聯(lián)系測量步驟如下:a.兩懸吊鋼絲間距不應(yīng)小于5m。84（5）豎井定向精度分析：經(jīng)過豎井用聯(lián)系三角形法將方向角傳遞到地下去時，地下導(dǎo)線起始方位角的誤差，可用下式表示：M0=((M0)S2+(M0)β2+(M0)P2)1/2其中：(M0)S為邊長測量所引起的計算角度的誤差(M0)β為角度觀測誤差的影響（5）豎井定向精度分析：85（5）豎井定向精度分析：(M0)P為用吊錘投點誤差的影響地面與地下聯(lián)系三角形的形狀相似，則(M0)S=如果ms=0.8mm，α=3°，a=4.5m，b/a=1.5m，則：(M0)S=±4.6″（5）豎井定向精度分析：(M0)P為用吊錘投點誤差的影響86（5）豎井定向精度分析：(M0)β2=在實際工作中可以認為地下方向觀測的誤差約等于地面上方觀測誤差的一倍半,即m1=1.5m，若再取b/a=1.5，則(m0)β2=2×3.25m2（1+1.5+2.25）=30.9m2(m0)β=5.5m如地面測角中誤差規(guī)定為±4″，于是方向中誤差為m=±3″（5）豎井定向精度分析：(M0)β2=87（5）豎井定向精度分析：故得(m0)β=±16.5″當豎井深為80m，吊錘線的距離為5m時，其投點誤差引起的方向誤差大約為(m0)p=±8″則地下導(dǎo)線起始方向角的誤差為：mo=±

=±

=±19″在進行豎井定向時，都要移動吊錘線，使方向的傳遞經(jīng)過不同的三組聯(lián)系三角形，進行的定向稱為一次定向。三組聯(lián)系三角形定向平均值的中誤差為11”。（5）豎井定向精度分析：故得(m0)β=±16.5″88

小總結(jié)：

經(jīng)過理論探討和實踐證實：地鐵區(qū)間線路較短，而且中間有設(shè)置中間風(fēng)井，用聯(lián)系測量的方法傳遞方位和高程可滿足我盾構(gòu)施工貫通精度的需要，是一種較好的豎井定向方法，不僅提高了定向精度和定向的可靠程度，而且大大減少了定向時由于誤操作造成的返工，提高了工作效率。小總結(jié)：經(jīng)過理論探討和實踐證89

三、地下控制測量

1、聯(lián)系測量完成之后，我們得到經(jīng)傳遞到地下起始邊和高程，然后就是怎樣布設(shè)施工測量控制導(dǎo)線，以指導(dǎo)盾構(gòu)機掘進。2、地下導(dǎo)線隨著盾構(gòu)推進而不斷延長，導(dǎo)線點也隨著盾構(gòu)掘進而向前進行布設(shè)。根據(jù)我們施工無數(shù)次的測量復(fù)測發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)施工隧道的特殊性，地下施工控制導(dǎo)線精度將主要受到隧道里的折光的影響和不穩(wěn)定的隧道管片環(huán)影響。三、地下控制測量

1、聯(lián)系測量完成之后，我們得到90

三、地下控制測量

3、為了消除和減弱折光差對橫向貫通誤差的影響，我們將施工測量控制導(dǎo)線點埋設(shè)在隧道兩側(cè)并且交叉向前延伸達到消除或減弱折光差影響的目的。圖3托盤控制點布置圖

三、地下控制測量

3、為了消除和減弱折光差對橫91

三、地下控制測量

5、經(jīng)過我們對施工控制導(dǎo)線長期的測量發(fā)現(xiàn)在埋設(shè)和測量時應(yīng)注意以下幾個方面：a、導(dǎo)線點一定要埋設(shè)在穩(wěn)固、標志完好的地點。b、直線段施工控制導(dǎo)線點的平均邊長180m左右，特殊情況下，不應(yīng)短于100m，曲線段施工控制導(dǎo)線點的平均邊長150m左右，并要交叉分布。

三、地下控制測量

5、經(jīng)過我們對施工控制導(dǎo)線長期的測量發(fā)現(xiàn)92

三、地下控制測量

c、施工控制導(dǎo)線測量宜采用II級全站儀施測，左、右角各測兩測回，左右角平均值之和與360°較差應(yīng)小于4″，邊長往返觀測各兩測回，往返觀測平均值較差應(yīng)小于7mm。d、施工控制導(dǎo)線最遠點點位橫向中誤差應(yīng)控制在±25mm之內(nèi)。每次延伸導(dǎo)線之前，應(yīng)對已有的洞內(nèi)導(dǎo)線前三個點進行檢測。如有變動應(yīng)選擇另外穩(wěn)定的洞內(nèi)導(dǎo)線點進行洞內(nèi)延伸導(dǎo)線測量。e、洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線應(yīng)在盾構(gòu)掘進300-400m重復(fù)測量一次，每次測量的方向角應(yīng)小于7″，在取重合點兩次角值的平均值作為本次的測量結(jié)果。

三、地下控制測量

c、施工控制導(dǎo)線測量宜采用II級全站儀施93四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算盾構(gòu)法施z工洞內(nèi)的測量空間較大，顧我們布設(shè)成等邊直伸導(dǎo)線，我們都知道橫向誤差是制約盾構(gòu)隧道貫通的主要因素，按等邊直伸形導(dǎo)線估算，其最遠點橫向誤差可用下式計算。 式中：ma：測角中誤差L：支導(dǎo)線長度；N：支導(dǎo)線邊數(shù)。四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算94四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算

根據(jù)上式，按邊長平均150m，測角中誤差為2.5″計算，我們計算出地下控制導(dǎo)線任意一點的橫向誤差。下表給出了不同長度和邊數(shù)的導(dǎo)線最遠點橫向誤差。（見右圖）四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算根據(jù)上式，按邊長平均150m，測角中誤95四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算從上圖可以看出，當?shù)叵驴刂撇捎脝我恢?dǎo)線形式，在一定的支導(dǎo)線長度和邊數(shù)下，其精度很難大幅度提高。但是，由于盾構(gòu)隧道工程貫通距離短，且中間還設(shè)有中間風(fēng)井，所以很容易滿足工程貫通精度要求。從表中我們不難看到隧道超過2千米精度很難有所保證，所以地下導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成導(dǎo)線網(wǎng)、線形鎖等形式，還可以適當加測陀螺方位角來提高定向邊的精度，對于城市地鐵盾構(gòu)法施工的隧道來說，現(xiàn)在的設(shè)計在500-1000米之間都設(shè)有中間風(fēng)井，我們可以在中間風(fēng)井貫通后再做兩井定向，無形中又大大提高了我們的測量精度，以上可以作為在各種情況下今后盾構(gòu)施工測量的依據(jù)。四、洞內(nèi)單導(dǎo)線的估算從上圖可以看出，當?shù)叵驴刂撇捎脝我恢?dǎo)線96

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

1、盾構(gòu)施工自動導(dǎo)向測量（1）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的作用與優(yōu)勢

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

1、盾構(gòu)施工自動導(dǎo)向測量97

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

盾構(gòu)施工之前首先要將測量控制點從地面引到井下地板上,檢查好洞門的位置,調(diào)試好盾構(gòu)機始發(fā)托架,確保盾構(gòu)機始發(fā)前定位的準確性。盾構(gòu)機掘進過程中的姿態(tài)控制是盾構(gòu)法施工中控制隧道精度的關(guān)鍵，也是盾構(gòu)施工操作水平的主要反映。因此，測量人員需要實時為盾構(gòu)機操作手提供盾構(gòu)機偏離隧道設(shè)計中線的數(shù)值及盾構(gòu)機自身的仰俯、旋轉(zhuǎn)和偏航情況，作為糾編的依據(jù)，以確保運動中的盾構(gòu)機始終被控制在理想的偏差范圍之內(nèi)。

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

盾構(gòu)施工之前首先要將測量控制點從地面引到98

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

客大盾構(gòu)項目采用德國VMT公司生產(chǎn)的SLS-T自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行控制，該系統(tǒng)是目前世界上在地鐵盾構(gòu)法施工領(lǐng)域最為先進的隧道掘進機自動導(dǎo)向系統(tǒng)。加強了施工過程中的管理水平和提高工程自動化控制程度，減輕了人工測量的勞動強度，提高盾構(gòu)施工的速度，其主要目的就是為了確定各相關(guān)點的坐標，通過系統(tǒng)在盾構(gòu)機操作室的電腦上顯示前后參考點的水平和垂直偏離值、里程。使用該系統(tǒng)可以滿足盾構(gòu)法施工測量的需要。SLS-T目前作為國際最先進的盾構(gòu)測量導(dǎo)向系統(tǒng)，同人工逐環(huán)測量導(dǎo)向系統(tǒng)及陀螺加機械裝置等方法相比較，主要有以下優(yōu)點：

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

客大盾構(gòu)項目采用德國VMT公司生產(chǎn)的SL99

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

a.可以顯示盾構(gòu)機的行進曲線（相對DTA）；實時顯示盾構(gòu)機的位置坐標和相對偏差；實時顯示盾構(gòu)機的俯仰和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，可實現(xiàn)遠程控制。b.測量復(fù)核的頻率低。c.工作量相對小,施工過程中的導(dǎo)向測量需要人員少。d.施工控制方便，精度高。e.結(jié)合導(dǎo)向功能，實現(xiàn)在管片的拼裝和管片環(huán)測量方面的應(yīng)用。

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

a.可以顯示盾構(gòu)機的行進曲線（相對DT100

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

（2）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的組成及各部件的功能SLS-T自動掘進導(dǎo)向系統(tǒng)主要由以下部件組成：a:激光全站儀測量角度及距離。圖4隧道頂部激光站位置安裝布置圖

五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

（2）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的組成及各部件的功能圖101五、盾構(gòu)姿態(tài)測量b:電子激光接收靶接收激光全站儀的激光，通過其可測出盾構(gòu)機的俯仰和旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。圖5電子激光接收靶五、盾構(gòu)姿態(tài)測量b:電子激光接收靶圖5電子激光接收靶102五、盾構(gòu)姿態(tài)測量c:后視棱鏡為導(dǎo)向系統(tǒng)提供后視點。圖6后視棱鏡五、盾構(gòu)姿態(tài)測量c:后視棱鏡圖6后視棱鏡103五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

d:黃盒子給激光全站儀提供電源，同時也實現(xiàn)PC機和激光全站儀之間的通信。e:電腦圖7電腦顯示器五、盾構(gòu)姿態(tài)測量d:黃盒子圖7電腦顯示器104五、盾構(gòu)姿態(tài)測量f:網(wǎng)卡g:電纜卷盤此外要實現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，相關(guān)聯(lián)的部件和軟件還有：盾構(gòu)機掘進系統(tǒng)的PLC，要實現(xiàn)一些附加功能的部件如自動測量盾尾間隙的部件、要實現(xiàn)管片環(huán)收斂等量測的部件等，隧道掘進軟件等。五、盾構(gòu)姿態(tài)測量f:網(wǎng)卡105五、盾構(gòu)姿態(tài)測量

整個系統(tǒng)的組成情況及各個部件之間的相互關(guān)聯(lián)如圖所示：圖8系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)圖五、盾構(gòu)姿態(tài)測量整個系統(tǒng)的組成情況及各個部件之間的相互關(guān)聯(lián)106（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)通過人工提供相關(guān)坐標，由激光全站儀實時測量盾構(gòu)機姿態(tài)，實現(xiàn)控制盾構(gòu)掘進姿態(tài)的目的。工作原理主要包括人工提供初始坐標和導(dǎo)向系統(tǒng)的建立、盾構(gòu)施工中的導(dǎo)向作業(yè)及數(shù)據(jù)的處理這幾個方面。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理107（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

①初始坐標的取得和導(dǎo)向系統(tǒng)的建立將地面控制點通過聯(lián)系測量引至始發(fā)豎井內(nèi)，并以此作為洞內(nèi)控制測量的依據(jù)，也是盾構(gòu)機自動導(dǎo)向測量的依據(jù)。導(dǎo)向測量系統(tǒng)激光全站儀及后視點的初始坐標都是通過人工測量在豎井內(nèi)控制點的基礎(chǔ)上測得的，并輸入到計算機中，作為下步施工中盾構(gòu)機位置及姿態(tài)控制的基礎(chǔ)，盾構(gòu)掘進過程中導(dǎo)向測量通過吊籃上的強制對中點傳遞坐標，并通過洞內(nèi)導(dǎo)線點對吊籃坐標進行復(fù)核，減少誤差，確保精度。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理①初始坐標的取得和導(dǎo)向系統(tǒng)的建108（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

安放激光全站儀和后視棱鏡的吊籃設(shè)置在已安裝的管片上，安裝吊籃時可利用水平尺使其基本保持水平，并安置牢固。受電纜線及線路曲線的制約，激光全站儀往往需靠前一些，根據(jù)長期以來對客大區(qū)間管片上浮偏移的統(tǒng)計，激光站可安放在25環(huán)以后比較穩(wěn)定的管片上，確需再靠前安放在尚未穩(wěn)定的管片上，要特別注意導(dǎo)向系統(tǒng)方位檢查的情況，一旦超限，要立即檢查原因或進行激光站復(fù)測。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理109（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

②盾構(gòu)掘進中的導(dǎo)向測量盾構(gòu)機掘進過程中，安裝在盾構(gòu)機上的電子激光接收靶（ELS靶）不斷向前移動，安裝在盾構(gòu)機后方已完成的隧道頂部的激光全站儀發(fā)出的激光光束自動跟蹤并射在ELS靶上。激光全站儀的坐標由人工給定并提前輸入電腦，系統(tǒng)可根據(jù)激光入射點在光靶上的位置、角度和距離推算出盾構(gòu)機前后參考點與線路中線的偏移值，由光靶內(nèi)內(nèi)置的傾斜儀可測出盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)角和俯仰角，從而得出盾構(gòu)機的姿態(tài)參數(shù)。以圖文的形式在操作控制室內(nèi)顯示出來，以指導(dǎo)盾構(gòu)機的掘進施工。受導(dǎo)向系統(tǒng)電纜長度的影響，需每隔50米左右對激光站及后視靶的位置進行人工前移一次。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理②盾構(gòu)掘進中的導(dǎo)向測量110（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理

③對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)試為了控制盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)的精度，確保隧道的準確貫通，需定期利用洞內(nèi)的控制導(dǎo)線，來較核和調(diào)整激光全站儀的坐標及人工測定盾構(gòu)機的位置與SLS-T自動導(dǎo)向系統(tǒng)顯示的盾構(gòu)機的位置是否一致，而對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行調(diào)試。調(diào)試工作主要是確保測量控制點穩(wěn)定、可靠，避免因吊籃控制點位移或?qū)蛳到y(tǒng)本身的誤差引起偏差。（3）自動導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理③對盾構(gòu)機自動導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)試1112、盾構(gòu)機的人工復(fù)核測量準確測定盾構(gòu)機姿態(tài)是確保隧道貫通的重要環(huán)節(jié)。雖然盾構(gòu)機所配備的測量自動導(dǎo)向系統(tǒng)是很先進的，但