盾構掘進中任意一點與設計坐標

1、及新資料推薦盾構掘進中任意一點與設計坐標崔曉楠在地鐵隧道掘進中，盾構的前進姿態(tài)不可能正好與設計坐標曲線相吻合。由于地鐵隧 道施工的特殊性（因在地下軟上中推進）使設計坐標的放樣工作不能先期進行，實際施工狀 態(tài)是邊推進邊測量，這樣便存在一個糾偏問題，也就是盾構掘進中的任意一點的坐標與設計 坐標的差值，在實際工作中具體應用是求取盾構前進中的任意一點坐標，用該坐標反求該點 的設計坐標求取其差值，大于限差要求則需進行糾偏，使盾構在不斷地糾偏過程中沿著正確 的線路推進，最終達到終點順利進洞，這就是隧道貫通，其最終誤差稱為貫通誤差，貫通誤 差包括平面誤差和高程誤差。平而誤差中含有地面測站誤差，井上井下方向傳

2、遞誤差和隧道中經(jīng)緯儀導線誤差，高 程誤差亦同樣包括上述三個方而的誤差。盾構掘進中任意一點點位精度取決于以下幾點：1、導線點點位中誤差（和距離成正比）2、高程點位中誤差小于± 10mm3、方向傳遞角度中誤差小于±2"4、坐標傳遞中誤差小于± 2.0mm5、盾構任意點相對于導線點（最近）點位中誤差小于±10n）m6、地而坐標聯(lián)測± 4.0mm在大量的實踐過程中，只要掌握好上述幾個環(huán)行，將誤差控制在相應的范圍內(nèi)，盾構 則能順利進洞并能滿足設計和業(yè)主的精度要求。盾構掘進的軌跡并不是沿著一直線向前推進而是曲線形狀推進，這樣一條推進曲線可 有幾個

3、曲線段組成，一個曲線段可有直線、緩和曲線和圓曲線組成，這樣盾構掘進的 軌跡就有三種情況（在這里我們把盾構作為一個“測點”）即有“測點”在直線段上，“測點”在圓曲線上，“測點”在緩和曲線上。下表是某隧道區(qū)間盾構中心軸線設計資料（坐標成果）盾構中心坐標成果表（上行右線）點名里程線路長度方位角XY曲線要素及斷鏈*中心kl7.11S08729957.58615122.986131. SI50-26-35.861形隧道起kl7.24990030051. 5315224.61317.284ZHkl7.26718430062. 53715237.93932.816kl7. 30030083. 2011526

4、3. 4332.184HYkl7.33218430102. 42615289.226117. 064JD100830137. 03S15328.19450. 755QZkl7.38293930128. 7415332. 56417.061kl7. 40030136. 32515347. 83833. 693YHkl7.43369330149.35915378. 884緩和曲線擬合方程65HZK17.49S69330168.77715440. 887X=l-15/31. 2/R21. 30774T7-38. 46K17. 50030169.13142. 15K17.542150301S0.541

5、15482. 72210K17.55215030183. 22415492. 35510ZYK17.562150301S5. 90715501. 98937. 85JD1009聯(lián)絡通道K17. 60030195. 80715538.519a-5-59-28.06JD100930214. 28715602.72766. 715R-1999.950QZK17.66671530211. 56815603.34133. 285lo-OK17. 7003021S. 62115635.86871.28T-104. 660YZK17.77128030231. 89915705.89410L-209. 125

6、K17.78128030233.61115715.74710（縮短0.005m）K17.79128030235.32315725.5998. 72r-0. 040e-0. 050K17. 80030236.79415734.1946. 752SO-17-06. 52JD1010ZHK17.80675230237. 93415740. 8565a-12-24-29.64HYK17.87175230250. 58315S04. 58581.455R-449.851JD101030251. 67915821. 13616. 227l0-64. 993QZK17.88797930254. 751582

7、0. 26212. 021K17. 90030258. 215S31.7734. 206YHK17. 90120630259.4815S35.77S65HZK17.96920630282. 35515S96.59430. 79467-52-36. 88K18. 00030293.95215925. 12120. 099KIS.02009930301.52115943. 742.5KIS.02259930302. 46815946. 0542.5ZYKIS.02509930303.41515948. 36850. 588JD101130322.45515995. 23550. 577QZKIS.

8、07567630323. 05315994.97524.324K18. 10030332. 91616017.20921.6711形隧道終KIS.12167130341.9316036.9172 / 92 / 92 /9及新資料推薦表中“點名” 一行，為曲線各切點名，如：ZH為直線段和緩和曲線段之切點，HY為緩 和曲線和圓曲線之切點，HZ為緩和曲線和直線段之切點，QZ為圓曲線上中心點，X、Y 為曲線上各要素點坐標成果（設計值），最后一列給出的是各曲線要素數(shù)值。TD1008為 每一曲線段編號，每一曲線段分為五段，即直線段、緩和曲線段、圓曲線段、緩和曲 線段、直線段。如圖一測點在不同位置上設計坐標

9、計算:一、“測點”在直線段上%1 1 111 :L111Y2/V卜剛丫。|虹礴CE褊"； 11111111 1、Xill圖一直線段經(jīng)緯儀導線在井下實測一點坐標Xa Ya,在表中（盾構中心坐標成果表分上下行線）查 L匕當數(shù)值在哪一曲線段內(nèi)，查得的A點坐標在直線段內(nèi)，則計算A點設計坐標： 1、直線起始點坐標X0Yo （兩端點任意取一點）此值可由表中查得。HZ或ZY,Z或ZH2、直線方位角a”實測圖中：ao=aoi±180°3、測點實測坐標kY1計算，（常規(guī)公式計算）4、設計坐標X世Y諛計算X 辿二S cosa0+XoY 門二S sina0+Y0實測坐標與設計坐標計算公

10、式一樣，兩者只是方位角有差別 5、橫向偏差4口二 & - Xa3 二 Yx - Y«= ±圖二圓曲線圖二為圓曲線示意圖已知：圓半經(jīng)R偏角a切線方位角ar （任意一邊）圓曲線長L。 交點JD的坐標X： Y：或圓曲線中點ZQ坐標。以上數(shù)據(jù)均可由盾構中心設計成果表中查得，對于切線方向來說有左偏和右偏（指角或曲線）上圖對于a=i曲線是右偏，對于a=2曲線是左偏。計算：1、圓心坐標Xo YoXo - R * C0S3q + XeYo = R sinao + Y«式中Xe Ye為圓曲線中點坐標（已知）R 圓曲線半徑do是交點JD至圓心。的方位角do = ar + 18

11、0" + w （90J 一 a/2）4/94/94/9以新資料推薦C+1 （左偏）式中W = 1-1 （右偏）圓心坐標X。Yo也可由交點計算設JD至圓心。的距離為PP = （R+Lo2/24R）/COSa/2注：JD不在隧道中軸在線，所以式中半徑R不存在超距現(xiàn)象Xo 二 PoCOSa°+ Xio = Po sina。+ Yt g以上兩組計算圓心坐標公式可分別計算，以達到檢核之目的。2、 “測點”至圓心距離S、方位角a的之計算x = X - XoY = Y - YoS = 7 Ax2 +Ay2a測=tg': Ay/Ax式中x、y為“測點”實測坐標，Xo Yo為圓心坐標

12、3、 設計坐標X 諛=R cosa 制 + XoY « = R sina 潴 + Yo4、 橫向位移的計算 = S - R三、“測點”在緩和曲線上由“測點”實測坐標可在成果表中查得“測點”在那一段曲線中。在一個曲線段中緩 和曲線有兩段，緩和曲線的兩端要分別計算X' Y，左段（ZH - HY）以ZH為起始點切線方位角ari （右偏）右段（HZ YH）以HZ為起始點切線方位角ar2 （左偏）已知：圓半經(jīng)R緩和曲線長Lo起始點坐標X« Yh計算：緩和曲線計算Xr=l-r /cx/R7Lo：Yr =cy1-X，3-cy:«X，:-cy3-X，式中cx cy】、cy

13、：、cys均為系數(shù)在軸線中心成果表中不同曲線段的交 點JD均不相同，隨R、L。的不同而不同，因而則視“測點”坐標落在那一曲線段, 而取不同的數(shù)值。設計坐標計算Xfl=Xr C0Sar+ wY'sina+ 必Ytt=Xr sinar + wY'C0Sar+ Yhj+1 （左偏）w =（右偏）橫向偏差計算B = 172RLo 180/ 冗r =ar-wP = （x- X ） sin r- （Y-Y Q cos r實測導線點的各個頂角用威爾特T二經(jīng)緯儀或全站儀測角九測回，導線點之間距離 用測距儀或全站儀往返測定，隧道軸線點每隔10環(huán)或20環(huán)測一點，水平角一測回， 距離單向兩次測定（正

14、倒鏡測量），另外各導線點的計算按常規(guī)方法計算。各遂道軸線點的計算，首先按常規(guī)方法計算該軸線點概略坐標用該坐標在盾構 中心成果表中查看，該點落在哪一個曲線段內(nèi)。如直線段，園曲線段或緩和曲線段, 隨后用該段的起始點坐標ZH、HY、ZY （表中可查到），用不同的曲線方程來計算該 點的實際位置（各曲線段要素均列于表中）。最終計算出軸線點坐標及其與設計坐標之差。見表一（上行線）表二（下行線）6 / 96 / 96 /9及新資料推薦表一:實測軸線點坐標與設計坐標差值表（上行線）環(huán)號X inn)(cm)M<mm)H< mm)$(m)環(huán)號X(an).rm JM<mm)(mm)0(m)-171

15、4一外-153. 195ISO35一36205. 49S10-121116-63550150017-317235.50213-201726-60350152021-4295.50116-121016-66350051010X375.50720一.35-3S519s56015一215205. 49210C00293197580-109 10-95.502605-16165192590-1212-95. 493S015530319s600-I4-105.496100-39 1215197610-23 21-175. 492120C00S5502620-2S103055. 49611013-21IS

16、-53502630-19520105. 49515063-30705503610-206一155. 49219047-21517S3505650-39121165. 49120011-1516J 13503660-9-913-9 5.49522020-6wX-153I9S670IS-92015.502210n0130519965022609-3930319369020-s一色205.4962S066103501700IS19IS5. 491290一 Jc一*» (35519571013-51455.506300-11311-13s197720-1129165

17、.50132020-520319773020-8-65. 50131033-93115519574029-113195. 49236019-520550175020-9 f95. 1933S0A q-1423319776025TO85. 493100-31247519777099-924265. 49942090-5-355191780-2361255. 18S130207201519279056-2361235.4S611024-525103193SOO54一”一5S215. 4811609-29123192潤II10一110TO6.693備注：表二：實測軸線點坐標與設計坐標差值表（上行線）

18、環(huán)號X(mm)YM (m)H (mm)0環(huán)號Xr mz)AY(mm)M<rm)H r mzi>0 (mm)012-1016-305.4981209-79-235. 50315-302S-11S5.507130多 一0n3.50330-IS1523-9一5. 5011106-16-303.499-15-121016-35. 50115015-3153. 5C0603-13-215. 50046013-313-193. 50175099-15.49917011-314-133.5059039-234695. 507ISO19-419-113. 50110526-330235. 5061

19、9015-315-55.50112036-19-11* C5.49950021-42493.50213517-919295. 500510IS-3IS135. 501150IS-s20195. 50152023-12353.5011605-25165.497530-3一113.495170IS19175.501540-15315s5. 507ISO工二-1116-65. 504550-313-53.50319031-1336IS5. 5015601111-S3.50320013-111135. 5095705-1-63.5022106-16125.4985S010105.502220-6761

20、75.499590-2653.507飴注：表中實測坐標一一設計坐標Y實測坐標一一設計坐標H實測高程一一設計高程M橫向偏差（I）隧道實測內(nèi)經(jīng)上行線 橫向偏差最大7mm 最小0.1mm平均2.18mm 卜行線橫向偏差最大5. 5mm最小0. 2mm平均2.28mm 上行線 垂直偏差最大7. 8mm最小0. 2mm平均2. 64mm 卜行線 垂直偏差最大5. 5mm 最小0. 2mm 平均1. 49mm報告所反映的資料（本文略）是盾構在推進過程中的實際軌跡，X、Y、H、 本文表一、表二是實際軌跡與設計中心軸線之差、AY . AH o因為管片的拼裝工藝及管片在上體里受到四周上壓力不均勻才使得各環(huán)直徑不

21、等（見表一、表二 各也值）四、精度衡量：在測量中為保證測量結果的可靠性，每次測量先重復前次若干環(huán)，這樣為檢測結果: 見表三（上行線），表四（下行線）表三：二次測量較差表（上行線）環(huán)號實測坐標m)檢查坐標實測高程仁；檢查高程»實測n)檢查(m)XYHXYXYH00ncnmzmmm1100. 3855. 6370. 3SO5.631-13.917-13.9115. 5025.49956-631504. 8451. 5651. 839L 560-13. 856-13. S505. 5035. 50065-632S06. 1637. 1756. 1617. 163-13. 447-13. 4

22、475. 5015. 502-1120-1290S. S8S6.6173. 8796.813-13. 122-13. 1195. 4955.49391-34201. 1752. S2S1. 4732. 825-12. 379-12. 3315. 4925.497今 32-5M05. 7812. 3505. 7782. 318-12.210-12.2135. 1935.4966今一3-35S01.2950. 0261.2910.018-10. S65-10. S605. 5025.4994S-536005.0179. 6405. 0159.661-10. 673-10. 6715. 4975.4

23、99今21-2一 C6so6. 5916. 2016. 5886.200-9. S51-9. 8455. 5025. 50034-6n 7003. 6751. 8553. 6851. 856-9. 667-9. 6665. 4915. 502-10-1-10備注3表四：二次測量較差表(下行線)環(huán)號實測坐標m)檢查坐標(n)實測高程檢查高程(B)實測(m)檢查(m)XYH©XYXYHH0Qrr二nmzmmm1359. 2010. 15S9. 2000.451-13. 905-13. 9115. 5005. 505i一 i6-61505. 6413. S976. 6503.890-13. S67-13. 8715. 5015. 500-6一 i42703. 0657. 1393. 0757. 140-13. 176-13. 1815. 5025. 501-10-15一 c2805. 7627. 0795. 765