盾構(gòu)掘進(jìn)施工測(cè)量(講義)

盾構(gòu)施工測(cè)量控制2012年7月30日一、平面點(diǎn)傳遞二、高程點(diǎn)傳遞三、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)測(cè)量四、管片測(cè)量一、平面點(diǎn)傳遞1、聯(lián)系三角形定向（1）針對(duì)我項(xiàng)目部的工程情況，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)在始發(fā)井及互助站內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)定向采用兩井定向，采用豎井聯(lián)系三角形測(cè)量。（2）豎井聯(lián)系三角形測(cè)量近井點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量，利用地表導(dǎo)線控制網(wǎng)的DTⅡ046點(diǎn)測(cè)量近井點(diǎn)的坐標(biāo)，按精密導(dǎo)線同等精度測(cè)量近井點(diǎn)坐標(biāo)，角度觀測(cè)六測(cè)回，左、右角各三測(cè)回，左、右角平均值與360°的較差≤±4″，邊長(zhǎng)往返各六測(cè)回，用嚴(yán)密平差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，點(diǎn)位中誤差≤±10mm。（3）豎井聯(lián)系三角形的圖形布設(shè)：懸掛的兩根鋼絲間距不小于5m，定向角α小于3°，b/a和b′/a′的比值控制在1.5內(nèi)。（4）選用φ0.5mm的鋼絲，在下部掛重物，重物質(zhì)量為鋼絲強(qiáng)度60~70％，為了減少鋼絲的擺動(dòng)使之靜止，將重物浸在具有一定稠度的油里或其它液體里。兩根鋼絲間的距離用經(jīng)檢定合格的鋼尺量取，估讀至0.1mm，應(yīng)獨(dú)立測(cè)量三測(cè)回，每測(cè)回往返三次讀數(shù)，各測(cè)回間的較差：在地上應(yīng)小于0.5mm；在井下應(yīng)小于1.0mm。在井上和井下測(cè)量同一條邊的較差應(yīng)小于2.0mm。距離測(cè)量也可以用全站儀加反射片測(cè)得。（5）使用Leica1202全站儀（標(biāo)稱(chēng)精度2″，2+2ppm），用全圓測(cè)回法觀測(cè)6測(cè)回，測(cè)角中誤差控制在3″之內(nèi)，通過(guò)兩井測(cè)定地下同一條邊的起始方位角，取其平均值作為盾構(gòu)機(jī)始發(fā)方位角，根據(jù)一井定向一次測(cè)定地下起始邊方位角中誤差為±8″，按兩井定向測(cè)定地下同一條起始邊方位角的中誤差可以達(dá)±5″，可以滿(mǎn)足定向要求保證隧道正確貫通。（6）豎井聯(lián)系測(cè)量應(yīng)獨(dú)立測(cè)量三次。（7）內(nèi)業(yè)資料計(jì)算時(shí)均采用嚴(yán)密平差，以提高貫通中誤差的精度。

2、導(dǎo)線定向（閉合導(dǎo)線法）（1）在始發(fā)井兩端頭井中板下或側(cè)墻上設(shè)兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)（強(qiáng)制歸心標(biāo)）、在端頭井地表圍護(hù)結(jié)構(gòu)上設(shè)兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)（強(qiáng)制歸心標(biāo)），4個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)和地面近井點(diǎn)組成一個(gè)閉和環(huán)。具體如下圖：（2）因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)凈空、凈高的限制，洞口兩條導(dǎo)線邊很短（一般為14~16m），短邊導(dǎo)線測(cè)量要求相當(dāng)高，在施工過(guò)程中我們主要采取以下方法減小測(cè)量誤差：a導(dǎo)線點(diǎn)全部采用強(qiáng)制歸心標(biāo)形式，消除儀器對(duì)點(diǎn)誤差；b將前視棱鏡偏心誤差控制在0.5mm以?xún)?nèi)（也就是照準(zhǔn)誤差控制在8″以?xún)?nèi)，前視短邊長(zhǎng)度一般為14~16m），棱鏡檢校時(shí)的邊長(zhǎng)最好和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際導(dǎo)線邊長(zhǎng)大致一樣，通過(guò)反復(fù)檢較，是完全能達(dá)到目的的，短邊觀測(cè)時(shí)，全站儀和前視棱鏡分別要作兩次基座180°換位，然后取其平均值作為本次測(cè)量值，每次角度觀測(cè)6個(gè)測(cè)回、距離對(duì)向觀測(cè)2測(cè)回。二、高程點(diǎn)傳遞聯(lián)系高程測(cè)量

聯(lián)系高程測(cè)量主要內(nèi)容是將地面的高程系統(tǒng)傳入井下的高程起算點(diǎn)上。用懸掛鋼尺的辦法，鋼尺需經(jīng)檢定合格，在地面上選好掛鋼尺的固定位置系好鋼尺，在鋼尺的下端掛上鋼尺在檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)拉力的重物，井上和井下各安置一臺(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)讀取在鋼尺上的讀數(shù)。在進(jìn)行高程傳遞的過(guò)程中每測(cè)回均獨(dú)立觀測(cè)，測(cè)回間應(yīng)變動(dòng)儀器高度不小于10cm，每次應(yīng)觀測(cè)三測(cè)回，三測(cè)回測(cè)得地上和地下的高程之差不大于3mm。三測(cè)回測(cè)定的高差應(yīng)加入鋼尺的溫度和尺長(zhǎng)改正。高程傳遞聯(lián)系測(cè)量示意圖三、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)測(cè)量1、激光導(dǎo)向系統(tǒng)的組成激光導(dǎo)向系統(tǒng)是綜合運(yùn)用測(cè)繪技術(shù)、激光傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械電子等技術(shù)指導(dǎo)盾構(gòu)隧道施工的有機(jī)體系。其組成見(jiàn)圖1：激光全站儀（激光發(fā)射源和角度、距離及坐標(biāo)量測(cè)設(shè)備）和黃盒子（信號(hào)傳輸和供電裝置）；激光接收靶（內(nèi)置光柵和兩把豎向測(cè)角儀）、棱鏡和定向點(diǎn)；盾構(gòu)機(jī)主控室（TBMControlCabin）：由程控計(jì)算機(jī)（預(yù)裝隧道掘進(jìn)軟件，具有顯示和操作面板）、控制盒、網(wǎng)絡(luò)傳輸Modem和可編程邏輯控制器（PLC）四部分組成；油缸桿伸長(zhǎng)量測(cè)量（ExtensionMeasurement）裝置等。其中，隧道掘進(jìn)軟件是盾構(gòu)機(jī)激光導(dǎo)向系統(tǒng)的核心。2、盾構(gòu)自動(dòng)測(cè)量

當(dāng)激光站看不到ELS標(biāo)靶時(shí)，我們需在激光站與ELS標(biāo)靶之間重新做一個(gè)激光站吊籃，原先的激光站做為新的棱鏡后視標(biāo)靶，新的激光站三維坐標(biāo)需人工從隧道主導(dǎo)線上測(cè)量出來(lái)。另外還得復(fù)核新的后視棱鏡標(biāo)靶，以防止它移動(dòng)。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量的原理

1、盾構(gòu)機(jī)作為一個(gè)近似的圓柱體，在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中我們不能直接測(cè)量其刀盤(pán)的中心坐標(biāo)，只能用間接法來(lái)推算出刀盤(pán)中心的坐標(biāo)。在盾構(gòu)機(jī)的機(jī)殼體內(nèi)適當(dāng)位置選擇測(cè)量的觀測(cè)點(diǎn)就成為非常重要的工作，所選觀測(cè)點(diǎn)既要有利于觀測(cè)，又利于點(diǎn)位的保護(hù)，并且相對(duì)位置不能發(fā)生變化，如下圖中A點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心，E是盾構(gòu)機(jī)中體斷面的中心點(diǎn)，即AE連線為盾構(gòu)機(jī)的中心軸線，由A、B、C、D、四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)四面體，測(cè)量出每個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)（xi,yi,zi），根據(jù)四個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)（xi,yi,zi）分別計(jì)算出LAB、LAC、LAD、LBC、LBD、LCD，四面體中的六條邊長(zhǎng)，作為以后計(jì)算的初始值，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中Li是不變的常量。

通過(guò)對(duì)B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量來(lái)計(jì)算出A點(diǎn)的三維坐標(biāo)。同理，B、C、D、E四點(diǎn)也構(gòu)成一個(gè)四面體，相應(yīng)地求得E點(diǎn)的三維坐標(biāo)。通過(guò)A、E兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)的絞折角就能計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心的水平偏航，垂直偏航，由B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機(jī)的扭轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的目的。四、管片測(cè)量1、用鋁合金型材加工長(zhǎng)水準(zhǔn)尺，規(guī)格50×50×3000mm、50×50×4000mm，在中部安裝水準(zhǔn)汽泡，并以汽泡零點(diǎn)左、右刻出刻度線，水準(zhǔn)尺的校正用水準(zhǔn)儀進(jìn)校正。

2、按管片的直徑計(jì)算出弦長(zhǎng)3米和