盾构测量

地铁盾构施工测量概述盾构法是隧道施工采用的一项综合性施工技术，它是将隧道的定向掘进、运输、衬砌、安装等各种工种组合成一体的施工方法。

其工作深度可以深，不受地面建筑和交通的影响，机械化和自动化程度很高，是一种先进的土层隧道施工方法，广泛用于城市地下铁道，越江隧道等工程的施工中。

盾构施工测量主要是控制盾构的位置和推进方向。

利用洞内导线点测定盾构的位置，用激光全站仪或者激光定向仪指示推进方向，用千斤顶编组施以不同的推力，进行纠偏，即调整盾构的位置和推进方向。

盾构施工测量准备工作图纸审核、测量定位依据点的交接与检测、测量方案编制与数据准备、测量仪器和工具的检验校正、施工场地测量、盾构施工线路建（构）筑物调查。

地面控制网测量盾构施工地面控制网测量应根据业主提供的测量定位依据点进行，并且在隧道开挖以前完成。

它主要包括平面控制测量和高程控制测量，主要任务是测定地面各洞口控制点的平面位置和高程，作为向地下洞内引测坐标、方向及高程的依据，并使地面和地下在同一控制系统内，从而保证隧道的准确贯通。

平面控制网一般布设为独立网形式，根据隧道长度、地形及现场和精度要求，采用不同的布设方法，例如三角锁（网）法，边角法、精密导线法以及GPS定位技术等，而高程控制网一般采用水准测量、三角高程测量等。

地面导线测量在隧道施工中，地面导线测量可以作为独立的地面控制，也可以用以进行三角网的加密，将三角点的坐标传递到隧道的入口处。

导线点的布设。

精密导线点的外置应选在因施工变形影响范围以外的地方，点位应避开地下建筑物、车站、地下管线等。

楼顶上的导线点宜选在靠近并能俯视线路、车站、车辆段一侧稳固的建筑上。

精密导线应沿线路方向布设，并应采用附合导线、闭合导线或多个结点的导线网的形式。

相邻标段衔接处需要设有至少两个共用点，并确保满足附合导线的边长数少于12个，相邻边的短边不宜小于边长的1/2，且短边边长不宜短于100m的要求。

附合导线超长时，宜布设结点导线网，结点间角度个数不超过8个。

每个车站附近至少布设两个以上的平面控制点，车辆段附近布设3至5个控制点，平面控制点应该能够同车站端头井通视，相邻控制点间也需保证通视。

相邻精密导线点间以及与其相邻的卫星定位点间的垂直角不应大于30度，视线距障碍物的距离不应小于1.5m，避免旁折光影响。

外业测量要求1.2.1、精密导线测量起闭于已知控制点，采用测角标称精度不低于2”，测距标称精度不低于2mm+2ppm的全站仪施测。

棱镜采用三脚架架设，仪器、棱镜及对中器应检验合格。

1.2.2、精密导线其主要技术要求如下：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（mm）I级全站仪II级全站仪350 3~4 ±4 1/60000 ±2.5 4 6 5√n 1/35000 ±8。

注：n为导线的角度个数；1.2.3、水平角测量（1）、导线测量前应对仪器进行常规检查与校正，同时记录检校结果。

（2）、导线点上只有两个方向时，其水平角观测应符合以下要求：①、应采用左、右角观测，左右角平均值之和与360度的较差应小于4秒；②、前后视距长相差较大，观测需要调焦时，宜采用同一方向正倒镜同时观测法，此时一个测回中不同方向可不考虑2c较差的限差；（3）、在精密导线网结点或卫星定位控制点上观测水平角时符合以下要求：①、方向数超过3个时宜采方向观测法，②、方向观测法水平角观测的技术要求：全站仪的等级半测回归零差一测回内2c较差同一方向值各测回较差I 级6 9 6 II 级8 13 9，观测过程中，气泡中心位置偏离不得超过一格；气泡偏离接近1格时，在测回间重新整置仪器。

水平角观测不符合上表要求时，进行重测。

水平角观测结束后，应按下列公式计算导线测角中误差：mβ=1/N[fβ*fβ/n]。

（式中：fβ符合导线或闭合线环的方位角闭合差；n计算时的fβ测站数；N附合导线或必和导线环的个数。

）1.2.4、距离测量（1）、导线边长测量时，应量取测站气象数据，读数前将温度计悬挂在离开地面和人体1.5m以外阳光不能直射的地方，且读数精确至0.2oC；气压表置平且读数精确至0.5hPa。

（2）、导线边长测量各项限差满足下表的要求：仪器精度等级同一测回各次读数互差（mm）测回间读数较差（mm）往返测平距较差I 级3 4 ≤2mDII 级4 6注：1、mD=（a+b*D），为仪器标称精度。

式中：a仪器标称精度中的固定误差（mm）b比例误差系数。

D测距边长度。

2、一测回指照准目标一次读数4次。

联系测量。

为了保证相向开挖隧道能准确贯通，就必须将地面洞外控制网的坐标、方向及高程，经过竖井传递至地下洞内，作为地下控制测量的依据。

通过联系测量，使地面和地下有统一的坐标与高程系统，为地下洞内控制测量提供起算数据，所以这项测量工作精度要求高，需要非常仔细的进行。

根据地面控制网与地下控制网的形式不同，定向测量形式可以分为以下几种：（1）、经过一个竖井定向，既一井定向法。

（2）、经过两井个竖井定向，即两井定向法。

（3）、应用陀螺仪定向。

盾构掘进导向系统VMT，在盾构施工测量过程中，用掘进导向系统VMT 控制盾构的位置及推进方向。

了解盾构机现时里程、水平及垂直轴线数据与设计数据偏差情况，依据数据进行纠偏，即调整盾构的位置和掘进方向。

掘进导向系统VMT主屏幕：DTA点编辑器：DTA点编辑器主屏幕：通过掘进导向系统VMT中的DTA点编辑器可以完成设计轴线的计算与输入，指导盾构机的推进。

DTA要完成数据的计算，必须填入初始值包括：隧道轴线上起始点的里程（m），轴线上起始点东向坐标（m），轴线上起始点北向坐标（m），轴线上起始点高程（m），水平轴线的起始方位[gon]，水平轴线的起始方位[gon]。

数据输入首先要选择元素，水平元素中可以输入直线、圆曲线和缓和曲线，垂直元素中可以输入圆曲线和直线。

1.3.1、直线的参数有长度、角偏差和偏差。

偏差表示当前隧道轴线和DTA之间的距离。

在有偏移的DTA的计算中，在DTA的最后必须添加一个元素因此在最后的元素中偏差才能被设置为0。

1.3.2、圆曲线的参数有长度、角偏差、偏差和半径。

角偏差和偏差的意思同直线是一样的，半径必须带符号输入（左转曲线=> 负, 右转曲线=> 正)。

1.3.3、缓和曲线的参数有长度、角偏差、偏移和弯曲方向。

角偏差的意思同直线是一样的，弯曲是同带符号的半径相似的，如果DTA向左转，选择“向左”，如果向右转，选择“向右”。

2、点管理：盾构向前掘进时要根据现场情况进行吊篮更换，在点管理器中可以输入各个基准点（激光全站仪测站、后视参考点），如果这些点在设计轴线范围内，则会被计算和显示出这些点的里程和偏离值，如果没在设计轴线范围内，则为空白。

盾构机施工测量1、盾构洞门钢环预埋件测量，盾构机始发及破壁前应对洞门预埋件进行检测，并根据预留洞门的实际位置与设计之差来确定盾构机始发及破壁位置。

2、始发托架测量，盾构始发方位确定后，应对始发托架定位测量。

3、反力架安装测量，在各始发相关参数确定后，应对反力架进行定位安装测量，并在反力架安装时进行跟踪试调测量。

4、盾构机始发姿态测量，在盾构机始发前，应对盾构机始发姿态进行测量，并对盾构机姿态随时进行调整，以保证盾构机姿态的正确性。

5、始发吊篮测量，盾构始发前应对盾构机始发吊篮控制点进行测量，以便指导盾构机正常掘进。

6、随着盾构机掘进，吊篮控制点通过导向系统的移站功能向前移站，同时定期通过主控导线点对吊篮进行复测，复测周期为导向系统移站两次后进行一次复测。

复测的基准起点为主导线向后退三站开始。

或者直接采用人工测量确定新吊篮控制点的坐标。

7、环片姿态检测，为确保盾构机及环片姿态的正确性，盾构机每掘进一定长度后，应对已安装好的环片进行检测。

其高程直接测量环片最低点的高程，平面偏移采用铝合金尺配水准器，利用全站仪观测铝合金直尺中点，然后计算中点坐标与轴线之间的关系。

环片姿态检测始发实验段每10环一次，正常施工后20环复测一次，并即时将测量成果上报。

在始发前10环和到达前50环内人工测量频率加倍。

贯通测量贯通测量是坑道施工中和贯通后的测量。

前者是为确保掘进的坑道（或竖井）能按设计准确贯通而进行的，一般包括：地面联测、地下导线测量和坑道掘进测量、放样掘进方向和坡度，并常检查其正确性；后者是在隧道贯通后，测定实际的横向、纵向和竖向贯通误差。

目的是为获取实际的贯通误差值，作为下一步调整施工中线的依据，以获得一条调整后的隧道中线，作为扩大断面、衬砌以及在铁路隧道中铺设铁轨的依据。

贯通测量包括平面贯通测量和高程贯通测量。

前者是测定实际的横向和纵向贯通误差，测量方法随洞内控制的形式而异：对于采用中线法施工的隧道贯通之后，应从相向测量的两个方向各自向贯通面延伸中线，并各钉一临时桩，量取两桩之间的距离，即得隧道的实际横向贯通误差，两临时桩的里程之差即为隧道的实际纵向贯通误差；采用单导线作为洞内控制时，贯通之后在贯通面上钉一临时桩，从相向测量的两个方向各自向临时桩进行支导线测量，分别测取临时桩点的平面坐标，将两组坐标的差值分别投影到贯通面上和隧道中线上，则贯通面上的投影即为横向贯通误差，在中线上的投影即为纵向贯通误差。

其他类型的控制图形可据实际情况设计适合的方法。

高程贯通测量是测定实际的竖向贯通误差，通常采用水准测量方法，从隧道两端洞口附近的水准点开始，各自向洞内进行，分别测出贯通面上同一点的高程，即获此点的两个高程之差。

2、根据盾构施工工法的特点及结合主要误差产生的工序位置，现拟把平面贯通误差主要分为四个部分：地面控制网误差、联系测量误差、地下控制导线误差、盾构姿态测量误差。

2.1、根据公式预算贯通误差。

公式：mxβ=±mβ/ρ」∑R2yi（mxβ：贯通误差，mβ估计测角中误差，ρ=206.265，」∑R2yi为平面贯通误差主要分为四个部分中误差。

参考文献1、《地下铁、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-2008）2、《南昌市轨道交通1号线一期工程土建九标盾构施工测量方案》。