盾構施工控制測量方案

1、杭州地鐵2號線一期工程SG2-3標 盾構施工控制測量方案杭州市地鐵2號線一期工程SG2-3標杭發(fā)廠站人民廣場站盾構施工控制測量方案編 制： 審 核： 批 準： 中鐵隧道集團有限公司杭州市地鐵2號線一期工程SG2-3標項目經理部二一一年七月一、編制依據1、杭州市地鐵2號線工程杭發(fā)廠站人民廣場站區(qū)間施工設計圖及有關說明；2、地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范GB503082002；3、城市測量規(guī)范CJJ899；4、新建鐵路工程測量技術規(guī)范TB1010199；5、城市軌道交通工程測量規(guī)范GB50308-2008；6、建筑變形測量規(guī)范JGJ8-2007；7、工程測量規(guī)范GB50026-93；8、市政地下工

2、程施工及驗收規(guī)程DGJ08-236-1999；9、盾構法隧道施工及驗收規(guī)范GB50446-2008；10、杭州地鐵公司發(fā)布的地鐵工程施工測量管理細則。二、工程概況2.1、工程位置本工程位于杭州市蕭山區(qū)，其中杭發(fā)廠站-人民廣場站區(qū)間為2號線全地下盾構區(qū)間，盾構從人民廣場南端頭井始發(fā)沿市心中路下掘進，先后旁穿北河上的泰安橋和長廊頂河上的華榮橋，抵達杭發(fā)廠站北端頭后調頭，再次始發(fā)掘進至人民廣場南端頭。盾構區(qū)間平面位置詳見圖1.1工程平面位置圖。圖1.1 工程平面位置2.2、設計情況【杭人】區(qū)間起訖里程為上行線SDK5+665.328SDK6+350.666（下行線XDK5+665.328XDK6+3

3、50.666），區(qū)間上行線長685.338m（下行線長685.863m）。區(qū)間上行線及下行線由直線段和二組緩和曲線組成，曲線半徑均為1000m、1500m、。區(qū)間上行線及下行線隧道均以0坡出站后以22的下坡到達區(qū)間最低點后，上行線以21.6的上坡(下行線線以21.56的上坡)，最后以2的上坡進站。線路呈節(jié)能V型。本區(qū)間豎曲線半徑最大為5000m，最小為3000m。隧道拱頂埋深為10.215.6m。2.3、技術標準1)結構設計使用年限為100年。2)結構的安全等級為一級。3)結構按7度抗震設防。4)結構設計按6級人防驗算。5)襯砌結構變形驗算：計算直徑變形2D（D為隧道外徑）。6)管片結構允許裂

4、縫開展，但裂縫寬度0.2mm。7)結構抗浮安全系數不得小于1.05。8)盾構區(qū)間隧道防水等級為二級。三、施工測量流程儀器檢測交樁及控制點復測測量方案及審批機載儀器測量人工復測監(jiān)理、建設方復測施工過程中復測竣工測量。四、施工平面控制測量4.1、施工平面控制網的布置原則(1)、工程測量放樣的程序，遵守由總體達到局部的原則；(2)、控制點應滿足整體控制要求；(3)、控制點應埋設在牢固不易破壞的位置；(4)、控制點相互之間必須通視，不能滿足通視要求應合理設置工作點；(5)、控制點數據采集后需進行閉合，并進行平差計算；(6)、嚴格控制限界要求，滿足設備安裝要求，放樣時需掌握“寧大勿小”的原則，利用后續(xù)工

5、程加以適當調整；(7)、放樣后，對所放點妥善保護，定期檢驗。4.2、平面控制網建立(1)、利用杭州市地鐵2號線人民廣場站控制點復測成果引測二級精密控制網，此控制點宜布置在工作井的周圍屋頂或距工作井較遠且無沉降的區(qū)域，所有二級精密導線控制點應形成一個閉合，且滿足規(guī)范精度要求。 (2)、平面加密控制網的完善，在監(jiān)理確認二級平面控制網的情況在擬建工作井四周布設加密控制點. (3)、平面控制網的計算根據需要采用嚴密或簡化方法平差，當采用簡化方法平差時，應以平差后坐標反算的角度和邊長作為成果。(4)、檢查頻率與要求二級精度控制網的點位，原則上應與交樁點一樣，每二個月復核一次；地面加密控制點布置后進行復核

6、；基線及始發(fā)前的圓心定位及地下高程點完成后進行復核；地下導線點及水準點在隧道掘進至50m處、200 300m處和距離貫通面150 200m處分別進行一次包括聯(lián)系測量在內的檢測（若開挖長度超過1km時，掘進至500m處要增加一次檢測）；隧道開挖接近貫通面時，應對隧道內的控制點進行一次全面檢測。五、施工高程控制測量5.1、施工高程控制網布置原則(1)、工程測量放樣的程序，遵守由總體到局部的原則；(2)、控制點應滿足整體控制要求；(3)、控制點應埋設在不易破壞的位置；(4)、控制點相互之間必須通視，不能滿足通視要求應合理設置工作點。5.2、高程控制網的建立(1)、臨時水準點布設根據本工程的的特征，地

7、面水準點沿工作井長度方向均勻設置，與交樁點形成附合路線，地下水準點設定在隧道內襯上弦右側螺絲孔位上，精度采用精密水準測量的主要技術要求，閉合差±8。(2)、水準點應選在土質堅硬便于長期保存和使用方便的地點，并做好警示保護標志。(3)、兩次觀測高差較差超限時應重測，測量最后成果精確到1mm。(4)、水準間的計算，應按最小二乘法原理，采用條件觀測平差或間接觀測平差，并應計算每4米高差全中誤差。(5)、檢查頻率與要求高程點與平面控制點的檢查頻率一致。(6)、所有高程控制網精度要求按規(guī)范執(zhí)行。六、各分部、分項工程的施工測量控制6.1、建立地面控制網地面控制點的布設，必須因地制宜，既從當前工程

8、建設需要出發(fā)，又適當考慮竣工需要。地面控制測量誤差對地下橫向貫通誤差的影響較為復雜，主要控制其測量終點橫向點位誤差(終點的橫向位移)。終點的橫向點誤差是測角誤差和邊長誤差共同影響的結果，建立地面控制網應要求按照規(guī)范規(guī)定進行布設，完成地面控制網后及時請監(jiān)理及業(yè)主測量隊進行復測，待復測確定各控制點無誤后方可投入使用。6.2、端頭井聯(lián)系測量隧道工程盾構掘進機通過端頭井出洞后進行地下掘進工作，為了保證盾構掘進機沿設計軸線正確掘進，必須將地面控制網中的坐標、方向及高程經端頭井傳遞到地下去，使地下平面控制網與地面上有同一的坐標系統(tǒng)。端頭井定向的誤差對隧道貫通有一定的影響，其中坐標傳遞的誤差將使地下導線的各

9、點產生同一數值的位移，其對貫通的影響是一個常熟；方向角傳遞的誤差，將使地下導線各邊方向角轉動一個誤差值，它對貫通的影響將隨著導線長度的增大而增大。端頭井聯(lián)系測量對于隧道能否順利貫通有著相當大的影響，進行連續(xù)測量過程中應嚴格按照規(guī)范要求進行儀器操作，確保地下控制點的精度。6.3、地下控制測量6.3.1. 地下導線測量地下導線測量的目的是以必要的精度按照地面與控制測量統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)，根據地下導線的坐標，即可放樣出隧道軸線，指導盾構掘進方向，確保盾構沿理論軸線跟蹤，地下導線點的起始點通常設在隧道襯砌的上弦位置。布設地下導線時，為確保盾構在土層中掘進姿態(tài)的正確性，導線點應滿足必要的

10、精度與一定的密度，為了減少兩者在敷設時的矛盾，通常采用分級布設的方法，即施工導線，基本導線和主要導線。施工導線：盾構出洞后向前掘進時，用以進行放樣而指引盾構掘進的導線測量，施工導線邊長2550m；基本導線：當掘進100200m時，為了檢查隧道軸線與設計軸線是否相符合，必須選擇部分施工導線點敷設邊長較長(50100m)、精度要求較高的基本導線；主要導線：當隧道長度大于1km時，基本導線將不能保證應有貫通精度，這時就要選擇一部分基本導線點來敷設主要導線，主要導線的邊長為150350m。最后一個導線點離開貫通工作面的距離不應過大，一般為6080m，導線點的編號應按照有關技術規(guī)范，盡量做到號碼簡單又能

11、按次序排列，使用方便，利于尋找，便于分析。因為地下導線是布設成支導線的形式，而且每測一個新點中間要隔一段時間，這樣就需要在每次測定新點時，將以前的點位進行檢核測量，不論是直線或曲線，都必須對角度、邊長進行檢核測量，根據檢核測量的結果，證明標志沒有發(fā)生變動，就將各次觀測的結果取平均值，如果證明標志有變動，則應根據最后一次觀測的結果進行計算。6.3.2. 地下水準測量地下水準作業(yè)方法與地面水準測量相同，常采用中間法進行測定。由于隧道內光線暗淡，通視條件差，儀器到水準尺的距離不宜過大，并用目估法使其相等(前距等于后距)。定期檢查地下水準點標志穩(wěn)定性，應定期地根據地面水準點進行重復的水準測量，將所測的

12、高差成果進行分析比較，根據分析的結果，若水準標志無變，則取所有高差的平均值作為高差成果，若出現水準點標志變動，則應取最近一次測量成果。 6.4、盾構施工測量隧道施工過程中，測量人員的主要任務是隨時確定盾構掘進方向，一般采用中線法。中線法確定盾構掘進方向，其方法是首先用經緯儀根據導線點設置中線點。如圖6-1所示，圖中P3，P4為導線點，A為隧道中線點，已知P3，P4的實測坐標及A的設計坐標和隧道中線的設計方位角。根據上述已知數據，即可推算出放樣中線點A所需的有關數據4，L與A。 圖6-1 盾構姿態(tài)測量求得有關數據后，即可將經緯儀置于導線點P4，后視P3點，撥角度4，并在視線方向上丈量距離L，即得

13、中線點A。在A點安置儀器對中盤，再實測A點坐標，無誤后，即旋緊對中盤固定螺絲。將儀器安置于A點，后視導線點P4，撥角度A，即得中線方向指使盾構掘進開挖。隨著開挖面向前推進(盾構推進)，A點距離開挖面(盾構)越來越遠，這時，儀器置于D點，后視A點，用正倒鏡或轉180o的方法繼續(xù)標定出中線方向，指使盾構掘進開挖，AD之間的距離在隧道直線段不宜超過100m，在曲線段不宜超過50m。6.5、洞門圈及盾構基座放樣 利用在井口的控制點用導線直傳的方法，在井底設臨時點位，以此點設站測洞門圈的橫徑和平面坐標，并求出洞門圈的平面中心坐標，計算洞門圈的平面偏差值。 利用高程傳遞至井底的臨時水準點，測量洞門圈的圈底

14、高程，圈頂高程，求出洞門圈直徑和高程偏差值。 盾構基座的放樣是很重要的，這關系到盾構出洞后軸線的控制，因此，在放樣前應根據軸線的要求，與項目工程師商討放樣的具體要求并征得其認可。在放樣過程中，采用將洞門圈的中心和盾構基座的前后中心三點在同一豎直面上的方法安放基座，同時根據設計坡度和出洞后的盾構坡度，適當對盾構基座放坡。安放時，基座平面位置根據事先計算的洞門圈中心，盾構基座前中心和盾構基座后中心的這三點的坐標，用儀器實測它們的值，計算這三點實測坐標值與理論值的偏差，逐步調整偏離值直至滿足設計軸線要求。高程位置，根據事先計算好的基座各主要點的高程，利用水準儀對其進行高程放樣。6.6、盾構標志制作及

15、程序編制盾構上的測量標志，根據工程的實際情況將盾構測量標志安裝在盾構軸線上。首先對盾構進行多次測量，求出盾構的軸線，然后在盾構軸線上選擇合適的位置安裝前后標志，前標、后標應有足夠距離，（一般應超出1m），且前標距盾構切口距離越近越好，同時應保證與觀測臺有良好的通視條件，后標志通常為兩個紅色三角垂直對交的標志，前標志在大多數情況下為一有刻度的類似刻度尺的裝置。坡度板安裝在盾構方便觀測及不容易破壞的位置，垂球線長度1m。圖2 盾 構 長 度 數 據（具體尺寸數據需要實際安裝后修改）在對盾構進行姿態(tài)監(jiān)控時，在井下導線點上設測量臺，該測量臺與盾構機的位置關系事先已測定，而且其與盾構機內的前標志、后標志

16、的位置關系也已測定，并以穩(wěn)定的井下主要導線點為后視點，對盾構機內的前、后標志進行觀測，同時，對安裝在盾構機內的坡度板進行觀測。利用測量臺測得的前標水平角，后標水平角，和推進的環(huán)號可算得盾構的切口與盾尾的坐標，再利用坐標轉換公式求得盾構機的切口與盾尾與設計軸線的平面偏差值。再利用測量臺測得的前標豎直角，前標刻度(豎直角位置)，坡度和推進環(huán)號可算得盾構的切口與盾尾的高程，再與設計軸線的數據相比較即可得到盾構機高程的偏差。要利用在平面上轉角的存在也對盾構平面姿態(tài)有一定的影響，但根據實際計算此影響很小，在工程實際中可忽略不計。所有這些計算程序在盾構正式推進前都先編制好，并上報分公司確認。在施工期間必須

17、經常對盾構及管片進行實測實算以配合施工，特別是在線型變化的地方，應及時掌握變化，求證程序的正確。6.7、盾構貫通測量當盾構掘進距接收井還有5080m時，須進行盾構貫通測量工作，它是確保盾構正確進入接收井門洞的一項重要的測量工作，貫通測量包括地面控制網連測、接收井門洞中心位置測定、端頭井聯(lián)系測量和井下導線測量等四項測量工作。6.8、測量檢測限差各項檢測限差如下：·地上導線點的坐標互差±12mm；·地下導線點的坐標互差在近井點附近±16mm、在貫通面附近±25mm；·地上高程點的高程互差±3mm；·地下高程點的高程互差

18、±5mm；·地下導線起始邊（基線邊）的方位角互差±16；·相鄰高程點的高差互差±3mm；·導線邊的邊長互差±8mm；·經端頭井懸掛鋼尺傳遞高程的互差±3mm；七、盾構姿態(tài)日常測量盾構日常測量主要是對盾構機每環(huán)推進的三維姿態(tài)進行測量同時測量已成形的管片姿態(tài)，對于盾構一般有七個原始數據：（1） 環(huán)號（2） 轉角坡度（3） 后標水平角（4） 前標水平角（5） 豎直角位置（6） 豎直角（前標） 根據這些原始數據利用事先編制的程序計算出盾構機切口及盾尾的平面與高程偏值以及盾構機的掘進里程，并報出報表。由于盾構掘進時

19、的設計軸線并非一直線，會遇到諸如豎曲線，緩和曲線和圓曲線這些曲線段的線路，計算這些線路時有其理論公式。但在工程實際中往往根據實際情況，以及工程實際采用一些經驗公式，或是利于計算的公式形式。以下是計算時要用到的曲線計算公式：豎曲線公式： 凹曲線: 凸曲線: 其中：H： 曲線上任意一點高程: 曲線上切點A處的高程R： 曲線半徑l： 曲線上任一點至切點A 的里程P： 坡度緩和曲線公式： 其中：l: 緩和曲線任意一點至ZH（或HZ）點的曲線距離： 緩和曲線長度R： 半徑（圓）e： e值實測點與圓曲線偏差計算公式：此為在推進方向上左曲曲線的計算公式，在推進方向上右曲曲線的計算公式和上式相反 其中： 為實

20、測點n的X,Y坐標 為圓曲線的圓心坐標 R 為圓曲線半徑 P 為n點與圓曲線軸線的偏離值除了對盾構的姿態(tài)進行測量外，還要對管片測量，根據對應環(huán)的盾構姿態(tài)及測得的管片與盾構的間隙變化，盾構采集管片左右兩腰、管底及管頂的管片間隙，求出管片姿態(tài)（包括平面、高程偏差值，管片里程以及管片水平直徑和豎直直徑），并報出報表。八、線形針對測量 針對本區(qū)間設計曲線半徑較大、距離較短、坡度不是很大，施工測量難度較小，但為保證隧道順利貫通，我們在測量方面仍將采取了針對性的保障措施，具體實施方法如下：1、杭發(fā)廠站出洞在緩和曲線（直線逐步變?yōu)榘霃?000米圓曲線）上，故在基座放樣時要擬合一段直線，即以隧道中心15米處和

21、洞門實測中心為方向直線延伸放樣基座中心線，當盾構推進至15米處切口偏離值為“0”。2、在進行控制測量中要做到勤復測、勤復核，發(fā)現問題及時匯報處理。為保證管片姿態(tài)的良好，我們對每5環(huán)進行復測，數據及時上報監(jiān)理和業(yè)主測量隊進行復核，一旦發(fā)現問題及時進行處理。3、加強盾構穿越各建（構）筑物時的姿態(tài)控制測量，要求井下測量人員，嚴密監(jiān)測盾構姿態(tài)，及時與值班盾構司機保持聯(lián)系，對地面監(jiān)測人員要求加強監(jiān)測頻率，對監(jiān)測數據及時進行分析和處理。保障盾構穿越房屋時地面沉降在允許范圍內。4、為了保障盾構順利進洞，我們對每一條單線隧道要進行3次定向測量，在距離洞門100米處時進行最后一次定向，然后對所有定向成果進行加權

22、改正分配，然后對洞門進行一次實測，實測結果及時報監(jiān)理與業(yè)主測量隊進行復核，對值班盾構司機進行交底讓其按照洞門實測成果進行軸線控制。保障盾構進洞高程與平面偏移量在±50mm內。九、儀器設備投入和人員配置根據杭發(fā)廠站人民廣場站區(qū)間的工程規(guī)模及工期要求和我公司多年地鐵施工經驗，擬投入儀器設備和人員如下：9.1、儀器設備序號名稱型號單位數量精度要求進場時間1全站儀徠卡TC402臺12”2011.82全站儀徠卡1201臺11”2011.83精密水準儀DSZ2臺10.1mm2011.84銦鋼尺N3、2m把12011.85塔尺5m把22011.86徠卡配套棱鏡徠卡系列套42011.87腳架徠卡個42011.88對講機個32011.89.2、人員配備對于本工程施工測量控制，我公司擬投入具有地鐵測量經驗的工作人員六名，見下表：人員職務進場時間陳保華測量主管（高級技師）2011.8王桂林測量組長2011.8陳 超測量工2011.8于宜文測量工2011.8十、竣工測量結構竣工時應進行全面的竣工測量，并提交竣工成果，包括：1、加密平面控制點坐標成果表及網圖；2、車站、線路樁點的里程、設計坐標、實測坐標和高程成果表；3、中線縱、橫斷面測量成果圖；4、定線樁點（車站、線路）位置平面圖；5、穿越測量及建（構）筑物的樁位坐標、高程成果；6、技術工作報告；7、以