盾构施工测量与监测

-- 1 / 17-- 盾构施工测量与监测

一、施工测量 测量是盾构推进轴线与设计轴线一致的保证，是确保工程质量的前提和基础。采用GPS定位技术完成对业主所给导线网、水准网及其它控制点的检核。在盾构机上配备SLS-Ｔ ＡPD导向系统指导盾构机推进,降低人工测量的频率。同时，严格贯彻二级测量复核制度，精测组精测并交桩于工程项目部测量组,工程项目部测量组复核并负责施工放样测量，确保隧道贯通精度。 1、地表控制测量 我方中标后，立即组织精测组根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料，对所给导线网、水准网及其它控制点用GPS定位技术进行复测;同时测设施工过程中使用的固定桩，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。 （1)引测近井导线点 利用业主及监理工程师批准的测量成果书由精测组以最近的导线点为基点,引测至少三个导线点至每个端头井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。 （２)引测近井水准点 利用业主及监理工程师批准的水准网,由精测组以最近的水准点为基点、将水准点引测至端头井附近，测量等级达到国家二等。每端头井附近至少布设两个埋设稳定的测点,以便相互校核。 -- 2 / 17-- 2、联系测量 （1)平面坐标传递 用陀螺定向法将地面坐标及方向传递到竖井隧道中,见下图。

陀螺法坐标传递示意图 用逆转点法测出地面上ＣＤ和井下Z1Z2的陀螺方位角。 用全站仪做边角测量，测出L1、L2、Ｌ3、Ｌ4、L5、L６的边长及∠１、∠2、∠5、∠6、∠7的角度。利用空间三角关系计算∠3、∠4的角度，再结合控制点C的坐标推算出Z1、Ｚ２、Z3三点的坐标。以Ｚ１Z2、Z３Z2起始边作为隧道推进的起始数据。在整个施工过程中,坐标传递测量至少进行三次。 (２）高程传递 用检定后的钢尺，挂重锤１0kg用两台水准仪在井上井下同步观测,将高程传至井下固定点。用6~８个视线高,最大高差差值≤２mｍ，整个区间施工中,高程传递至少进行三次。 3、地下控制测量

线Z3

陀螺法坐标传递示意图井下导线∠3∠4

T1L4

L3F1∠6∠5

Z1L6

L2∠1B

C

重垂T线垂重

地面导线L1∠2F

D

∠7L5Z2--

3 / 17-- （1)地下平面控制测量 先以竖井联系测量的井下起始边为支导线的起始边,待明挖区间(盾构始发井）与中间风井连通后，立即进行贯通测量以明挖区间的左右线中线为支导线的起始边,沿隧道设计方向布设导线,直线段导线边长≥200m,曲线段导线边≥１０0m布设一点。导线采用左右角观测，圆周角闭合差≤2″。 (2）地下水平测量 以竖井或盾构井传递的水准点为基准点，沿隧道直线段每100m左右布设一固定水准点，曲线段每50m左右布设一个。按国家三等水准测量规范施测,相邻测点往返测闭合差≤3ｍm,全程闭合差≤12√Lｍm(L为全程长度，单位:ｋm)。 （3）贯通后的控制测量 盾构到达吊出井后,联测车站的中线和水准点，并进行平差,为精密铺轨提供具有一定精度和密度的导线点与水准点。 4、盾构推进测量 （１）SＬＳ-Ｔ ＡPD导向系统主要组成部件 ① 目标单元 此单元由接收激光束的光靶传感器和部分数据处理单元组成，用来测量以激光为参考的盾构机切口环的垂直和水平位移、激光入射水平角、盾构机切口环的仰角及滚动角。 ② 控制单元 操作人员的显示屏及微机系统，用来数据输入、计算并将计算所-- 4 / 17-- 得的盾构机位置偏差值显示在操作室屏幕上，指导盾构机操作人员准确操作。 ③ 接口单元 是由激光发射装置、经纬仪、电子测距仪组成的经纬仪组合单元,它发射激光束，以此作为测量的基准。 （2）盾构机初始位置的测定和输入 用常规测量方法将盾构机切口环的仰角、滚动角、水平角三个数据测出，并将目标靶单元相对于盾构的位置（X、Y）测得并输入控制单元。 (３）经纬仪的坐标（X、Ｙ、Z）的测量及经纬仪的安置 隧道直线段每５0米左右、曲线段每20米左右要重新安装接口单元，使发射的激光束能够被目标单元有效接收,同时，用人工测量方法测出经纬仪的坐标(Ｘ、Y、Z），输入控制单元，作为计算盾构机位置偏差的标准。 (4）导向系统导向 SLS-T APD导向系统以安装在隧道壁上的激光经纬仪发出的激光为基准，接口单元把激光数据、距离、经纬仪的坐标（X、Y、Z）与控制系统发生联系,并输给控制单元。 目标单元接受激光束,测出光点在靶上的位置(Ｘ、Y），靶单元计算出自身轴线与激光束的轴线关系、盾构机的仰角和滚动角,这些数据通过电缆输给控制单元，控制单元中的计算机系统计算时考虑靶单元与盾构机轴线的安装误差,计算出靶单元对应的地方盾构机轴线与-- 5 / 17-- 隧道设计轴线偏差位置(Ｘ、Y)，通过盾构机实际轴线与隧道轴线的夹角关系，预测出盾构切口位置（X、Y)偏差。这些数据显示在盾构机操作屏上，盾构机操作人员以此来调节盾构推进方向。 5、测量精度控制措施 （1）严格执行项目部二级测量复核制度。 (２）项目部测量组由经验丰富、有合格资格证的技术人员担任，并配备足够数量、符合精度要求的测量仪器。 (3)所使用的测量仪器要定期到国家认可的检定部门进行检校。 (4)测量放样的有关数据，要记录完整、清晰，并报监理工程师核对。 (5)项目部测量组每周按监理工程师要求时向监理工程师提交测量报告。

二、施工监测 施工监控量测是施工决策与管理的信息源与控制对象。它对于城市地铁安全施工极其重要。监控量测要做到安全、经济、快速。其运行状态与质量直接关系着工程的安全与质量。 1、监测目的 了解和掌握盾构施工过程中地表隆陷情况及其规律性;了解盾构掘进过程中因地表隆陷而引起的房屋及其它构筑物下沉及倾斜情况;了解明挖和矿山法施工时对地表及周围建筑的影响，确保建筑物、地下管线的安全;保证整个工程安全顺利进展;了解施工过程中地层不-- 6 / 17-- 同深度的垂直变位与水平变位情况;了解施工过程中水位变化情况;了解围岩与结构物的相互作用力以及管片衬砌的变形情况，实现信息化施工。 2、监测管理与组织机构 针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构,由我公司技术开发部派驻现场2～4人组成监控量测及通息反馈小组,成员由多年从事地下工程施工及监测工作的技术人员组成,组长由具有丰富施工经验，具有较高结构分析和计算能力的工程师担任。监测小组根据监测项目分为地面和地下两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。监测组织机构及分工见下图:

3、盾构区间隧道施工监测 （１）地表隆陷监测开挖面周围的地表进行隆陷监测,并分析其

组长： 负责监测工作的组织计划、外协及监测资料的质量审核

地面监测小组： 1）地表隆陷、地下管线沉降观测 2）地面建筑沉降及倾斜监测 3）土体水平位移监测 4）土体垂直位移监测 5）地下水位监测

地下监测小组： 1）拱顶下沉监测 2）净空水平收敛监测 3）围岩压力量测 4）管片衬砌变形监测 --

7 / 17-- 变化规律，反馈到盾构机，通过优化掘进参数进一步控制地表变形。监测点的合理布置、监测数据的精确可靠是控制地表隆陷的关键。 ① 测点布置 沿线路方向每隔一定距离Ｓ(S与隧道埋深H有关，见下表）布设一个监测横断面。在监测横断面上沿垂直于线路中线的方向在地表设4～8个测点，间距ｄ=5～８ｍ,测点数量及间距可根据埋深大小及地质情况具体选定。测点顶突出地表５ｍm以上，注意保护测点不被破坏和人为移位。测点布置横断面见下图：

② 监测方法 采用全自动电子水准仪和铟钢尺等高精度仪器进行地表隆陷监测。在盾构机到达前1次/天；盾构到达时2次/天；盾构过后1次/1～2天,每周进行一次后期观测,直至隆陷值稳定。可根据施工条件和隆陷情况增加或减少观测次数。随时将地表观测情况报告给施工人员。 (２）地面建筑物监测 对盾构隧道施工影响范围内的地面建筑物进行位移和倾斜等变形监测,控制其变形在安全范围以内。

d=5~8m45°

对称中心线

B

H轨面线(B为隧道外径：B=6m)

监测点H>2820~50

H10~50

监测断面间距s(m)埋深H(m)--

8 / 17-- ① 测点布置 在每幢建筑物的每个角上分别设置１～2个沉降和倾斜观测点。 ② 测量方法 采用全站仪、自动电子水准仪和铟钢尺进行测量,在盾构机开挖面附近每天观测一次,每周进行一次后期观测直至沉降稳定。当测量值较大或监理工程师有要求时,需增加观测频率。 （3)地下管线监测 施工影响范围内地层不同程度的沉陷，可能会引起地下管线的变形、断裂而直接危及其正常使用,甚至引发灾难性事故,因此需对地下管线进行严密监测。 ① 测点布设 沿隧道轴线施工影响范围内的主要管线上方地表纵向每隔5m布设一个测点。 ② 监测方法 采用全站仪、自动电子水准仪和铟钢尺进行测量，在盾构机开挖面附近每天观测一次,每周进行一次后期观测，直至沉降稳定。 (４）地中垂直水平位移监测 在离始发井约5０m范围的监测试验段内进行该项监测。 ① 测点布设 ﻩ在试验段内的Ⅲ(Ⅱ）、Ⅳ类围岩中各选一个断面，在隧道中线顶部地层中各布设一个垂直位移测孔，两侧各布设一个水平位移测孔。 测孔布置见下图。