盾構(gòu)法隧道工程施工的定向測量

1、<p>　　盾構(gòu)法隧道工程施工的定向測量</p><p>　　【摘要】本文介紹了盾構(gòu)法隧道工程施工測量，闡述了控制測量的種類，探討了測量方法及測量方案。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)法 隧道工程 定向測量 </p><p>　　中圖分類號： U455.43 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　

2、　一、前言 </b></p><p>　　在隧道施工技術(shù)中，盾構(gòu)法隧道施工是一項綜合性的施工技術(shù)，它是將隧道的定向掘進、運輸、襯砌、安裝等各工種組合成一體的施工方法。盾構(gòu)法施工具有掘進速度快、施工干擾小、安全系數(shù)高、人員需求少的優(yōu)點，機械化和自動化程度很高．是一種先進的土層隧道旌工方法，目前廣泛應(yīng)用于城市地鐵、過江隧道等施工中。盾構(gòu)法隧道施工測量精度控制難度大，為有效地控制好盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量．提高測

3、量精度控制具有重要的現(xiàn)實意義。 </p><p>　　二、盾構(gòu)法隧道工程施工測量 </p><p>　　盾構(gòu)法隧道工程施工測量的主要目的是確定盾構(gòu)掘進方位與高程，準(zhǔn)確標(biāo)定隧道軸線，使隧道沿著設(shè)計軸線延伸和貫通以及隧道襯砌的三維位置符合設(shè)計要求。此外，還應(yīng)保證與工程有關(guān)的其它建筑物準(zhǔn)確建造在其設(shè)計位置上，不侵入規(guī)定的界限。盾構(gòu)法隧道工程施工測量包括地面控制測量(平面及高程控制)、豎井施工測量

4、、井上井下定向測量、地下控制測量(平面及高程控制)、盾構(gòu)推進施工測量、隧道沉降測量、貫通測量以及竣工測量。由于盾構(gòu) 法隧道工程施工是由一側(cè)豎井開始，掘進至另一側(cè)豎井結(jié)束，因此在線路的縱向、橫向及豎向就會出現(xiàn)貫通誤差，其中橫向誤差和高程貫通誤差對工程的影響最大，縱向貫通誤差影響隧道中線的長度，但只要不大于定測中線的誤差即可。因此，從地面控制測量和地下控制測量的設(shè)計到進洞測量的各項工作，都必須保證貫通誤差特別是橫向誤差和高程貫通誤差在設(shè)計圖

5、紙及工程使用要求所允許的范圍之內(nèi)。對于高程控制測量，可采用水準(zhǔn)測量進行控制。 </p><p><b>　　三、控制測量 </b></p><p>　　1、地面平面控制測量 </p><p>　　針對于平面測量在地鐵領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是分為兩級布局控制網(wǎng)，即GPS 控制網(wǎng)以及精密導(dǎo)線控制網(wǎng)。據(jù)以往隧道施工測量經(jīng)驗和本次隧道貫通誤差的規(guī)定，根據(jù)《工

6、程測量規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，采用高精度全站儀以測角、測距精密導(dǎo)線網(wǎng)作為隧道地面平面控制測量方法，測量導(dǎo)線按三等導(dǎo)線精度要求進行。地面控制導(dǎo)線網(wǎng)盡量利用業(yè)主提供的控制點，適當(dāng)加設(shè)少量導(dǎo)線點，基本上按照線路走向布設(shè)，采用附和導(dǎo)線多測回測量的方式，提高測量精度，增加復(fù)核條件，增加各開挖洞口的控制樁個數(shù)和觀測檢查方向，以及將施工測量的精度結(jié)果與業(yè)主的測量成果進行比較。 </p><p>　　2、地面高程控制測量 </

7、p><p>　　地面高程控制網(wǎng)是在城市二等水準(zhǔn)點下布設(shè)的精密水準(zhǔn)網(wǎng)，常規(guī)水準(zhǔn)測量按城市二等水準(zhǔn)精度指標(biāo)要求，根據(jù)業(yè)主所給的所有水準(zhǔn)基點，布設(shè)附和導(dǎo)線，進行高程計算和平差，復(fù)核各個水準(zhǔn)點的高程。與平面控制網(wǎng)進行聯(lián)測，測定各個平面控制點的高程。隧道進出洞口設(shè)置2 個以上水準(zhǔn)點，按閉合路線測量并進行嚴密平差。精密水準(zhǔn)點選在離施工場地變形區(qū)外穩(wěn)固的地方，墻上水準(zhǔn)點選在永久性建筑物上。水準(zhǔn)點點位應(yīng)便于尋找、保存和引測。精密水準(zhǔn)

8、點間距平均300m。 </p><p><b>　　3、聯(lián)系測量 </b></p><p>　?。ㄒ唬┑孛孚呥M導(dǎo)線測量 </p><p>　　利用業(yè)主及監(jiān)理批準(zhǔn)的測量成果書，以離盾構(gòu)井最近的導(dǎo)線點為基點，引測1～3 個導(dǎo)線點至每個端頭井附近，布設(shè)成三角形，形成閉合導(dǎo)線網(wǎng)。近井點應(yīng)與GPS 點或精密導(dǎo)線點通視，并應(yīng)使定向具有最有利的圖形。除近井點

9、設(shè)置固定標(biāo)志外，其它地面趨近導(dǎo)線點均設(shè)置臨時標(biāo)志。地面趨近導(dǎo)線全長不宜超過350m，平均邊長60m，最短邊長應(yīng)大于30m。采用精密導(dǎo)線精度測量，進行嚴密平差，并近井點的點位中誤差控制在±10mm 以內(nèi)。 </p><p><b>　?。ǘ┒ㄏ驕y量 </b></p><p>　　沈陽地鐵師范大學(xué)站始發(fā)定向采用兩井定向法，兩井定向方法的操作步驟如下：在盾構(gòu)明挖

10、段兩端懸吊兩根0.5mm 鋼絲，底部掛15Kg 重垂球，并在與井上井下的站點能夠通視的地方貼上反射片，兩鋼絲距離不小于30m，并盡可能拉大，近井點、井下控制點與鋼絲距離不小于5m，由于井身較長，為增加井下基線邊的傳遞精度，選定了90 米的始發(fā)基線邊。待鋼絲穩(wěn)定后，在井上下同步觀測鋼絲，每次聯(lián)系三角形定向均獨立進行三次，取三次的平均值作為一次定向成果。定向聯(lián)系測量的儀器用LEICA TCA1201 高精度全站儀。 </p>

11、<p>　　（三）高程傳遞測量 </p><p>　　高程傳遞測量包括地面水準(zhǔn)測量和地下水準(zhǔn)測量。利用業(yè)主及監(jiān)理批準(zhǔn)的水準(zhǔn)網(wǎng)，以離端頭井最近的水準(zhǔn)點為基點，將水準(zhǔn)點引測至端頭井附近，測量等級達到國家二級。每個端頭井附近至少布設(shè)兩個埋設(shè)穩(wěn)定的測點，以便相互校核。采用懸吊鋼尺的方法進行高程傳遞測量。用鑒定后的鋼尺，掛重錘10kg 用兩臺水準(zhǔn)儀在井上下同步觀測，將高程傳至井下固定點。每次獨立觀測三個測回，每測

12、回變動儀器高度，三個測回測得地上、地下水準(zhǔn)點的高差較差應(yīng)小于3mm，三個測回測定的高差應(yīng)進行溫度、尺長改正。在盾構(gòu)始發(fā)前、掘進150m、掘進300~400m 和距貫通面200m 時分別進行一次高程傳遞測量，取三次測量成果的加權(quán)平均值。 </p><p>　　四、測量方法及測量方案的確定 </p><p>　　1、隧道地面平面控制測量 </p><p>　　在施工中，

13、隧道地面平面控制測量主要是確保地下相向開挖的工作面能準(zhǔn)確貫通，因此，測量精度在很大程度上決定了隧道貫通的精度要求。按照工程測量規(guī)范，采用四等閉合導(dǎo)線進行測量，測角精度為士2. 5，采用Leica TCA1800L全站儀進行導(dǎo)線測量，測邊精度為1/100000。在整個施工過程中，共進行了10次地面控制測量，由于采用的儀器精度較高，在10次地面控制測量的測角中誤差僅為1.0地面平面控制網(wǎng)按閉合導(dǎo)線形式布置，控制網(wǎng)的布設(shè)與精度必須滿足規(guī)范與設(shè)

14、計要求。首先在南岸布設(shè)兩個平面首級控制點，北岸布設(shè)3個平面首級控制點，組成閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)，然后在南岸豎井附近布設(shè)兩個二級控制點，與其中一個首級控制點一起組成一個二級閉合導(dǎo)線。平面控制測量采用四等閉合導(dǎo)線測量。經(jīng)過控制測量設(shè)計計算，該導(dǎo)線方案完全可以滿足洞外橫向中誤差(30 mm)的精度要求。 </p><p>　　2、 洞內(nèi)平面控制測量 </p><p>　　由于隧道形狀狹長，施工工作和測

15、量工作幾乎要同時進行，因此，洞內(nèi)平面控制只能采用支導(dǎo)線的形式，并隨隧道的開挖而向前延伸。為了保證橫向貫通誤差不超過限差，應(yīng)減少導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角數(shù)，即導(dǎo)線邊越長越好，但邊的長度又不能太長。因此在布設(shè)地下導(dǎo)線時，采用了分級布設(shè)的方法，即施工導(dǎo)線邊長直線隧道80 m，曲線隧道40 m;主要導(dǎo)線邊長直線隧道400 m，曲線隧道200 m。主要導(dǎo)線是選擇一部分施工導(dǎo)線點布設(shè)而成的。在地下導(dǎo)線測量中，量邊誤差對橫向貫通影響很小，因此，通常僅考慮測角誤差的

16、影響，通過計算，采用一級導(dǎo)線測量可以滿足設(shè)計要求。 </p><p><b>　　3、豎井定向測量 </b></p><p>　　豎井定向測量有兩種方法，傳統(tǒng)方法是采用聯(lián)系三角形定向測量，但這種方法在應(yīng)用上存在不足，精度較低，每次定向誤差在30左右。另一種方法是采用激光垂準(zhǔn)儀和陀螺經(jīng)緯儀組成的聯(lián)合作業(yè)法進行豎井定向測量，該方法擺脫了傳統(tǒng)懸吊鋼絲的聯(lián)系三角形法，不僅彌補

17、了受盾構(gòu)施工場地狹窄的制約、圖形強度不易提高、占用井筒時間過長等不足，而且采用雙投點，雙定向的方法，大大提高了定向測量的精度。但這種方法的缺點是設(shè)備費用昂貴。經(jīng)過對上述兩種方法的比選，最終決定采用第一種方法進行豎井定向測量。這種方法盡管精度不高，但對于長度為1. 5 km以內(nèi)的隧道，可以通過增加定向次數(shù)減少測量中的誤差，從而提高了定向測量的精度。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b>

18、</p><p>　　盾構(gòu)法施工技術(shù)中提高測量精度控制方法重點在于控制好始發(fā)臺定位、反力架定位、盾構(gòu)機初始姿態(tài)測量和人工導(dǎo)向系統(tǒng)測量，時時掌握盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)并合理進行糾偏。綜合上述控制要點運用于軌道交通建設(shè)盾構(gòu)法施工中，保證施工工作順利開展。 </p><p><b>　　【參考文獻】 </b></p><p>　　[1] 李華雄地鐵盾構(gòu)施工