盾構法地鐵隧道施工補

1、第七章 盾構施工測量247.1 盾構姿態(tài)測定247.2 管片姿態(tài)測定27第八章 盾構貫通測量298.1 地面控制網(wǎng)復測298.2 接收井門洞中心位置測定298.3 豎井聯(lián)系測量和井下導線測量32第九章 隧道沉降測量33第七章 盾構施工測量7.1 盾構姿態(tài)測定隧道施工過程中，測量人員的主要僑務是隨時確定盾構掘進方向。確定盾構掘進方向時，一般常用的有中線法和串線法。中線法確定盾構掘進方向，其方法是首先用經(jīng)緯儀根據(jù)導線點設置中線點。如圖所示，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(jù)上述已知數(shù)據(jù)，即可推算出放樣中線點A所需的有關數(shù)據(jù)，L

2、和（圖12）。圖12 盾構姿態(tài)測量 （7-1） （7-2） （7-3） （如果或<0，則 ） （7-4）求得有關數(shù)據(jù)后，即可將經(jīng)緯儀置于導線點P4，后視P3點，撥角度，并在視線方向上丈量距離L，即得中線點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，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，用正倒鏡或轉的方法繼續(xù)標定出中線方向，指使盾構掘進開挖，AD之間距離在隧道直線段不宜超過100m，在曲線段不宜超過50m。當中線點向前延伸時，在直

3、線上宜采用正倒鏡延長直線法，曲線段則采用隧道股份教授級高工唐震華的“曲線路徑指使法”來指使盾構掘進開挖。串線法指導開挖方向，此法是利用懸掛的兩個臨時中線點上的垂球線，直接用肉眼來標定方向。串線法誤差較大，一般用在短距離頂管工程，俗稱“土辦法”，一般不采用。隨著測量技術的發(fā)展，測量儀器設備的更新，全站儀在測量中的應用越來越得到測量技術人員的青睞。下面介紹采用全站儀的盾構施工掘進測量。盾構在掘進過程中的施工測量包括兩部分：按照盾構切串口中心和盾尾中心的偏值（與設計軸線比較）完成盾構姿態(tài)報表；依據(jù)管片前沿中心的偏值（與設計軸線比較）完成管片姿態(tài)報表。目前使用的“盾構姿態(tài)報表和管片姿態(tài)報表”均由唐震華

4、教授級高工設計定型，減少了舉重臂處的偏值計算和測量工作，提高了工作效益和經(jīng)濟效益。盾構姿態(tài)測定包括以下兩個方面。1、 平面偏離測定（圖13）圖13 平面偏離測量將測量儀器安置在隧道上弦位置的控制臺上，采用強制對中盤（以消除對中誤差對測角的影響），整置后按測量步驟來測定盾構上前后兩標（盾構儀）的坐標，必須進行兩步歸算：第一步，將前標I1歸算至盾構軸線上。第二步，根據(jù)軸線上的前后坐標歸算至盾構軸線的切串口坐標和盾尾坐標，與相應設計的切口坐標和盾尾坐標進行比較，得出切口平面偏離和盾尾平面偏離，最后將切口平面偏離和盾尾平面偏離加上盾構轉角（橫坡）改正后，即為盾構實際的平面姿態(tài)，以報表表示。盾構轉角平面

5、改正： （7-5）式中：-盾構轉角（橫坡）右轉為“”，左轉為“+”歸算精度取決于測定盾構姿態(tài)的精度，作者認為盾構姿態(tài)必須如下測定才能有較高精度（小于5mm），測定盾構姿態(tài)時，應當注意如下兩點：（1） 準確丈量D0，D1，D2值，并滿足D0+D1+D2=L（盾構總長）。（2） 準確丈量前標到中心的歸算值L1，后標到中心的歸算值L2。由于受通視影響，前后標志不能安置在同一軸線上（一般安裝在盾構的軸線上）。這樣必須再增加一步前后標志同一軸線歸算。2、 高程偏離測定（圖14）在控制觀測臺上，測定后標高程，加上盾構轉角改正后的標高歸算后標處盾構中心高程，按盾構實際坡度i（縱坡），歸算切口中心標高及盾尾中

6、心標高，再與設計的切口里程標高、盾尾里程標高進行比較，得出切口中心高程偏離、盾尾中心高程偏離，即為盾構實際的高程姿態(tài)，以報表報出。圖14 高程偏離測量盾構轉角高程改正： （7-6）式中：盾構轉角（橫坡）無論盾構右轉還是左轉，改正數(shù)均為正值“+”。以上盾構姿態(tài)測定內(nèi)業(yè)處理均可由CASIO-4500P微型計算器程序技術完成，不必擔心出錯。7.2 管片姿態(tài)測定管片姿態(tài)測定按唐震華教授級高工提出的方法。根據(jù)已測定的盾構姿態(tài)按幾何尺寸與定分比數(shù)字公式推算公式如下：1、盾構軸線上管片拼裝位置的偏離值計算平面使用公式： （7-7）式中：L盾構總長 S管片前端到盾尾距離 a為盾構切口偏離值 b為盾構盾尾偏離值

7、 平表示平面（注：此為化簡后的經(jīng)驗公式，對于不同盾構及管片，此公式也要進行相應改變）高程使用公式： （7-8）其中：高表示高程2、管片偏離盾構軸線計算平面必須進行L左與L右的測定（必須用帶有毫米刻度的鋼直尺），如果 L左L右，則存在偏離（管片中心偏離盾構中心），其偏離值用下式計算： 式中：為“+”，表示管片中心高于盾構中心 為“-”，表示管片中心低于盾構中心管片姿態(tài)=1項+2項=盾構軸線上管片拼裝位置（距切口距離處）偏離值計算和管片偏離軸線計算的疊加。它是幾何理論與測量理論的有機結合，公式導出較為嚴密，全部計算采用表格化填寫，結果具有較高可靠性，即為隧道股份隧道施工測量專利。第八章 盾構貫通測

8、量盾構施工工程，當盾構掘進距接收井還有50-80m 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。貫通測量工作包括地面控制網(wǎng)連測（平面和高程），接收井門洞中心位置測定（平面與高程），豎井聯(lián)系測量和井下導線測量等四項測量工作。8.1 地面控制網(wǎng)復測通過地面控制網(wǎng)復測，視所有控制點坐標，高程有無發(fā)生變動，若無變動，就將多次觀測的結果取平均值。如果證明標志有變動，則應根據(jù)最后一次觀測的結果進行控制計算，復測時所用的儀器、方法及規(guī)范要求均與建立地面控制網(wǎng)測定時的儀器、方法及規(guī)范要求一致。8.2 接收井門洞中心位置測定接收井門洞中心位置測定的精度將直接影響貫通精度。它對

9、貫通精度的影響是系統(tǒng)誤差，只要認真測定其誤差可消除。接收井門洞中心位置測定方法至今仍是工程測量中值得研究和探討的課題。參閱隧道股份唐震華教授級高工的論文“豎井門洞中心測定探討”一文時。豎井洞中心的測定可分下列三種方法。1、 常規(guī)求豎井門洞中心法（簡稱八點法）（圖15）圖15 八點法常規(guī)求豎井門洞中心法一般可這樣來進行，測量人員借助于測量工具（鋼卷尺），通過0°- 180°，45°-225°，90°-270°，135°-315°對徑位置的四條直線交點而定。（1）當門洞無誤差當門洞加工安裝誤差不計時，則丈量洞圈的最大尺

10、寸（為直徑）必定是通過圓心的直徑。只要丈量精確，該四條直徑必交于圓心點（第四條直徑丈量為多余觀測），即為所求之門洞中心。（2）門洞存在誤差由于門洞圈在制作加工過程中存在誤差及安裝鋼圈存在誤差，必然使門洞圈存在誤差，此時門洞中心就越難求定。一般可作這樣處理，取必要觀測的三條直徑位置視所交匯的區(qū)域（呈三角狀），該三角形通常稱誤差三角形，一般很?。ㄔ叫≡骄_），再作三角形中心，即為門洞中心。常規(guī)求門洞中心法，雖經(jīng)測量人員長期使用，操作方便投入極少，但該法存在以下缺點： （1）測量人員較多，操作麻煩，排場大，費時間，成果誤差較大。（2）直徑匯交之區(qū)域，實地標定有一定困難。鑒于上述缺點可以看出常規(guī)丈量求

11、門洞中心給測量人員帶來繁重的勞動，為此，我們介紹一種求門洞中心的測定方法。2、坐標法測定門洞中心（圖16）豎井門洞中心可采用坐標法來測定。該法借助于經(jīng)緯儀實地測量豎井左右洞圈切線之切點標志坐標，取中數(shù)求得中心之坐標來實現(xiàn)，求定、測定下一步到位。圖16 坐標法具體操作可這樣來進行：在門洞正前方坐標點M安置全站儀，整置后照準已知坐標點N，觀測洞圈左、右兩切點，即可求得切左(x,y),切右(x,y°)則門洞中心坐標， （8-1）不論常規(guī)法還是用坐標法來測定豎井門洞中心，其工作量都相當繁瑣，雖然采用坐標法精度可相應提高，但由于工作場地限制，量邊精度往往不可能很高，最終求得門中心坐標誤差也相應

12、增大。若采用全站儀測定時直接得到門洞中心坐標，精度可靠性較高些。3、弦長取中法（圖17）弦長取中法原理仍以幾何學為理論，將幾何原理和測量理論兩者有機結合起來，從圖形結構上看具有不一定準確度，從計算關系上看也比較嚴密，該法實施中一直深受隧道測量技術人員的歡迎，弦長取中法也稱量弦取中掛垂法（唐震華教授級高工命名）。具體操作如圖所示：圖17 弦長取中法豎井內(nèi)位于門洞前安置水平儀對洞圈下部兩側在易丈量處進行抄平標記，并沿抄平標記精確丈量洞圈弦長，丈量時往返三組，往返差小于或等于2mm。組與組之較差小于或等于2mm，認為合格。最后取平均值為弦長，并取/2處掛垂球，待垂球自然靜止狀態(tài)后，球尖標記紅漆（紅三

13、角），即為門洞中心位置。由此可見，此法操作十分簡單，容易掌握，大大減輕測量人員的勞動強度，尤其對較大隧道工程的豎井門洞中心測定，其優(yōu)越性更能體現(xiàn)。由于此法通過經(jīng)典測量手段與幾何學兩者有機結合能逼真地描繪門洞幾何尺寸，達到結構穩(wěn)定，計算嚴密，精度可靠等要求，大大提高了測定豎井門洞中心位置的速度。量弦取中掛錘法精度分析：如圖所示：AD=BD=/2A，B D 經(jīng)水準儀抄平呈水平位置。令AD=l（直接丈量值） AO=R（已知洞門直徑取半，即設計值）則：OD=h=對上式全微分：化成中誤差形式：（8-2）結論：（1）門中位置誤差與門洞半徑及丈量弦長誤差有關；（2）當R沒有誤差（制作誤差忽略不計時），右式第

14、二項為主要誤差；（3）中，ml為系統(tǒng)誤差，若為定值時，則門洞中心位置測定精度取決于l值。當l愈小，則隨之減少，而Mh精度就越高。鑒于上述誤差分析，進一步得知，當求門洞中心位置時，取弦長短（弦越遠離圓心時）則求定精度越高。目前，較大的豎井門洞中心測定均按弦長取中法進行，并得到推廣。8.3 豎井聯(lián)系測量和井下導線測量前面已敘述，這里不再贅述。貫通測量的四項測量工作，所完成的時間差不得超過三天到一周，只貫通測量在同一時間段完成才能體現(xiàn)其正確性，可靠性，為全線貫通提供有效保證手段。 第九章 隧道沉降測量隧道施工過程及竣工后運營過程都會產(chǎn)生變形，這種變形在不一定限度之內(nèi)，應認為是正常的現(xiàn)象，但如果超出了

15、規(guī)定的限度，就會影響隧道的正常使用，嚴重時還會危及隧道的安全，因此，在隧道施工和運營期間，必須對隧道進行監(jiān)視觀測，即沉降觀測。在隧道沉降觀測的過程中，了解其產(chǎn)生沉降原因是非常重要的，一般來講，隧道沉降主要是由兩方面的原因引起的：一是自然條件及其變化，即隧道地基的工程地質、水文地質、土壤的物理性質等；二是與隧道本身相聯(lián)系的原因，即隧道本身的荷重、隧道的結構、動荷載（行車車載等）的作用。此外，由于隧道施工以及劫營管理工作做得不合理，也會引起隧道沉降。以上這些沉降原因是互相聯(lián)系的，隧道施工時，改變了地下原有的狀態(tài)，對于隧道的地基施加了不一定的外力，這就必然會引進地基及周圍地層的變形。而隧道本身及其基

16、礎，也由于地基的變形及其外部荷載與內(nèi)部應力的作用而產(chǎn)生沉降變形。隧道變形可以分為表態(tài)變形和動態(tài)變形。靜態(tài)變形通常是指沉降觀測的結果在某一時間的變形值，它只是時間的函數(shù)。動態(tài)變形是指外力（荷載）為函數(shù)來表示的動態(tài)系統(tǒng)對于時間的變化，其觀測結果表示隧道在某個時刻的瞬間變形。隧道沉降測量時，觀測點的標志可設置在襯砌環(huán)連接螺絲上，這樣既不易被破壞，又便于觀測（圖18），一般每隔五環(huán)設置一個觀測點，通過比較穩(wěn)定的工作點來測定觀測占的沉降，而工作點再應用水準基點來做檢測。圖18 觀測點的布設水準基點是隧道沉降觀測的基準點，隧道沉降均根據(jù)它來確定。因此，它的均等埋設必須保證穩(wěn)定不變和長久保存。隧道沉降觀測應采用二等或三等水準測量，最好使用DS1或DS05級的精密水準儀及與之相配套使用的水準尺。儀器距水準尺距離小于35m。觀測各觀測點時，最好不設置轉點，即安置水準儀后視水準點后直接觀測觀測點。沉降觀測點的首次觀測高程值是以后各次觀測用以進行比較的根據(jù)。如果首次觀測精度不高或存在錯誤，不僅無法補救，而且會得出矛盾的結論。因此，首次觀測必須認真仔細，并以同期兩次觀測決定每個觀測