盾构施工测量与施工监测

1、盾构施工测量与施工监测第一节 地面测量控制网地面控制测量的主要任务是建立合适的测量控制系统，提 供可靠的平面控制点。施工前，对与本工程有关的地面主控网 （GPS 网、精密导线网、精密水准网）进行局部检测，检测范 围应包括本隧道工程及贯通工程采用的控制点。在地表应进行 中线及纵断面测量，必须设置可作为此类测量基准的基准点。 建立本工程所需控制点与贯通工程所需控制点之间的直接联 系。根据隧道长度及地形条件等建立基准点，基准点应设在方 便使用且不受变形影响的地点并充分加以保护，且易于检测和 复原。并进行定期检查。中心线测量宜采用直线视准方式。由 于构造物等的制约，不能采用直线视准时，应从导线网来设定

2、 中心线。为地面隆陷观测、地面建筑物及地下管线保护等目的， 在地面按设计图根据精度要求，放样线路中线，测定线路纵断 面。第二节 竖井联系测量联系测量包括方向传递、坐标传递及高程传递等内容。对于盾 构法隧道工程，联系测量是通过施工竖井将方位、坐标及高程 由地面上的控制点传递至地下控制导线点及地下水准点，从而 组成地下控制测量的起算点。1 、坐标及方位导入联系测量由于受竖井长度、深度等因素影响，是测量误差的主 要来源。联系测量的方法主要有：一井定向、陀螺定向及直接 导入。为提高联系测量精度，采取了两项措施：在近井点及地下导线点建立强制对中点，即在竖井圈梁及隧道内固定的位置安置强制对中设备。强制对中

3、设备为一中 间有螺孔的圆形铁盘，将铁盘直接焊接到预埋的钢管上，并使 其基本保持水平。测量时，将测量仪器直接置于铁盘上，用螺 拴紧固，不必对中，只进行精平，即可进行测量工作。地下导 线起点的强制对中与近井点强制对中设备基本相似，不同之处 是制作特殊的铁盘架，使铁盘能够方便地紧固于隧道砌块上。适当增加后视边长度，减小对中误差。联系测量还可采 用几何定向法 （ 一井定向 ） 或陀螺定向法。几何定向法由于操作 起来比较繁琐，定向精度也受到很大的限制；陀螺经纬仪定向 技术虽然是一种可靠且又有发展前途的定向测量手段，但在使 用陀螺经纬仪定向测量时，盾构法隧道施工环境可能会由于电 磁等因素对陀螺定向精度产生

4、影响。故在联系测量时，如具备 直接导入坐标的条件，则宜采用直接导入坐标。注：每次定向 测量至少应观测两次以上独立成果并结合实际情况综合分析与 处理，减少测站和目标的偏心误差；每条隧道的贯通，应在盾 构始发前、初始掘进 50-100m 途中及距贯通面约 100m 时各进 行一次定向测量；采用几何定向手段传递方位，可将地面控制 点的坐标联测到地面测点上，然后用方向传递的观测成果计算 井下控制点坐标。2、高程传递 高程传递一般采用悬挂卷尺法，即将铜卷尺悬挂于竖并内，配 备标准拉力，地面、地下两台水准仪同时观测。导入时，改变 仪器高或适当错动钢卷尺，独立观测 2 至 3 次，并对观测成果 进行尺长改正

5、和温度改正。高程传递方法注：在盾构始发前、 初始 50-100m 途中及距贯通面约 100m 时各传递一次高程。第三节 地下导线测量1、井下导线测量 地下导线测量的目的是以必要的精度按照与地面控制测量统一 的坐标系统，建立地下的控制系统。根据地下导线的坐标，即 可放样出隧道轴线，指导盾构掘进方向，确保盾构沿理论轴线 跟踪。地下导线的起始点通常设在隧道衬砌的上弦位置，这些 点的坐标是由地面控制测量测定的。隧道施工过程中所进行的 地下导线测量与一般地面上的导线测量相比较，具有以下一些 特点：地下导线系随着盾构掘进而向前延伸，因此，只能敷设 支导线，而不是将整条导线一次测定完毕。根据支导线敷设规 定

6、只能支两至三个支点，否则，支导线终点的自由度太大，点 位误差大，为此，支导线只能用重复观测的方法进行检核。此 外，导线是在隧道施工过程中进行，测量工作时断时续，所隔 时间的长短，取决于盾构掘进速度。地下导线系在隧道内敷设，其形状直伸或曲折完全取决 于隧道的形状，没有选择的余地。隧道内光线暗淡，通视困难， 加上气流和旁折光等因素影响，对测角和量边精度影响甚大。 当我们采用直伸等边导线测角时，照准目标不调焦，通过减少 调焦来提高测角精度；地下导线是先敷设精度较低的施工导线，然后再敷设精 度较高的基本导线。布设地下导线时，为确保盾构在土层中掘 进姿态的正确性，导线点应满足必要的精度与一定的密度，为

7、了减少两者在敷设时的矛盾，通常采用分级布设的方法，即施 工导线、基本导线和主要导线。施工导线 :盾构出洞后向前掘进时，用以进行放样而指引盾构掘进的 导线测量。施工导线边长为 2550m。基本导线 :当掘进 100 200m 时，为了检查隧道轴线与设计轴线是否 相符合，必须选择部分施工导线点敷设边长较长（50 100m）、精度要求较高的基本导线。当隧道长度大于 1km 时，基本导线 将不能保证应有贯通精度，这时就要选择一部分基本导线点来 敷设主要导线。主要导线的边长为150350m最后一个导线点 离开贯通工作面的距离不应过大， 一般为6080m,导线点的编 号应按照有关技术规范，尽量做到号码简单

8、又能按次序排列， 使用方便，利于寻找，便于分析。因为地下导线是布设成支导 线的形式，而且每测一个新点 （ 放样一个观测台 ） 中间要隔一段 时间，这样就需要在每次测定新点时，将以前的点子进行检核 测量，不论是直线或曲线，都必须对角度、边长进行检核测量， 根据检核测量的结果，证明标志 （ 观测台 ）没有发生变动，就将 各次观测的结果取平均值，如果证明标志 （ 观测台 ）有变动，则 应根据最后一次观测的结果进行计算。2、地下水准测量 地下水准测量的目的是为了在地下建立一个与地面统一的高程 系统，以作为隧道施工放样的依据，保证隧道在竖向的正确贯 通。地下水准测量应以竖井地面水准点的高程作为起始依据，

9、通过竖井将高程传递到井下，然后测定隧道内各水准点的高程，作 为测定盾构在土层中的高程姿态依据。根据隧道施工的情况， 地下水准测量具有以下特点：水准路线一般与地下导线测量的线路相同， 在隧道贯通之前， 地下水准路线均为支水准路线，因而需要用往返观测及多次观 测进行检核。通常利用地下导线点作为水准点，也可将水准点设定在上弦 右侧螺丝孔位上。隧道施工中，地下水准线路是随盾构掘进的进展而增长的。 为满足施工放样要求，一般先测设精度较低的临时水准点，然 后，再测设较高精度的永久水准点。永久水准点间距一般以 200350m 为宜。地下水准测量作业方法常采用中间法进行测 定。由于隧道内光线暗淡，通视条件差，

10、仪器到水准尺的距离 不宜选大，并用目估法使其相等 （ 前距等于后距 ） ，每个测站应 在水准尺黑红面上进行读数，若使用单面水准尺，则应用两个 仪器高进行观测。由水准尺两个面或两个仪器高所求得的高差 的差值不应超过土 3mm由于隧道内受施工影响，地下水准路线 可采用空中水准路线法进行，即用挂钩将水准尺吊在上弦右侧 上自成垂直，不需要测量人员扶尺。为检查地下水准点标志稳 定性，应定期地根据地面水准点进行重复的水准测量，将所测 得的高差成果进行分析比较。根据分析的结果，若水准标志无 变，则取所有高差的平均值作为高差成果，若出现水准标志变 动，则应取最近一次测量成果。影响盾构贯通误差的主要来源及应对措

11、 施盾构轴线的控制是盾构隧道施工中一项关键技术，精 心掌控好盾构的推进轴线，是保证盾构法施工工程质量和隧 道顺利贯通的先决条件。盾构隧道内施工控制测量不同于地 表建筑物（如房建、桥梁等）的控制测量。在房建、桥梁控制 测量工作中，所测成果可在相同时间段内采用不同的测量方 法和手段进行检核，能够及时发现所测成果精度高低和正确 与否。而隧道控制测量成果的精度，贝泌须等到全隧贯通后 方能得到验证。可以说隧道贯通误差的大小是检验隧道内外 控制测量质量精度高低的重要标准之一。下面就影响盾构隧道贯通误差的几个主要误差来源及其针对几个主要误差 来源的解决措施作相应的浅析。1、影响盾构隧道贯通误差的几个主要来源

12、在盾构法施工的隧道中，影响隧道贯通误差主要来源于以下几个方面：地面控制测量引起的横向误差；盾构始发井与接收井联系测量误差；盾构始发井与接收井洞门中心测量误差；盾构初始姿态的定位测量误差；地下导线传递过程中的测量误差。2、对影响盾构隧道贯通误差来源的解决 方案在测量工作的实施中，针对影响盾构隧道贯通误差的几 个主要误差来源，除加强和提高测量人员技术熟练程度、使 用高精度等级测量仪器外，主要应用了以下几种方法：合理优化水平控制网，提高地面控制测量精度对于地面控制测量引起的横向误差，比较有效的方法是 对网形进行合理的优化。在工程控制网的技术设计中，首先 应考虑的是控制网的精度指标，其次才是网的费用指

13、标。盾 构隧道工程的控制网，是由业主提供的。而在业主提供的控 制中，由于在布设时和布控后随着周围环境的变化及测量使 用的仪器不同等，施工单位在使用业主提供的控制网时，一 般都需对网点进行增设加密，形成有利的闭合检核条件，从 而保证地面控制网的精度指标。使用多种测量方法，减小竖井联系测量误差盾构始发井和接收井处竖井联系测量，以住因考虑多是 短边传递坐标方位角，在规范中联系测量允许误差为土 20mm而盾构隧道设计要求隧道的最终贯通误差应为土50mm此时竖井联系测量误差所占整个隧道的贯通误差的比 例就比较大。因此，竖井联系测量的精度必须提高，才能更 加有利于保证隧道内导线的精度。目前比较有效的方法是

14、在 竖井处的联系测量使用红外线铅垂仪竖井投点、吊钢丝测量 联系三角形和增设陀螺定向。虽然几种方法的工作量和成本 都比短边直接传递要大得多，但几种方法均比短边直接传递 的精度要高，更有利于保证隧道内导线传递的精度和隧道最 终的贯通技术指标要求。采用不同的方法，精测盾构隧道洞门钢环中心坐标关于盾构隧道的始发井和接收井洞门，俗称之为进洞出 洞。对于盾构进出洞洞门，目前长三角地区定义为：盾构始 发井处洞门为出洞，盾构接收井处洞门为进洞，因其主要是 把竖井看作洞而言。其他地区对于隧道进出洞的定义或许有 异，在些不作多述。对于盾构进出洞洞门钢环中心坐标的测量，比较直接的方法是钢环分中法，能较快找出圆心测出 洞门中心坐标。还可测量钢环圆弧上多个点的坐标进行拟合求出圆心坐标，用两种测量方法进行对比，既能相互复 核测量成果，也可提高洞门中心坐标成果的精度。人工测量与自动测量系统比较，精确测出盾构中心首尾坐标盾构机定位后姿态的测量，最直观的是盾壳分中法。利 用盾壳分中法计算盾构中心坐标，由于在盾构的组装过程 中，难免有误差的存在，盾壳分中测量归算到盾构中心后必 然存在误差。精度较高的方法是在盾构内选择一些特征点进 行测量，通过这些特征点与盾构机固定的几何关系，能更精 确地求出盾构机中心的首尾坐标，从而提高盾构始发姿态的 精度。设置强制归心标、勤测勤量、增