盾构施工控制测量

盾构施工控制测量是盾构法隧道施工中的关键环节，其精度和可靠性直接关系到隧道的顺利贯通和工程质量。以下是详细的盾构施工控制测量内容：测量准备工作资料收集与分析在盾构施工前，需要收集大量与工程相关的资料，包括地形图、控制点成果、地质勘察报告等。对这些资料进行详细分析，了解工程区域的地形地貌、控制点分布情况以及地质条件对测量工作可能产生的影响。例如，通过地质勘察报告了解地下水位、土层性质等信息，以便在测量过程中采取相应的措施，确保测量仪器的稳定和测量成果的准确性。测量仪器的选型与检校根据盾构施工控制测量的精度要求，选择合适的测量仪器。常用的测量仪器包括全站仪、水准仪、GPS接收机等。在使用前，必须对测量仪器进行全面的检校，确保仪器的各项指标符合要求。例如，对全站仪进行角度测量、距离测量等项目的检校，对水准仪进行i角检验等。检校工作应按照相关的规范和标准进行，并做好记录。测量人员的培训与组织测量人员是盾构施工控制测量的实施者，其专业素质和操作技能直接影响测量成果的质量。因此，需要对测量人员进行系统的培训，使其熟悉盾构施工控制测量的方法、流程和相关规范标准。培训内容包括测量仪器的操作使用、测量数据的处理分析、测量误差的控制等方面。同时，要合理组织测量人员，明确各人员的职责和分工，确保测量工作的高效有序进行。地面控制测量平面控制测量首级平面控制网的建立：根据工程的规模和精度要求，建立首级平面控制网。首级平面控制网可采用GPS测量或导线测量的方法。在采用GPS测量时，应选择合适的GPS接收机和观测方案，确保观测数据的质量。观测完成后，对数据进行处理和分析，平差计算得到控制点的坐标。在采用导线测量时，应按照导线测量的规范要求进行选点、埋石、观测和计算。首级平面控制网的精度应满足盾构施工的要求，一般首级平面控制网的边长相对中误差不应大于1/20000。加密平面控制网的布设：为了满足盾构施工过程中局部区域的测量需要，在首级平面控制网的基础上，应布设加密平面控制网。加密平面控制网可采用导线测量、边角网测量等方法。加密平面控制网的点位应选择在通视良好、便于观测和保存的地方。观测和计算方法与首级平面控制网相同，但精度要求可适当降低。加密平面控制网的边长相对中误差不应大于1/10000。高程控制测量首级高程控制网的建立：首级高程控制网可采用水准测量或GPS高程测量的方法。水准测量是高程控制测量的主要方法，应按照国家水准测量规范的要求进行施测。水准路线应选择在地势平坦、土质坚实的地方，水准点应埋设在稳定可靠的位置。观测完成后，对水准测量数据进行平差计算，得到水准点的高程。GPS高程测量是一种新兴的高程测量方法，具有测量速度快、不受地形条件限制等优点。但GPS高程测量的精度相对较低，一般需要进行高程拟合等处理。首级高程控制网的精度应满足盾构施工的要求，一般首级高程控制网的每千米高差全中误差不应大于±10mm。加密高程控制网的布设：与加密平面控制网类似，为了满足盾构施工过程中局部区域的高程测量需要，在首级高程控制网的基础上，应布设加密高程控制网。加密高程控制网可采用水准测量或三角高程测量的方法。水准测量的精度较高，但受地形条件限制较大；三角高程测量的精度相对较低，但测量速度快、不受地形条件限制。加密高程控制网的点位应选择在便于观测和保存的地方，观测和计算方法与首级高程控制网相同，但精度要求可适当降低。加密高程控制网的每千米高差全中误差不应大于±20mm。联系测量平面联系测量定向投点法：定向投点法是平面联系测量的常用方法之一。该方法通过在竖井内悬挂钢丝，将地面控制点的坐标传递到井下。具体操作步骤如下：首先，在地面控制点上设置全站仪，精确测量钢丝的坐标；然后，在井下设置接收装置，接收钢丝的投影点；最后，通过测量井下投影点的坐标，结合地面钢丝的坐标，计算出井下控制点的坐标。定向投点法的精度较高，但操作较为复杂，需要在竖井内进行悬挂钢丝等工作。陀螺经纬仪定向法：陀螺经纬仪定向法是一种利用陀螺经纬仪测定方位角的方法。该方法通过在地面和井下分别设置陀螺经纬仪，测定地面和井下的方位角，从而实现平面坐标的传递。具体操作步骤如下：首先，在地面控制点上设置陀螺经纬仪，测定地面方位角；然后，将陀螺经纬仪下放到井下，在井下控制点上测定井下方位角；最后，根据地面和井下的方位角，结合地面控制点的坐标，计算出井下控制点的坐标。陀螺经纬仪定向法的精度较高，且不受竖井深度和形状的限制，但陀螺经纬仪的价格较高，操作和维护也较为复杂。高程联系测量钢尺导入法：钢尺导入法是高程联系测量的常用方法之一。该方法通过在竖井内悬挂钢尺，将地面高程传递到井下。具体操作步骤如下：首先，在地面水准点上设置水准仪，精确测量钢尺的读数；然后，在井下设置水准尺，读取钢尺在井下的读数；最后，通过测量地面和井下钢尺的读数，结合地面水准点的高程，计算出井下水准点的高程。钢尺导入法的精度较高，但操作较为复杂，需要在竖井内进行悬挂钢尺等工作。光电测距三角高程传递法：光电测距三角高程传递法是一种利用光电测距仪和全站仪测定高差的方法。该方法通过在地面和井下分别设置全站仪和光电测距仪，测量地面和井下两点之间的斜距、竖直角等参数，从而计算出两点之间的高差。具体操作步骤如下：首先，在地面控制点上设置全站仪，精确测量地面和井下两点之间的斜距、竖直角等参数；然后，根据测量参数计算出两点之间的高差；最后，结合地面控制点的高程，计算出井下控制点的高程。光电测距三角高程传递法的精度较高，且测量速度快，但受地形条件和气象条件的影响较大。地下控制测量地下平面控制测量地下导线测量：地下导线测量是地下平面控制测量的主要方法。在盾构隧道内，应沿着隧道中心线布设地下导线。导线点应选择在隧道壁上，点位应稳定可靠、通视良好。地下导线测量的观测方法与地面导线测量相同，但由于地下空间有限，观测条件较差，需要采取一些特殊的措施，如增加测回数、采用强制对中装置等，以提高测量精度。地下导线测量的精度应满足盾构施工的要求，一般地下导线的边长相对中误差不应大于1/5000。地下边角网测量：地下边角网测量是一种在地下空间中建立平面控制网的方法。该方法通过测量角度和边长，构成边角网，平差计算得到控制点的坐标。地下边角网测量的精度较高，但观测和计算工作较为复杂。在盾构隧道内，可根据实际情况选择合适的边角网图形，如三角形、四边形等。地下高程控制测量地下水准测量：地下水准测量是地下高程控制测量的主要方法。在盾构隧道内，应沿着隧道中心线布设地下水准路线。水准点应选择在隧道壁上，点位应稳定可靠、便于观测。地下水准测量的观测方法与地面水准测量相同，但由于地下空间有限，观测条件较差，需要采取一些特殊的措施，如增加测站数、采用往返观测等，以提高测量精度。地下水准测量的精度应满足盾构施工的要求，一般地下水准测量的每千米高差全中误差不应大于±20mm。地下三角高程测量：地下三角高程测量是一种在地下空间中测定高差的方法。该方法通过测量斜距和竖直角，计算两点之间的高差。地下三角高程测量的精度相对较低，但测量速度快，适用于一些对高程精度要求不高的场合。在盾构隧道内，可根据实际情况选择合适的三角高程测量方法，如单向观测、对向观测等。盾构机姿态测量与导向盾构机姿态测量方法全站仪测量法：全站仪测量法是盾构机姿态测量的常用方法之一。该方法通过在盾构机上设置棱镜，利用全站仪测量棱镜的坐标，从而计算出盾构机的位置和姿态。具体操作步骤如下：首先，在隧道内设置全站仪，精确测量全站仪的坐标和方位角；然后，在盾构机上设置棱镜，测量棱镜的坐标；最后，根据棱镜的坐标和盾构机的几何关系，计算出盾构机的位置和姿态。全站仪测量法的精度较高，但需要在隧道内设置全站仪，操作较为复杂。激光导向系统测量法：激光导向系统测量法是一种利用激光束进行导向的方法。该方法通过在盾构机上设置激光靶，接收激光束的投影，从而实时监测盾构机的位置和姿态。具体操作步骤如下：首先，在隧道内设置激光发射装置，发射激光束；然后，在盾构机上设置激光靶，接收激光束的投影；最后，通过测量激光靶上的投影点的位置，计算出盾构机的位置和姿态。激光导向系统测量法的精度较高，且操作简单，可实现实时监测和自动导向。盾构机姿态调整与控制盾构机姿态调整原则：盾构机姿态调整应遵循“勤测、微调”的原则。在盾构施工过程中，应定期对盾构机的姿态进行测量，及时发现姿态偏差；当姿态偏差超过允许范围时，应进行微调，避免大幅度调整导致盾构机受力不均，影响隧道的施工质量。盾构机姿态调整方法：盾构机姿态调整方法主要包括调整盾构机的推进油缸推力、调整盾构机的铰接角度等。当盾构机的姿态偏差较小时，可通过调整推进油缸的推力，使盾构机向偏差相反的方向移动；当盾构机的姿态偏差较大时，可通过调整盾构机的铰接角度，改变盾构机的前进方向。在调整盾构机姿态时，应根据盾构机的实际情况和姿态偏差的大小，选择合适的调整方法。贯通测量与质量评估贯通测量贯通测量方案的制定：贯通测量是盾构施工的关键环节，其精度直接关系到隧道的顺利贯通。在盾构施工前，应制定详细的贯通测量方案。贯通测量方案应包括测量方法、测量仪器、测量精度要求、测量时间安排等内容。贯通测量方案应根据隧道的长度、形状、地质条件等因素进行制定，确保测量方案的可行性和可靠性。贯通测量的实施：贯通测量应在盾构机接近贯通面时进行。在贯通测量过程中，应严格按照贯通测量方案的要求进行操作。首先，对地面和地下控制网进行全面的检核，确保控制网的精度和可靠性；然后，分别从隧道的两端进行测量，测量贯通面的坐标和高程；最后，将两端测量的结果进行比对，计算贯通误差。贯通误差应控制在允许范围内，一般横向贯通误差不应大于±50mm，竖向贯通误差不应大于±25mm。质量评估测量成果的精度评估：测量成果的精度评估是质量评估的重要内容。通过对测量数据的处理和分析，计算测量成果的精度指标，如中误差、相对中误差等。测量成果的精度应满足相关规范和标准的要求，如平面控制测量的边长相对中误差、高程控制测量的每千米高差全中误差等。隧道轴线的偏差评估：隧道轴线的偏差评估是质量评估的核心内容。通过对盾构施工过程中测量数据的分析，计算隧道轴线的实际偏差。隧道轴线的偏差应控制在允许范围内，一般隧道轴线的横向偏差不应大于±50mm，竖向偏差不应大于±25mm。当隧道轴线的偏差超过允许范围时，应及时分析原因，采取相应的措施进行调整。测量数据处理与管理测量数据处理数据预处理：测量数据预处理是测量数据处理的第一步。在测量数据采集完成后，首先应对数据进行预处理，包括数据的录入、检查和修正等。数据录入应确保数据的准确性和完整性，检查数据是否存在错误或异常值，对错误或异常值进行修正。平差计算：平差计算是测量数据处理的核心环节。通过平差计算，可以消除测量误差的影响，提高测量成果的精度。平差计算可采用严密平差或近似平差的方法。严密平差方法精度较高，但计算过程复杂；近似平差方法计算简单，但精度相对较低。在实际应用中，应根据测量数据的特点和精度要求，选择合适的平差方法。成果计算与分析：平差计算完成后，应进行成果计算与分析。根据平差计算结果，计算测量成果的坐标、高程、方位角等参数，并对测量成果进行精度分析。精度分析应包括中误差、相对中误差、点位误差等指标的计算和分析。通过精度分析，评估测量成果的质量，判断测量成果是否满足工程要求。测量数据管理数据存储与备份：测量数据应进行妥善的存储和备份。可采用数据库管理系统对测量数据进行存储，建立测量数据档案。测量数据档案应包括测量原始数据、平差计算结果、测量成果报告等内容。同时，应定期对测量数据进行备份，防止数据丢失。备份数据应存储在不同的存储介质上，如硬盘、光盘等。数据共享与查询：为了提高测量工作的效率和质量，应实现测量数据的共享与查询。可建立测量数据管理平台，实现测量数据的在线存储、共享和查询。测量人员可以通过测量数据管理平台，方便地查询和使用测量数据。同时，测量数据管理平台应具备数据安全管理功能，确保测量数据的安全性和保密性。测量安全与环境保护测量安全人员安全：测量人员在工作过程中应严格遵守安全操作规程，佩戴好个人安全防护用品，如安全帽、安全带等。在进行地下测量工作时，应注意通风、照明等条件，避免发生中毒、窒息等事故。在进行高处测量工作时，应设置可靠的安全防护设施，防止人员坠落。仪器设备安全：测量仪器设备是测量工作的重要工具，应妥善保管和使用。在搬运和使用测量仪器设备时，应轻拿轻放，避免碰撞和损坏。测量仪器设备应定期进行维护和保养，确保仪器设备的性能和精度。在使用测量仪器设备时，应按照操作规程进行操作，避免因操作不当导致仪器设备损坏。环境保护噪声控制：测量工作中使用的一些仪器设备，如全站仪、水准仪等，在工作过程中会产生一定的噪声。为了减少噪声对周围环境的影响，应选择低