地铁测量方案知识讲解

1、地铁测量方案§1 编制依据1、广州市轨道交通三号线工程【沥滘站大石北区间】盾构工程投标文件2、工程测量规范 （ GB50026-93 ）3、地下铁道、轻轨交通工程测量规范 （ GB50308 1999）4、 地下铁道工程施工及验收规范（ GB50299 1999）5、广州地铁三号线工程施工测量管理细则§2 工程概况广州市轨道交通三号线【沥滘站大石站盾构区间】盾构工程，主要由一个明挖区段（含盾构井以及风机 房）和两个盾构隧道区段构成，全长 6306.56 双线延长米。主要附属工程包括 6 个联络通道、 2 个废水泵 房和8个洞门。明挖区段位于番禺区大石镇，南接大石站，北接盾构

2、区段，隧道右线YDK15+203.740YDK15+306.402 ，长 102.662m ;隧道左线 ZDK15+203.740 ZDK15+304.556 ，长 100.816m。厦滘南 大石北盾构区段隧道里程为YDK13+773.949YDK15+306.402，长1429.791米。沥滘站厦滘站盾构区段隧道里程为 YDK11+494.850YDK13+116.600，长1621.75米。本工程范围详见下图。本标段缩图沥滘站厦滘站盾构区段线路在平面上包含两个曲线，曲线半径分别为3000m和4000m，竖向上包含5个竖曲线，4个呈“V”坡，1个呈人”字坡，最大坡度为27%。，；厦滘南大石北

3、盾构区段线路在平面上包 含两个曲线，曲线半径均为 2000m，竖向上包含3个竖曲线，2个呈“V形坡，1个呈 人”字坡，最大坡度 为17%0。大石北明挖段基坑开挖深度为1417m，多为2 - 1地层，采用© 10001100钻孔桩+内支撑的支护形式，立面上设 3 道支撑。区间沿线由建设总部提供 GPS 点3个，精密导线点 10个，水准点 6个，其中 IIIJ25 通视条件较差，高程 基准点“I地3-15”有沉降。另外根据我项目部测量队对交接桩复测的结果，表明IIIJ20点可能产生了移动。最近由于新光大道的修建正在拆除道路范围内的房屋，IIIJ86 点所处房屋已被拆除。盾构隧道采用两台泥

4、水盾构机施工，从大石北明挖段盾构井开始向北掘进，穿越三枝香水道后到达厦滘南 明挖段接收井；之后采用整体地面运输的方法先后把两台盾构机吊入厦滘站北端进行二次始发，穿越南珠 江后到达沥滘站南端解体并吊装出井。为了满足盾构始发的条件和进度，大石北明挖段分阶段施工，先施 工盾构井和风机房段主体结构和明挖正常段底板，待盾构到达厦滘南后再施工剩余部分结构。§3 地面控制测量3.1 平面控制测量整个区间包括两个盾构隧道区段，由于厦大区段长度较沥厦区段短些，故在横向贯通误差分析时，以沥厦区段为例进行估算。经初步测量设计和贯通误差估算后，决定采用电磁波测距精密导线网作为隧道 外平面控制测量方法，测量导

5、线按三等导线精度要求进行。地面控制导线网尽量利用业主提供的控制点，适当加设少量导线点，基本上按照线路走向布设，采用导线 闭合环的方式，以利于提高测量精度，增加复核条件，增加各开挖洞口的控制桩个数和观测检查方向，以 及将施工测量的精度结果与业主的测量成果进行比较。本标段地面主导线网共由两个导线闭合环组成，每个导线闭合环的边数为六至七条。另外为了提高竖井联 系测量的精度，在大石北盾构井洞口、厦滘南明挖段接收井洞口、厦滘站北端始发井洞口和沥滘站南端吊 出井洞口分别布设由闭合导线构成的洞口点网，导线点数不少于3个，测量精度与主导线精度相同。下图为整个区间地面控制网示意图。沥大区间地面控制网示意图3.2

6、 高程控制测量 地面高程控制网是在城市二等水准点下布设的精密水准网，常规水准测量按城市二等水准精度指标要求， 沿隧道线路走向布设成附合导线，将业主移交的水准点 II 地 316、 II 地 313、II 地 314、II 地 311 和 II 地 312 联系起来（除 II 地 3 15 有沉降不能利用外） 。隧道进出洞口设置 2 个以上水准点，按闭合路线测量并进行严密平差。精密水准点选在离施工场地变形区 外稳固的地方，墙上水准点选在永久性建筑物上。水准点点位应便于寻找、保存和引测。精密水准点间距 平均 300m 。§4 联系测量4.1 地面趋近导线测量利用业主及监理批准的测量成果书

7、，以离盾构井最近的导线点为基点，引测13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。 近井点应与 GPS 点或精密导线点通视，并应使定向具有最有利的图 形。除近井点设置固定标志外，其它地面趋近导线点均设置临时标志。地面趋近导线全长不宜超过350m ，平均边长 60m ，最短边长应大于 30m 。采用精密导线精度测量，进行严密平差，并近井点的点位中误差控 制在 ±10mm 以内。4.2 高程传递测量 高程传递测量包括地面趋近水准测量和地下趋近水准测量。利用业主及监理批准的水准网，以离端头井最 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级。每个端头井附近

8、至少布设两个 埋设稳定的测点，以便相互校核。采用悬吊钢尺的方法进行高程传递测量。用鉴定后的钢尺，挂重锤10kg 用两台水准仪在井上下同步观测（见下图），将高程传至井下固定点。每次独立观测三个测回，每测回变动仪器高度，三个测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm，三个测回测定的高差应进行温度、尺长改正。在盾构掘进50m、100 150m时和距贯通面150200m时分别进行一次高程传递测量，取三次测量成果的加权平均值。高程传递示意图4.3 定向联系测量 大石北始发定向采用两井定向法，厦滘二次始发有条件的话也采用两井定向法，没有条件进行两井定向的 进出洞处的联系测量则采用联系三角形一井定向法把

9、地面坐标及方向传递到盾构井内。定向联系测量必须在盾构掘进50m、100150m时和距贯通面150200m时分别进行一次。一井定向方法的操作步骤如下： 在盾构井悬吊两根钢丝，井下左右线各设置两定向边（S1S2和S3S4 ）。每次联系三角形定向均独立进行三次，取三次的平均值作为一次定向成果。定向联系测量的仪器有 TOPCON602 全站仪、反射片、 0.5mm 的钢丝、 15Kg 垂球，线路示意图见下图。井上、井下联系三角形满足下列要求：两悬吊钢丝间距不小于 5m；定向角a （包括井上和井下）均小于 3°a/c及a' /的比值小于1.5倍。角度观测采用全圆测回法观测6个测回，测角

10、中误差控制在 2.5以内，各测回测定的地下起始边方位角较差不大于20，方位角平均值中误差控制在12以内。联系三角形的边长丈量使用检定过的具有毫米分划的钢卷尺， 并加以尺长和温度改正。 每测回往返三次读数， 各测回较差在地上小于 0.5mm ，在地下小于 1mm， 地上与地下测量同一条边的较差小于 2mm 。定向结束后，将两条钢丝的位置稍作移动，对另一条线进行独 立定向。一井定向线路示意图 两井定向所用设备和一井定向相同，作业精度要求也相同。其操作方法如下：在两竖井中分别悬挂一根吊 锤线，在地面上采用导线测量测定两吊锤线的坐标，在地下使地下导线的两端点分别与两吊锤线连测，见 下图所示。两井定向线

11、路示意图§5 地下控制测量5.1 地下控制导线测量 地下导线一般采用分级布设的方法布设施工导线和施工控制导线，为了保证点位的稳定和避免观测时受施 工环境的影响，施工导线点布设在管片侧面的仪器台上，仪器采用强制归心，测量人员可在走道板上观测 并与仪器台完全分离，从而确保仪器的稳定性；施工控制导线点布设在隧道底部，便于移交给下一道工序 使用。施工导线点和施工控制导线点的布置示意图如下图所示。隧道内导线点布置示意图 本标段采用主副导线（施工控制导线和施工导线）的方法，作业精度按测角中误差为2”，量边相对中误差为1/80000 ,左右角各观测4个测回，左右角平均值之和与 360°的

12、较差控制在±6内，边长往返观测各两测 回，其平均值较差控制在 3mm 之内。当主副导线前进一段距离时交叉一次，使得主副导线分成多个小闭 合环，在线路起止点形成一个大闭合环。每个和新的施工控制点由两条路线传算坐标，当检核无误后，最 后取平均值作为新点的数据。每个闭合环均进行严密平差。沿盾构井掘进的线路， 直线段约 60m 布设一个桩点， 约 250m 布设一个控制桩点；曲线段约 40m ，布设一 个桩点，控制桩点（包括曲线要素上的桩点）布设间距不少于 100m。5.2 盾构掘进的施工测量盾构机的施工测量包括始发架、反力架、始发定位、盾构机姿态测量和管片测量。利用测量控制点测设出 线路中

13、线点和安装时所需要的测量控制点，测设值与设计值较差应小于3mm 。安装盾构导轨时，测设同一位置的导轨方向、坡度和高程，测设值与设计值较差应小于 2mm 。 盾构机出厂前，在中体平面上布设一定数量的参考点，可以测出这些点的坐标，以3 个点为一组，计算出这个平面中心坐标，取这些组参考点计算出来的坐标的平均值，然后根据这些点和刀盘中心的几何关系， 可计算出盾构机刀盘中心坐标、盾构机的里程、盾构机与隧道设计中心线的关系、盾构机的滚动、仰角、 偏角等。管片测量包括测量管片环的环中心偏差、环的椭圆度和环的姿态。管片块每次测量不少于 35环，每环都应测定待测环的前端面。相邻管片环测量时应重合测定23环环片。

14、环片平面和高程测量允许误差为±15mm 。环状管片中心平面位置和标高的测量采用简便的 “水平标杆法 ”（见下图所示） 。具体步骤为： 将一根 4.025m 长的精制铝合金尺横在隧道环两侧，并用水准气泡调其水平，再用全站仪和水准仪瞄准其中心位置，可测 量出其坐标和高程，所得高程加上 1.8m 即为环状管片中心高程。5.3 盾构技术掘进管理系统的主要功能盾构技术掘进管理系统是日本 enzan 公司研究生产的一种高精度盾构掘进测量系统，能够全天候的动态显 示盾构机当前位置相对于隧道设计轴线的位置偏差， 主司机可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进状态， 使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。盾构

15、技术掘进管理系统的基本功能如下：（1 ）收集信号：每 3 秒取样，最大采样点为 512 个，主要收集盾构掘进机和送排泥管处的相关数据。（2 ）数据产生：产生周期为 3秒，具有表示和存储数据功能。（3）数据记录及保存：可记录和保存时间分布数据、环状片的详细数据和环状片的代表数据。（4）系统的工作状态：可显示掘进时、准备时和装配时三种状态。（5）环状掘进的开始和结束：可以自动判断环形挖掘的开始和结束。（6）监视收集数据：可操作中央监视室全部画面，可表示辅机计测监视画面，通过操作监视器可表示操作 盘上不能表示的数据。（7）已收集数据的管理：切口水压、送排泥比重和含砂率的各数据均备有通过统计方法做成的

16、管理画面。（8）保存数据的表示：可以用数值或图表来表示已存储的数据。（9）报告单制作：可打印报告和环状片报告。（10）数据的有效利用：数据可在 Microsoft Excel 及 AutoCAD LT 上使用。自动导向系统的机能方框示意图§6 贯通误差分析 地铁区间隧道的施工是用盾构掘进的，所以盾构推进方向的测量必须是高精度的和高可靠性的。区间隧道 的贯通测量是在已建成的两个车站的隧道预留洞之间进行的测量。预留洞是一个铁环，铁环半径比盾构半 径大约 10cm 。施工时，盾构是从一个车站的预留洞推进，按设计的线路方向和纵坡，再从一个车站的预 留洞中推出，这时盾构中心和预留洞中心的偏差值

17、，就是贯通误差（包括测量误差和施工误差）。为了满足盾构掘进按设计要求贯通，就应满足贯通误差（含施工误差）的限值：横向贯通中误差必须小于 ±50mm ， 高程贯通中误差必须小于 ±25mm 。地铁盾构区间隧道贯通误差主要来自以下几方面的测量工序：（1）地面控制测量误差； （2）联系测量误差；（3）地下导线测量误差。对各阶段平面测量误差限值分配采用不等精度分配原则，并假设各项误差影响互相独立，取值如下： ，。则有于是可得 m=50/3.75=13.3mm ，从而可以求得各道工序的测量中误差，即地面控制测量中误差为 m1=13.3mm ，联系测量中误差为 m2=26.6mm ，地

18、下导线测量中误差为 39.9mm 。 同理，对各阶段高程测量误差限值也采用不等精度分配，取值如下：mh1=10mm ， mh2=10mm ， mh3=20mm ，代入上式可得 mH=24.5mm<25mm 。6.1 地面控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算 考虑到盾构从大石北明挖段开始掘进，中间要整体以地面运输的方式通过厦滘南明挖段和厦滘站后进行二 次始发，施工沥厦区段，且沥厦区段隧道长度较厦大区段要长。因此可以将厦大区段和沥厦区 段分别作为一个独立的隧道进行贯通误差估算，贯通面分别位于厦滘南明挖段和沥滘站。且选择沥厦区 段来进行贯通误差估算。6.1.1 地面导线测量误差对横向贯通精度

19、的影响 本标段分为两个盾构区间，两个区间各有一个地面控制网，有两次贯通分析，但因沥厦区间较长些，故在 下面进行误差估算时，取沥厦区间情况来分析，按照规范和以往经验，采用及三等测角精度。基线复核时附合导线环边长相对中误差为 1/300000 ，按照规范和以往经验，进行误差估算时，按边长相对 中误差为 1/100000 计算。O1由地面控制测量测角误差引起的横向贯通误差 测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和。O2由地面控制测量测边误差引起的横向贯通误差 各导线边在贯通面上投影长度的平方和。O3地面导线测量误差引起的横向贯通误差6.1.2 地面水准测量误差对高程贯通精度的影响 洞内高程基准系采用

20、从业主移交的二等水准点引测到隧道洞口的高程。由此可知，洞外高程控制测量误差 则由从水准点 II 地 316、II 地 313、II 地 3 14 、 II 地 311和 II 地 312的二等水准测量误差引起。 洞外二等水准测量每公里全中误差为。而洞外水准路线总长为 L = 6.28km ,则洞外高程控制测量对高程贯通误差的影响值为 ±0.005m 。6.2 联系测量误差对横向贯通精度影响值的估算 一井定向的误差主要由边长丈量、角度观测和吊锤投点三部分作业产生。 当各边长和角度均满足上述联系三角形定向要求时，则测角误差为主要影响因素，量距误差可忽略不计。取 b/a=1.5 ，根据第

21、4 小节，可得：联系测量引起的横向贯通中误差为： ，满足贯通要求。6.3 地下控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算 地下导线随着盾构的掘进而不断延长，导线点也随着盾构掘进而一个个建立起来。对于等边直伸的地下导 线来说，量边误差对横向贯通误差的影响完全可忽略不计，横向贯通误差主要由角度测量误差引起。则按 等边支导线计算其横向贯通中误差为：根据第 5 小节所述地下导线测量的作业精度和导线点的布置，可得：， ，则由此可知，按照这样的精度要求进行地下导线测量，是满足贯通误差限值的。§7 大石北明挖段控制测量7.1 平面控制测量根据明挖段现场条件和控制点分布情况，由 GPS29 和 IIIJ

22、24 精密导线点组成地面首级控制网，其中 IIIJ24 点位于群贤路税务局宿舍楼顶，可俯视施工全场，其他各点均远离施工现场。主体结构施工期间，为了向基坑底引测控制点，需要在基坑边布设一定数量的加密控制点作为测站点，测 站点的测定以四等精密导线点、 或 GPS 点出发， 用同等作业精度测定其坐标值， 或用一级施工导线加密作 为施工控制网。依据地下铁道、轻轨交通工程测量规范中的规定，导线的主要技术要求，应符合以下 规定：精密导线的主要技术要求导线长度 (km) 平均边长 (m) 测角中误差 (") 测距中误差 (mm) 测距相对中误差 DJ2 测回数 方位角闭合差 (") 相对

23、闭合差 相邻点的相对点位中误差 (mm)35 350 2.5 6< 1/60000 6 5< 1/35000 8水平角观测采用方向观测法，技术要求如下：等级 仪器型号 半测回归零差( ”) 一测回中 2 倍照准差变动范围( ”) 同一方向值各测回较差( ”) 一级及以下 DJ2 12 18 12DJ6 18 - 24 采用电磁波测距，技术要求如下： 平面控制网等级 测距仪精度等级 总测回数 一测回读数较差( mm ) 单程各测回较差 (mm) 往返较差 一级 II 2<10 <4-5III 4< 20 < 307.2 高程控制测量高程控制基点采用 II 等水

24、准测量由业主提供的控制点 II 地 3-16 引测至施工区。II 等水准测量观测，技术要求如下：等级 水准仪型号 视线长度（ m） 前后视距较差（ m ） 前后视累积差（ m ） 视线离地最低高度（ m） 基 尺或辅尺读数较差（ mm ） 基尺或辅尺所测高差较差（ mm ）II 等 DS1 < 60 1.0 3.0 0 . 3 0.5 0.77.3 施工放样测量 建筑物的施工放样可根据现场条件采用前方交会法、极坐标等方法。由于具有先进的全站仪，可方便地采 用极坐标方法放样：1 、准备放样数据（控制点坐标、待放点坐标、距离、角度等数据） ；2、架设仪器； 3、输入放样数据；依据仪器所显示的数据定向、量距放出待定点。7.3.1 围护桩平面定位 在施工现场引测两个测站点并架设全站仪，先定出桩中线，再按桩间距定出桩位。即根据施工图纸提