盾构测量方案重点讲义资料

1、目 录目 录11、概况11.1、工程概况：11.2、控制点概况12、编制依据23、仪器设备配置24、施工测量组织机构25、测量技术保证措施36、隧道掘进测量46.1、隧道掘进准备工作阶段56.1.1、复测隧道沿线平面控制点和高程控制点56.2、联系测量76.2.1、平面联系测量76.2.2、高程联系测量96.3、隧道施工控制测量106.3.1地下导线测量106.3.2、地下高程测量116.4、盾构机始发测量116.4.1、盾构机导轨定位测量。126.4.2、反力架定位测量。126.4.3、盾构机姿态初始测量126.4.4、 RMS-D导向系统初始测量146.5、导向系统维护156.6、盾构掘进

2、测量157、贯通测量177.1、贯通测量177.2、竣工测量178、测量安全保证措施.179、测量人员资质及仪器检测证书181、概况1.1、工程概况：梅江道站左江道站区间设计起点位于五号堤路与梅江道交叉口的梅江道站站端，设计终点位于左江道与友谊南路交叉口的左江道站站端，呈“S”形走势。区间始于五号堤路正下方，由北向南穿越瑞江花园竹苑、市鑫宇织染厂、天津市复印设备有限公司、佳能公司、天津市复印设备有限公司精密机械厂、天津市建筑节能中心及津典时代，终点位于友谊南路正下方。 梅江道站左江道站区间右线起讫里程为DK34+952.305DK36+103.581，右线区间长1151.276m；左线起讫里程

3、DK34+952.305DK36+103.858，长链0.374m，左线区间长1151.927m；区间平面上由直线、缓和曲线、曲线组成，曲线半径分别为R=400、R=310；线路最大纵坡28，最小纵坡4；覆土深度10.0221.9m；采用1200mmC50P10钢筋混凝土管片，厚度350mm，内径5500mm，外径6200mm；区间设置一处联络通道兼泵房，位于DK35+545.555（左线）；区间由左江道站向梅江道站推进，左右线均选用铁建重工ZTE6410土压平衡盾构机，左线选用DZ055,右线选用DZ059。 1.2、控制点概况本标段施工中总共利用4个GPS和2个二等水准点,其中相邻两控制点

4、相互通视，水准点设在房角和GPS点上。2、编制依据工程测量规范（GB50026-2007）国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）国家其他测量规范、强制性标准3、仪器设备配置 仪器/设备名称型号规格精度等级数量单位是否鉴定备注全站仪TCRA1201+1（1+1ppm）1台Leica是配备反射棱镜精密水准仪DiNi030.3mm/Km1台Trimble是铟钢尺2m2把Trimble是4、施工测量组织机构整个区间施工中，项目经理部设工程部部长一名，负责具体的施工测量工作管理及安排；专职测量员二名，负责现场施工测量放样及内业资料的整

5、理。整个测量工作实行“测量员对测量队长负责、测量队长对工程部部长负责、工程部部长对项目总工程师负责”的层层负责制。测量组织机构人员名单如下：姓名职务职责谭仕波项目总工程师负责测量管理和安排李光明工程部部长负责具体施工测量工作侯运武测量队长负责现场施工测量及内业管理侯伟测量员负责测量工作的实施与配合张敦猛测量员负责测量工作的实施与配合5、测量技术保证措施1、施工中认真做好地下导线和洞中水准线路的复测工作，至少一周复测一次，确保各导线点和水准点的安全。2、独立复测由业主交给的导线点和地面主控制点，并在此基础上安排自已的控制或施工放样测量作业，按规范埋设测量桩点并定期复测。3、为保证工程顺利进展，适

6、当加密或改善地面控制点，务求有较多的“多余观测条件”以保证施工测量精度。 4、放样工作特别关注保证车站两个端头井处隧道的空间位置，确保不修改线路设计，确保限界净空需要。5、对每个工序的测量作业按照监理工程师的要求提交测量报告，经驻地监理核准后，方允许后面工序的操作。6、接受和配合驻地监理检查工作，以及对施工控制测量项目进行的阶段性复核和抽检工作。7、按照桩位保护协议要求对测量监理交桩及施工场地内已复测桩点重点保护。8、测量的原始记录，必须在现场同步作出，严禁事后补记补绘，测量资料不允许涂改，不合格时进行补测或重测。9、测量过程必须有可追溯的详细文字记录，内容包括测量仪器编号及名称、人员分工、测

7、量读数、计算公式、过程、结果，控制桩使用情况，气候、日期、主测人、复核人等。10、利用已知点进行引测、加点和工程放样前，坚持先检测后利用的原则，即已知点检测无误或合格时，才能利用。11、施工放样坚持复核制，以确保点位正确。复核制包括两个方面，即内业复核和外业复核。只有在内业和外业复核无误后方可进行下一步的施工。12、测量的人员和仪器必须有绝对的保证和相对的稳定。所有参加测量的人员都必须持证上岗，并且建立各测量人员的岗位负责制。测量仪器必须定期校核和控制在使用有效期内，同时加强对测量仪器的管理。13、隧道内平面控制点以支导线形式布置。根据地铁集团业主的要求，隧道掘进三分之一、三分之二及接近贯通的

8、时候需由业主测量队复测，合格后才能继续掘进施工。6、盾构施工测量外业测量工作分为三个阶段：掘进前期的准备工作阶段；隧道施工阶段；贯通后测量阶段。6.1、盾构掘进准备工作阶段测量工作主要有：复测业主提交的控制点，车站地上地下的联系测量，地下控制导线测量。6.1.1、复测隧道沿线平面控制点和高程控制点6.1.2、平面控制点复测平面控制点复测按精密导线的技术要求进行。精密导线沿线路方向布设，采用附合导线复测。精密导线测量过程中主要技术要求：每边测距中误差：4mm测距相对中误差：1/60000测角中误差：2.5级全站仪测回数：6测回方位角闭和差：5n1/2全长相对闭和差：1/35000相邻点的相对点位

9、中误差：8mm精密导线点上只有两个方向时，按左右角观测，左右角平均值之和与360度的较差应小于4。每条导线边应往返观测各两个测回。每测回间应重新照准目标，每测回三次读数。测距时，一测回三次读数的较差应小于3mm,测回间平均值的较差应小于3mm,往返平均值的较差应小于5mm。6.1.3、高程控制点复测高程控制点复测按精密水准测量的技术要求进行。沿线共2个控制水准点，复测线路为闭合线路。6.1.4、精密水准测量观测方法：往测 奇数站上为：后前前后 偶数站上为：前后后前返测 奇数站上为：前后后前 偶数站上为：后前前后每一测段的往测与返测，分别在上午、下午进行，也可在夜间观测。由往测转向返测时，两根标

10、尺必须互换位置。6.1.5、精密水准测量的主要技术要求：每千米高差中数中误差偶然中误差：2mm每千米高差中数中误差权中误差：4mm附合水准路线平均长度：24km观测次数：往返测各一次平坦地往返较差、附合或环线闭和差：4L1/2mm视距：50m前后视距差:1.0m 前后视距累计差:3.0m6.2、联系测量联系测量是将地面的平面坐标系统和高程系统传递到地下，使地上地下能采用同一个坐标系进行的测量工作。联系测量包括平面联系测量与高程联系测量，即定向和导入高程。6.2.1、平面联系测量地铁施工规定，在任何贯通面上，地下测量控制网的贯通中误差，横向不超过50，竖向不超过25。联系定向测量主要有一井定向（

11、联系三角形定向）、两井定向、铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、导线定向四种方式。其中铅垂仪陀螺经纬仪联合定向和一井定向对场地要求较高，准备工作做起来也相当繁琐，故联系定向测量中很少使用此两种方法。我们根据左江道车站的实际情况准备采用导线定向或两井定向，用导线定向精度最好且最方便，但是容易受到始发井的长度和深度制约，如达不到规范要求，则采用两井定向，两井定向受地面及洞内各种因素的制约要少，很方便，精度也很有保证。 6.2.1.1、两井定向联系测量两井定向联系测量时,两钢丝间距离应大于60m,特殊情况不得小于30m。采用地面上的精密导线点，按同等精度来测量近井点坐标，进行两井定向的测量。在车站两端头预留的

12、盾构井口处各挂一根钢丝（在通视等条件允许的情况下，可在两个预留井口各挂两根钢丝来加强传点精度），同时测定地下起始边的方位角。近井点应与精密导线点构闭合图形。 按联系三角形测量的技术要求进行测量，使用全站仪角度观测6个测回，距离测量在钢丝上贴反射片测量4测回，每测回间较差不大于2mm。每次定向应独立进行三次，推算出来的地下起始边方位角的较差应小于12，方位角平均值中误差8。在条件允许的情况下，在车站底板上最好投四个点，保证始发井两端附近都各有两个平面控制点，且尽量保证每次联系测量投点时都投在这四个点上，以便取多次联系测量的加权平均值做为最终的始发控制点坐标。6.2.1.2、导线传递测量1、导线直

13、接传递测量应按城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）第3.3节精密导线测量有关技术要求进行（即表1精密导线测量的主要技术要求）。2、导线直接传递测量应独立测量两次，地下定向边方位角互差应小于12，平均值中误差为8。3、导线直接传递测量应符合下列要求：(A）宜采用具有双轴补偿的全站仪（徕卡TCR1201+R400即可满足要求）；(B）垂直角应小于30；(C）仪器和觇牌安置宜采用强制对中或三联脚架法；(D）测回间应检查仪器和觇牌气泡的偏离情况，必要时重新整平。(E）导线边必须对向观测至少一个测回。6.2.2、高程联系测量传递高程测量采用钢尺导入法示意图见图3。用鉴定后的钢尺，挂重锤（

14、重量与钢尺检定时的拉力相等），用精密水准仪观测，将高程传至地下新建水准点。整个区间施工中，高程传递测量至少三次。传递高程的地下水准点不少于3个，并对地下水准点之间的高程进行检核。 首先在盾构井上方附近稳固的地方设置水准点，应附合在地面邻进精密水准点上。然后采用悬吊钢尺的方法进行高程传递时，地上和地下安置的两台水准仪应同时读数，每次独立观测三测回，每测回变动仪器高度，三测回得到地上、地下水准点的高差较差应小于3 mm。三测回测定的高差进行温度、尺长修正。高程联系测量示意图6.3、盾构施工控制测量盾构施工控制测量最大特点是所有的控制导线点和控制水准点均处在运动状态，所以盾构施工测量中导线的延伸测量

15、和水准点的复测显得尤为重要。6.3.1地下导线测量地下平面控制测量主要是采用布设支导线的方法进行。 地下平面控制测量以定向测量结果为井下导线的起始边，尽量使导线布设成为等边直伸导线，随着隧道掘进，逐次布设地下隧道贯通导线点，同时在管片封顶块上布设吊篮，吊篮上设强制归心的平面控制点，由贯通导线点引测。在测量定向过程中，布设了交叉导线，在每设置一个新的导线点时，均由2条交叉导线测得其坐标，当检验无误后，取其平均值作为新点的测量数据或单导线左右角观测法等有效测量手段来收敛地下导线重点自由度，确保盾构沿设计轴线跟踪。 随盾构的掘进，应布设地下平面控制点，并进行地下平面控制测量。隧道内直线控制点间平均边

16、长宜为100m。因本区段曲线半径较小根据实际通视情况，曲线隧道控制点间距应尽量不小于50m。采用laica TCA1201全站仪（1，1+1ppm），左右角各观测3测回，左右角各测3测回，圆周角闭合差不得大于2”3”，重复测定测角总和不得大于2”n1/2(n为测站数)，边长各3测回，往返观测。每布设一个新点，为了检核，必须从地面导线传递下来，将整条导线重测一次。6.3.2、地下高程测量地下高程测量采用水准测量方法，并起始于地下水准点。地下施工水准点每50m设置一个，地下施工控制水准点每200m设置一个，并尽量与地下导线点合用。地下施工水准测量采用DiNi03电子水准仪2m铟钢尺进行往返观测，其

17、闭和差应在4L1/2mm（L千米计）之内。地下控制水准测量隧道贯通前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。重复测量的高程点与原测点的高程较差应小于3mm，并采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值。地下控制水准测量的方法和精度要求同地面精密水准测量一致。6.4、盾构机始发测量盾构机始发测量包括盾构机导轨定位测量，反力架定位测量，盾构机姿态初始测量等。6.4.1、盾构机导轨定位测量。盾构机导轨测量主要控制导轨的中线与设计隧道中线偏差不能超限，导轨的前后高程与设计高程不能超限，导轨下面是否坚实平整等。6.4.2、反力架定位测量。包括反力架的平面位置定位和高程定位，反力面的平整度

18、、垂直度测量。6.4.3、盾构机姿态初始测量RMS-D软件是自动导向系统数据处理和自动控制的核心，通过计算机分别与全站仪和倾斜仪通信接收数据，盾构机在线路平、剖面上的位置计算出来后，以数字和图形在计算机上显示出来。如下图所示：RMS-D导向系统盾构姿态显示盾构机姿态测量原理。盾构机作为一个近似圆柱的三维体，在开始隧道掘进后我们是不能直接测量其刀盘的中心坐标的，只能用间接法来推算出其中心坐标。在盾构机壳体内适当位置上选择观测点就成为必要，这些点既要有利于观测，又有利于保护，并且相互间距离不能变化。在下图5中，O点是盾构机刀盘中心点，A点和B点是在盾构机前体与中体交接处，螺旋机根部下面的两个选点。

19、C点和D点是螺旋机中段靠下侧的两个点，E点是盾构机中体前断面的中心坐标，A、B、C、D四点上都贴有测量反射镜片。由A、B、C、D、O五点所构成的两个四面体中，测量出每个角点的三维坐标（xi,yi,zi）后，把每个四面体的四个点之间的相对位置关系和6条边的长度Li计算出来，作为以后计算的初始值，在以后的掘进施工过程中，Li将是不变的常量（假设在隧道掘进过程中盾构机前体不会发生太大形变），通过测量A、B、C、D四点的三维坐标，用（xi,yi,zi）、Li就能计算出O点的三维坐标。盾构机姿态测量示意图用同样的原理，A、B、C、D、E五点也可以构成两个四面体，相应地E点的三维坐标也可以求得。由E、O两

20、点的三维坐标和盾构机的绞折角就能计算出盾构机刀盘中心的水平偏航、垂直偏航，由A、B、C、D四点的三维坐标就能确定盾构机的扭转角度，从而达到了检测盾构机的目的。6.4.4、 RMS-D导向系统初始测量RMS-D导向系统初始测量包括：隧道设计中线坐标计算，TCA托架和后视托架的三维坐标的测量，初始参数设置等工作。激光全站仪安装在位于盾构机的右上侧管片上的拖架上，后视一基准点（后视棱镜）定位后。全站仪自动掉过方向来，搜寻前视棱镜并依次测量1、2号棱镜三维坐标。RMS-D软件控制全站仪测量盾构机上的两个可编程控制的遥控棱镜，测量数据通过无线电台传输到工业计算机，并实时获取倾斜仪的数据，RMS-D软件对

21、这些测量数据进行分析计算，反算出当前盾构机的水平与垂直姿态，然后与事先输入计算机的DTA（隧道设计轴线）比较实时显示盾构机的位置姿态，完成盾构掘进实时姿态测量。RMS-D测量系统示意图6.5、导向系统维护导向系统维护的主要内容是激光全站仪和后视棱镜组。全站仪安装在特制的吊篮的强制归心螺丝上，吊篮通过膨胀螺丝或者管片安装螺丝固定在管片上，安装吊篮时需要考虑跟全站仪跟棱镜的通视和吊篮与盾构机后配套车架之间的高度，在满足最大通视情况下应满足盾构在前进过程中不会触碰全站仪。由于部分管片拼装好以后有可能渗水，安装吊篮之前要检测安装的位置以后是否可能会渗水。6.6、盾构掘进测量盾构开挖隧道，利用设置在盾构

22、上的激光导向系统进行导向。隧道施工测量，采用地下施工控制导线点和施工控制水准点逐次重复测量成果的加权平均值作为起算数据。盾构法掘进隧道施工测量包括盾构井（室）测量、盾构拼装测量、盾构姿态测量和衬砌环片测量。采用联系测量将测量控制点传递到盾构井（室）中，并利用测量控制点测设出线路中线点和盾构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、坡度和高程与设计较差应小于2mm。盾构拼装竣工后，进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，主要测量内容包括刀口、机头与盾尾连接点中心、盾尾之间的长度测量；盾构外壳长度测量；盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量。盾构机与线路中

23、线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量，各项测量误差应满足下表。盾构机姿态测量误差技术要求测量项目测量误差平面偏离值（mm）1高程偏离值（mm）1俯仰角（）1方位角（）1滚转角（）1切口里程（mm）10测定盾构机实时姿态时，测量一个特征点和一个特征轴，选择其切口中心为特征点，纵轴为特征轴。利用隧道施工控制导线测定盾构纵向轴线的方位角，该方位角与盾构本身方位角的较差为方位角改正值，并以此修正盾构掘进方向。衬砌环片测量包括测量衬砌环的环中心偏差、环的椭圆度和环的姿态。衬砌环片不少于35环测量一次，测量时每环都测量，并测定待测环的前端面。相邻衬砌环测量时重合测定23环片。环片平面和高程测量允许误差为3mm。盾构测量资料整理后，及时编制测量成果表，报送盾构操作人员。盾构掘进测量以RMS-D导向系统为主，辅以人工测量校核。利用盾构上所带的RMS-D自动激光隧道导向系统及前视棱镜组来完成隧道内盾构机位置、形态及管片位置等隧道内的测量工作。并通过控制系统随时进行调整。RMS-D导向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姿态，使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。为了确保导向系统的准确性、确保盾构机能够沿着正确的方向开挖，每周进行2次人工测量复核。7、贯通测量全线贯通测量主要包括贯通测量和竣工