盾構(gòu)測量方案重點講義資料.doc

目 錄目 錄11、概況11.1、工程概況：11.2、控制點概況12、編制依據(jù)23、儀器設(shè)備配置24、施工測量組織機構(gòu)25、測量技術(shù)保證措施36、隧道掘進測量46.1、隧道掘進準備工作階段56.1.1、復(fù)測隧道沿線平面控制點和高程控制點56.2、聯(lián)系測量76.2.1、平面聯(lián)系測量76.2.2、高程聯(lián)系測量96.3、隧道施工控制測量106.3.1地下導(dǎo)線測量106.3.2、地下高程測量116.4、盾構(gòu)機始發(fā)測量116.4.1、盾構(gòu)機導(dǎo)軌定位測量。126.4.2、反力架定位測量。126.4.3、盾構(gòu)機姿態(tài)初始測量126.4.4、 RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)初始測量146.5、導(dǎo)向系統(tǒng)維護156.6、盾構(gòu)掘進測量157、貫通測量177.1、貫通測量177.2、竣工測量178、測量安全保證措施.179、測量人員資質(zhì)及儀器檢測證書18盾構(gòu)區(qū)間測量方案1、概況1.1、工程概況：梅江道站左江道站區(qū)間設(shè)計起點位于五號堤路與梅江道交叉口的梅江道站站端，設(shè)計終點位于左江道與友誼南路交叉口的左江道站站端，呈“S”形走勢。區(qū)間始于五號堤路正下方，由北向南穿越瑞江花園竹苑、市鑫宇織染廠、天津市復(fù)印設(shè)備有限公司、佳能公司、天津市復(fù)印設(shè)備有限公司精密機械廠、天津市建筑節(jié)能中心及津典時代，終點位于友誼南路正下方。 梅江道站左江道站區(qū)間右線起訖里程為DK34+952.305DK36+103.581，右線區(qū)間長1151.276m；左線起訖里程DK34+952.305DK36+103.858，長鏈0.374m，左線區(qū)間長1151.927m；區(qū)間平面上由直線、緩和曲線、曲線組成，曲線半徑分別為R=400、R=310；線路最大縱坡28，最小縱坡4；覆土深度10.0221.9m；采用1200mmC50P10鋼筋混凝土管片，厚度350mm，內(nèi)徑5500mm，外徑6200mm；區(qū)間設(shè)置一處聯(lián)絡(luò)通道兼泵房，位于DK35+545.555（左線）；區(qū)間由左江道站向梅江道站推進，左右線均選用鐵建重工ZTE6410土壓平衡盾構(gòu)機，左線選用DZ055,右線選用DZ059。 1.2、控制點概況本標(biāo)段施工中總共利用4個GPS和2個二等水準點,其中相鄰兩控制點相互通視，水準點設(shè)在房角和GPS點上。2、編制依據(jù)工程測量規(guī)范（GB50026-2007）國家一、二等水準測量規(guī)范（GB/T12897-2006）城市軌道交通工程測量規(guī)范（GB50308-2008）國家其他測量規(guī)范、強制性標(biāo)準3、儀器設(shè)備配置 儀器/設(shè)備名稱型號規(guī)格精度等級數(shù)量單位是否鑒定備注全站儀TCRA1201+1（1+1ppm）1臺Leica是配備反射棱鏡精密水準儀DiNi030.3mm/Km1臺Trimble是銦鋼尺2m2把Trimble是4、施工測量組織機構(gòu)整個區(qū)間施工中，項目經(jīng)理部設(shè)工程部部長一名，負責(zé)具體的施工測量工作管理及安排；專職測量員二名，負責(zé)現(xiàn)場施工測量放樣及內(nèi)業(yè)資料的整理。整個測量工作實行“測量員對測量隊長負責(zé)、測量隊長對工程部部長負責(zé)、工程部部長對項目總工程師負責(zé)”的層層負責(zé)制。測量組織機構(gòu)人員名單如下：姓名職務(wù)職責(zé)譚仕波項目總工程師負責(zé)測量管理和安排李光明工程部部長負責(zé)具體施工測量工作侯運武測量隊長負責(zé)現(xiàn)場施工測量及內(nèi)業(yè)管理侯偉測量員負責(zé)測量工作的實施與配合張敦猛測量員負責(zé)測量工作的實施與配合5、測量技術(shù)保證措施1、施工中認真做好地下導(dǎo)線和洞中水準線路的復(fù)測工作，至少一周復(fù)測一次，確保各導(dǎo)線點和水準點的安全。2、獨立復(fù)測由業(yè)主交給的導(dǎo)線點和地面主控制點，并在此基礎(chǔ)上安排自已的控制或施工放樣測量作業(yè)，按規(guī)范埋設(shè)測量樁點并定期復(fù)測。3、為保證工程順利進展，適當(dāng)加密或改善地面控制點，務(wù)求有較多的“多余觀測條件”以保證施工測量精度。 4、放樣工作特別關(guān)注保證車站兩個端頭井處隧道的空間位置，確保不修改線路設(shè)計，確保限界凈空需要。5、對每個工序的測量作業(yè)按照監(jiān)理工程師的要求提交測量報告，經(jīng)駐地監(jiān)理核準后，方允許后面工序的操作。6、接受和配合駐地監(jiān)理檢查工作，以及對施工控制測量項目進行的階段性復(fù)核和抽檢工作。7、按照樁位保護協(xié)議要求對測量監(jiān)理交樁及施工場地內(nèi)已復(fù)測樁點重點保護。8、測量的原始記錄，必須在現(xiàn)場同步作出，嚴禁事后補記補繪，測量資料不允許涂改，不合格時進行補測或重測。9、測量過程必須有可追溯的詳細文字記錄，內(nèi)容包括測量儀器編號及名稱、人員分工、測量讀數(shù)、計算公式、過程、結(jié)果，控制樁使用情況，氣候、日期、主測人、復(fù)核人等。10、利用已知點進行引測、加點和工程放樣前，堅持先檢測后利用的原則，即已知點檢測無誤或合格時，才能利用。11、施工放樣堅持復(fù)核制，以確保點位正確。復(fù)核制包括兩個方面，即內(nèi)業(yè)復(fù)核和外業(yè)復(fù)核。只有在內(nèi)業(yè)和外業(yè)復(fù)核無誤后方可進行下一步的施工。12、測量的人員和儀器必須有絕對的保證和相對的穩(wěn)定。所有參加測量的人員都必須持證上崗，并且建立各測量人員的崗位負責(zé)制。測量儀器必須定期校核和控制在使用有效期內(nèi)，同時加強對測量儀器的管理。13、隧道內(nèi)平面控制點以支導(dǎo)線形式布置。根據(jù)地鐵集團業(yè)主的要求，隧道掘進三分之一、三分之二及接近貫通的時候需由業(yè)主測量隊復(fù)測，合格后才能繼續(xù)掘進施工。6、盾構(gòu)施工測量外業(yè)測量工作分為三個階段：掘進前期的準備工作階段；隧道施工階段；貫通后測量階段。6.1、盾構(gòu)掘進準備工作階段測量工作主要有：復(fù)測業(yè)主提交的控制點，車站地上地下的聯(lián)系測量，地下控制導(dǎo)線測量。6.1.1、復(fù)測隧道沿線平面控制點和高程控制點6.1.2、平面控制點復(fù)測平面控制點復(fù)測按精密導(dǎo)線的技術(shù)要求進行。精密導(dǎo)線沿線路方向布設(shè)，采用附合導(dǎo)線復(fù)測。精密導(dǎo)線測量過程中主要技術(shù)要求：每邊測距中誤差：4mm測距相對中誤差：1/60000測角中誤差：2.5級全站儀測回數(shù)：6測回方位角閉和差：5n1/2全長相對閉和差：1/35000相鄰點的相對點位中誤差：8mm精密導(dǎo)線點上只有兩個方向時，按左右角觀測，左右角平均值之和與360度的較差應(yīng)小于4。每條導(dǎo)線邊應(yīng)往返觀測各兩個測回。每測回間應(yīng)重新照準目標(biāo)，每測回三次讀數(shù)。測距時，一測回三次讀數(shù)的較差應(yīng)小于3mm,測回間平均值的較差應(yīng)小于3mm,往返平均值的較差應(yīng)小于5mm。6.1.3、高程控制點復(fù)測高程控制點復(fù)測按精密水準測量的技術(shù)要求進行。沿線共2個控制水準點，復(fù)測線路為閉合線路。6.1.4、精密水準測量觀測方法：往測 奇數(shù)站上為：后前前后 偶數(shù)站上為：前后后前返測 奇數(shù)站上為：前后后前 偶數(shù)站上為：后前前后每一測段的往測與返測，分別在上午、下午進行，也可在夜間觀測。由往測轉(zhuǎn)向返測時，兩根標(biāo)尺必須互換位置。6.1.5、精密水準測量的主要技術(shù)要求：每千米高差中數(shù)中誤差偶然中誤差：2mm每千米高差中數(shù)中誤差權(quán)中誤差：4mm附合水準路線平均長度：24km觀測次數(shù)：往返測各一次平坦地往返較差、附合或環(huán)線閉和差：4L1/2mm視距：50m前后視距差:1.0m 前后視距累計差:3.0m6.2、聯(lián)系測量聯(lián)系測量是將地面的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，使地上地下能采用同一個坐標(biāo)系進行的測量工作。聯(lián)系測量包括平面聯(lián)系測量與高程聯(lián)系測量，即定向和導(dǎo)入高程。6.2.1、平面聯(lián)系測量地鐵施工規(guī)定，在任何貫通面上，地下測量控制網(wǎng)的貫通中誤差，橫向不超過50，豎向不超過25。聯(lián)系定向測量主要有一井定向（聯(lián)系三角形定向）、兩井定向、鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向、導(dǎo)線定向四種方式。其中鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向和一井定向?qū)龅匾筝^高，準備工作做起來也相當(dāng)繁瑣，故聯(lián)系定向測量中很少使用此兩種方法。我們根據(jù)左江道車站的實際情況準備采用導(dǎo)線定向或兩井定向，用導(dǎo)線定向精度最好且最方便，但是容易受到始發(fā)井的長度和深度制約，如達不到規(guī)范要求，則采用兩井定向，兩井定向受地面及洞內(nèi)各種因素的制約要少，很方便，精度也很有保證。 6.2.1.1、兩井定向聯(lián)系測量兩井定向聯(lián)系測量時,兩鋼絲間距離應(yīng)大于60m,特殊情況不得小于30m。采用地面上的精密導(dǎo)線點，按同等精度來測量近井點坐標(biāo)，進行兩井定向的測量。在車站兩端頭預(yù)留的盾構(gòu)井口處各掛一根鋼絲（在通視等條件允許的情況下，可在兩個預(yù)留井口各掛兩根鋼絲來加強傳點精度），同時測定地下起始邊的方位角。近井點應(yīng)與精密導(dǎo)線點構(gòu)閉合圖形。 按聯(lián)系三角形測量的技術(shù)要求進行測量，使用全站儀角度觀測6個測回，距離測量在鋼絲上貼反射片測量4測回，每測回間較差不大于2mm。每次定向應(yīng)獨立進行三次，推算出來的地下起始邊方位角的較差應(yīng)小于12，方位角平均值中誤差8。在條件允許的情況下，在車站底板上最好投四個點，保證始發(fā)井兩端附近都各有兩個平面控制點，且盡量保證每次聯(lián)系測量投點時都投在這四個點上，以便取多次聯(lián)系測量的加權(quán)平均值做為最終的始發(fā)控制點坐標(biāo)。6.2.1.2、導(dǎo)線傳遞測量1、導(dǎo)線直接傳遞測量應(yīng)按城市軌道交通工程測量規(guī)范（GB50308-2008）第3.3節(jié)精密導(dǎo)線測量有關(guān)技術(shù)要求進行（即表1精密導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求）。2、導(dǎo)線直接傳遞測量應(yīng)獨立測量兩次，地下定向邊方位角互差應(yīng)小于12，平均值中誤差為8。3、導(dǎo)線直接傳遞測量應(yīng)符合下列要求：(A）宜采用具有雙軸補償?shù)娜緝x（徠卡TCR1201+R400即可滿足要求）；(B）垂直角應(yīng)小于30；(C）儀器和覘牌安置宜采用強制對中或三聯(lián)腳架法；(D）測回間應(yīng)檢查儀器和覘牌氣泡的偏離情況，必要時重新整平。(E）導(dǎo)線邊必須對向觀測至少一個測回。6.2.2、高程聯(lián)系測量傳遞高程測量采用鋼尺導(dǎo)入法示意圖見圖3。用鑒定后的鋼尺，掛重錘（重量與鋼尺檢定時的拉力相等），用精密水準儀觀測，將高程傳至地下新建水準點。整個區(qū)間施工中，高程傳遞測量至少三次。傳遞高程的地下水準點不少于3個，并對地下水準點之間的高程進行檢核。 首先在盾構(gòu)井上方附近穩(wěn)固的地方設(shè)置水準點，應(yīng)附合在地面鄰進精密水準點上。然后采用懸吊鋼尺的方法進行高程傳遞時，地上和地下安置的兩臺水準儀應(yīng)同時讀數(shù)，每次獨立觀測三測回，每測回變動儀器高度，三測回得到地上、地下水準點的高差較差應(yīng)小于3 mm。三測回測定的高差進行溫度、尺長修正。高程聯(lián)系測量示意圖6.3、盾構(gòu)施工控制測量盾構(gòu)施工控制測量最大特點是所有的控制導(dǎo)線點和控制水準點均處在運動狀態(tài)，所以盾構(gòu)施工測量中導(dǎo)線的延伸測量和水準點的復(fù)測顯得尤為重要。6.3.1地下導(dǎo)線測量地下平面控制測量主要是采用布設(shè)支導(dǎo)線的方法進行。 地下平面控制測量以定向測量結(jié)果為井下導(dǎo)線的起始邊，盡量使導(dǎo)線布設(shè)成為等邊直伸導(dǎo)線，隨著隧道掘進，逐次布設(shè)地下隧道貫通導(dǎo)線點，同時在管片封頂塊上布設(shè)吊籃，吊籃上設(shè)強制歸心的平面控制點，由貫通導(dǎo)線點引測。在測量定向過程中，布設(shè)了交叉導(dǎo)線，在每設(shè)置一個新的導(dǎo)線點時，均由2條交叉導(dǎo)線測得其坐標(biāo)，當(dāng)檢驗無誤后，取其平均值作為新點的測量數(shù)據(jù)或單導(dǎo)線左右角觀測法等有效測量手段來收斂地下導(dǎo)線重點自由度，確保盾構(gòu)沿設(shè)計軸線跟蹤。 隨盾構(gòu)的掘進，應(yīng)布設(shè)地下平面控制點，并進行地下平面控制測量。隧道內(nèi)直線控制點間平均邊長宜為100m。因本區(qū)段曲線半徑較小根據(jù)實際通視情況，曲線隧道控制點間距應(yīng)盡量不小于50m。采用laica TCA1201全站儀（1，1+1ppm），左右角各觀測3測回，左右角各測3測回，圓周角閉合差不得大于2”3”，重復(fù)測定測角總和不得大于2”n1/2(n為測站數(shù))，邊長各3測回，往返觀測。每布設(shè)一個新點，為了檢核，必須從地面導(dǎo)線傳遞下來，將整條導(dǎo)線重測一次。6.3.2、地下高程測量地下高程測量采用水準測量方法，并起始于地下水準點。地下施工水準點每50m設(shè)置一個，地下施工控制水準點每200m設(shè)置一個，并盡量與地下導(dǎo)線點合用。地下施工水準測量采用DiNi03電子水準儀2m銦鋼尺進行往返觀測，其閉和差應(yīng)在4L1/2mm（L千米計）之內(nèi)。地下控制水準測量隧道貫通前獨立進行三次，并與地面向地下傳遞高程同步。重復(fù)測量的高程點與原測點的高程較差應(yīng)小于3mm，并采用逐次水準測量的加權(quán)平均值作為下次控制水準測量的起算值。地下控制水準測量的方法和精度要求同地面精密水準測量一致。6.4、盾構(gòu)機始發(fā)測量盾構(gòu)機始發(fā)測量包括盾構(gòu)機導(dǎo)軌定位測量，反力架定位測量，盾構(gòu)機姿態(tài)初始測量等。6.4.1、盾構(gòu)機導(dǎo)軌定位測量。盾構(gòu)機導(dǎo)軌測量主要控制導(dǎo)軌的中線與設(shè)計隧道中線偏差不能超限，導(dǎo)軌的前后高程與設(shè)計高程不能超限，導(dǎo)軌下面是否堅實平整等。6.4.2、反力架定位測量。包括反力架的平面位置定位和高程定位，反力面的平整度、垂直度測量。6.4.3、盾構(gòu)機姿態(tài)初始測量RMS-D軟件是自動導(dǎo)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和自動控制的核心，通過計算機分別與全站儀和傾斜儀通信接收數(shù)據(jù)，盾構(gòu)機在線路平、剖面上的位置計算出來后，以數(shù)字和圖形在計算機上顯示出來。如下圖所示：RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)姿態(tài)顯示盾構(gòu)機姿態(tài)測量原理。盾構(gòu)機作為一個近似圓柱的三維體，在開始隧道掘進后我們是不能直接測量其刀盤的中心坐標(biāo)的，只能用間接法來推算出其中心坐標(biāo)。在盾構(gòu)機殼體內(nèi)適當(dāng)位置上選擇觀測點就成為必要，這些點既要有利于觀測，又有利于保護，并且相互間距離不能變化。在下圖5中，O點是盾構(gòu)機刀盤中心點，A點和B點是在盾構(gòu)機前體與中體交接處，螺旋機根部下面的兩個選點。C點和D點是螺旋機中段靠下側(cè)的兩個點，E點是盾構(gòu)機中體前斷面的中心坐標(biāo)，A、B、C、D四點上都貼有測量反射鏡片。由A、B、C、D、O五點所構(gòu)成的兩個四面體中，測量出每個角點的三維坐標(biāo)（xi,yi,zi）后，把每個四面體的四個點之間的相對位置關(guān)系和6條邊的長度Li計算出來，作為以后計算的初始值，在以后的掘進施工過程中，Li將是不變的常量（假設(shè)在隧道掘進過程中盾構(gòu)機前體不會發(fā)生太大形變），通過測量A、B、C、D四點的三維坐標(biāo)，用（xi,yi,zi）、Li就能計算出O點的三維坐標(biāo)。盾構(gòu)機姿態(tài)測量示意圖用同樣的原理，A、B、C、D、E五點也可以構(gòu)成兩個四面體，相應(yīng)地E點的三維坐標(biāo)也可以求得。由E、O兩點的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機的絞折角就能計算出盾構(gòu)機刀盤中心的水平偏航、垂直偏航，由A、B、C、D四點的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機的扭轉(zhuǎn)角度，從而達到了檢測盾構(gòu)機的目的。6.4.4、 RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)初始測量RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)初始測量包括：隧道設(shè)計中線坐標(biāo)計算，TCA托架和后視托架的三維坐標(biāo)的測量，初始參數(shù)設(shè)置等工作。激光全站儀安裝在位于盾構(gòu)機的右上側(cè)管片上的拖架上，后視一基準點（后視棱鏡）定位后。全站儀自動掉過方向來，搜尋前視棱鏡并依次測量1、2號棱鏡三維坐標(biāo)。RMS-D軟件控制全站儀測量盾構(gòu)機上的兩個可編程控制的遙控棱鏡，測量數(shù)據(jù)通過無線電臺傳輸?shù)焦I(yè)計算機，并實時獲取傾斜儀的數(shù)據(jù)，RMS-D軟件對這些測量數(shù)據(jù)進行分析計算，反算出當(dāng)前盾構(gòu)機的水平與垂直姿態(tài)，然后與事先輸入計算機的DTA（隧道設(shè)計軸線）比較實時顯示盾構(gòu)機的位置姿態(tài)，完成盾構(gòu)掘進實時姿態(tài)測量。RMS-D測量系統(tǒng)示意圖6.5、導(dǎo)向系統(tǒng)維護導(dǎo)向系統(tǒng)維護的主要內(nèi)容是激光全站儀和后視棱鏡組。全站儀安裝在特制的吊籃的強制歸心螺絲上，吊籃通過膨脹螺絲或者管片安裝螺絲固定在管片上，安裝吊籃時需要考慮跟全站儀跟棱鏡的通視和吊籃與盾構(gòu)機后配套車架之間的高度，在滿足最大通視情況下應(yīng)滿足盾構(gòu)在前進過程中不會觸碰全站儀。由于部分管片拼裝好以后有可能滲水，安裝吊籃之前要檢測安裝的位置以后是否可能會滲水。6.6、盾構(gòu)掘進測量盾構(gòu)開挖隧道，利用設(shè)置在盾構(gòu)上的激光導(dǎo)向系統(tǒng)進行導(dǎo)向。隧道施工測量，采用地下施工控制導(dǎo)線點和施工控制水準點逐次重復(fù)測量成果的加權(quán)平均值作為起算數(shù)據(jù)。盾構(gòu)法掘進隧道施工測量包括盾構(gòu)井（室）測量、盾構(gòu)拼裝測量、盾構(gòu)姿態(tài)測量和襯砌環(huán)片測量。采用聯(lián)系測量將測量控制點傳遞到盾構(gòu)井（室）中，并利用測量控制點測設(shè)出線路中線點和盾構(gòu)安裝時所需要的測量控制點。測設(shè)值與設(shè)計值較差應(yīng)小于3mm。安裝盾構(gòu)導(dǎo)軌時，測設(shè)同一位置的導(dǎo)軌方向、坡度和高程與設(shè)計較差應(yīng)小于2mm。盾構(gòu)拼裝竣工后，進行盾構(gòu)縱向軸線和徑向軸線測量，主要測量內(nèi)容包括刀口、機頭與盾尾連接點中心、盾尾之間的長度測量；盾構(gòu)外殼長度測量；盾構(gòu)刀口、盾尾和支承環(huán)的直徑測量。盾構(gòu)機與線路中線的平面偏離、高程偏離、縱向坡度、橫向旋轉(zhuǎn)和切口里程的測量，各項測量誤差應(yīng)滿足下表。盾構(gòu)機姿態(tài)測量誤差技術(shù)要求測量項目測量誤差平面偏離值（mm）1高程偏離值（mm）1俯仰角（）1方位角（）1滾轉(zhuǎn)角（）1切口里程（mm）10測定盾構(gòu)機實時姿態(tài)時，測量一個特征點和一個特征軸，選擇其切口中心為特征點，縱軸為特征軸。利用隧道施工控制導(dǎo)線測定盾構(gòu)縱向軸線的方位角，該方位角與盾構(gòu)本身方位角的較差為方位角改正值，并以此修正盾構(gòu)掘進方向。襯砌環(huán)片測量包括測量襯砌環(huán)的環(huán)中心偏差、環(huán)的橢圓度和環(huán)的姿態(tài)。襯砌環(huán)片不少于35環(huán)測量一次，測量時每環(huán)都測量，并測定待測環(huán)的前端面。相鄰襯砌環(huán)測量時重合測定23環(huán)片。環(huán)片平面和高程測量允許誤差為3mm。盾構(gòu)測量資料整理后，及時編制測量成果表，報送盾構(gòu)操作人員。盾構(gòu)掘進測量以RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)為主，輔以人工測量校核。利用盾構(gòu)上所帶的RMS-D自動激光隧道導(dǎo)向系統(tǒng)及前視棱鏡組來完成隧道內(nèi)盾構(gòu)機位置、形態(tài)及管片位置等隧道內(nèi)的測量工作。并通過控制系統(tǒng)隨時進行調(diào)整。RMS-D導(dǎo)向系統(tǒng)能夠全天候的動態(tài)顯示盾構(gòu)機當(dāng)前位置相對于隧道設(shè)計軸線的位置偏差，主司機可根據(jù)顯示的偏差及時調(diào)整盾構(gòu)機的掘進姿態(tài)，使得盾構(gòu)機能夠沿著正確的方向掘進。為了確保導(dǎo)向系統(tǒng)的準確性、確保盾構(gòu)機能夠沿著正確的方向開挖，每周進行2次人工測量復(fù)核。7、貫通測量全線貫通測量主要包括貫通測量和竣工測量