盾構(gòu)掘進(jìn)施工測(cè)量(講義)

1、中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 一、平面點(diǎn)傳遞 二、高程點(diǎn)傳遞 三、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)測(cè)量 四、管片測(cè)量中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 一、平面點(diǎn)傳遞一、平面點(diǎn)傳遞中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 1、聯(lián)系三角形定向 （1）針對(duì)我項(xiàng)目部的工程情況，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)在始發(fā)井及互助站內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)定向采用兩井定向，采用豎井聯(lián)系三角形測(cè)量。 （2）豎井聯(lián)系三角形測(cè)量近井點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量，利用地表導(dǎo)線控制網(wǎng)的DT046點(diǎn)測(cè)量近井點(diǎn)的坐標(biāo)，按精密導(dǎo)線同等精度測(cè)量近井點(diǎn)坐標(biāo)，角度觀測(cè)六測(cè)回，左、右角各三測(cè)回，左、右角平均值與360的較差4，邊長(zhǎng)往返各六測(cè)回，用嚴(yán)密平差進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，點(diǎn)位中誤差10mm。中鐵二局城通公司中

2、鐵二局城通公司 （3）豎井聯(lián)系三角形的圖形布設(shè)：懸掛的兩根鋼絲間距不小于5m，定向角小于3，b/a和 b/a的比值控制在1.5內(nèi)。ac 1 1掘 進(jìn) 方 向a cbA Bba 1Ccbc 1Dab始 發(fā) 定 向 示 意 圖中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 （4）選用0.5mm的鋼絲，在下部掛重物，重物質(zhì)量為鋼絲強(qiáng)度6070，為了減少鋼絲的擺動(dòng)使之靜止，將重物浸在具有一定稠度的油里或其它液體里。兩根鋼絲間的距離用經(jīng)檢定合格的鋼尺量取，估讀至0.1mm，應(yīng)獨(dú)立測(cè)量三測(cè)回，每測(cè)回往返三次讀數(shù)，各測(cè)回間的較差：在地上應(yīng)小于0.5mm；在井下應(yīng)小于1.0mm。在井上和井下測(cè)量同一條邊的較差應(yīng)小于2.0m

3、m。距離測(cè)量也可以用全站儀加反射片測(cè)得。中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 （5）使用Leica1202全站儀（標(biāo)稱(chēng)精度2，2+2ppm），用全圓測(cè)回法觀測(cè)6測(cè)回，測(cè)角中誤差控制在3之內(nèi)，通過(guò)兩井測(cè)定地下同一條邊的起始方位角，取其平均值作為盾構(gòu)機(jī)始發(fā)方位角，根據(jù)一井定向一次測(cè)定地下起始邊方位角中誤差為8，按兩井定向測(cè)定地下同一條起始邊方位角的中誤差可以達(dá)5，可以滿足定向要求保證隧道正確貫通。 （6）豎井聯(lián)系測(cè)量應(yīng)獨(dú)立測(cè)量三次。 （7）內(nèi)業(yè)資料計(jì)算時(shí)均采用嚴(yán)密平差，以提高貫通中誤差的精度。 中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 2、導(dǎo)線定向（閉合導(dǎo)線法）（1）在始發(fā)井兩端頭井中板下或側(cè)墻上設(shè)兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)

4、（強(qiáng)制歸心標(biāo)）、在端頭井地表圍護(hù)結(jié)構(gòu)上設(shè)兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)（強(qiáng)制歸心標(biāo)），4個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)和地面近井點(diǎn)組成一個(gè)閉和環(huán)。具體如下圖：2 # 吊 籃1 # 吊 籃盾 構(gòu) 吊 裝 預(yù) 留 孔 1 1 . 5 * 7 . 5中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 （2）因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)凈空、凈高的限制，洞口兩條導(dǎo)線邊很短（一般為1416m），短邊導(dǎo)線測(cè)量要求相當(dāng)高，在施工過(guò)程中我們主要采取以下方法減小測(cè)量誤差： a導(dǎo)線點(diǎn)全部采用強(qiáng)制歸心標(biāo)形式，消除儀器對(duì)點(diǎn)誤差； b將前視棱鏡偏心誤差控制在0.5mm以?xún)?nèi)（也就是照準(zhǔn)誤差控制在8以?xún)?nèi)，前視短邊長(zhǎng)度一般為1416m），棱鏡檢校時(shí)的邊長(zhǎng)最好和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際導(dǎo)線邊長(zhǎng)大致一樣，通過(guò)反復(fù)檢較，是完

5、全能達(dá)到目的的，短邊觀測(cè)時(shí)，全站儀和前視棱鏡分別要作兩次基座180換位，然后取其平均值作為本次測(cè)量值，每次角度觀測(cè)6個(gè)測(cè)回、距離對(duì)向觀測(cè)2測(cè)回。中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 二、高程點(diǎn)傳遞二、高程點(diǎn)傳遞中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 聯(lián)系高程測(cè)量 聯(lián)系高程測(cè)量主要內(nèi)容是將地面的高程系統(tǒng)傳入井下的高程起算點(diǎn)上。用懸掛鋼尺的辦法，鋼尺需經(jīng)檢定合格，在地面上選好掛鋼尺的固定位置系好鋼尺，在鋼尺的下端掛上鋼尺在檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)拉力的重物，井上和井下各安置一臺(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)讀取在鋼尺上的讀數(shù)。在進(jìn)行高程傳遞的過(guò)程中每測(cè)回均獨(dú)立觀測(cè)，測(cè)回間應(yīng)變動(dòng)儀器高度不小于10cm，每次應(yīng)觀測(cè)三測(cè)回，三測(cè)回測(cè)得地上和地下

6、的高程之差不大于3mm。三測(cè)回測(cè)定的高差應(yīng)加入鋼尺的溫度和尺長(zhǎng)改正。中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司重 錘水 準(zhǔn) 儀水 準(zhǔn) 儀鋼尺架隧 道中 層 板高程傳遞聯(lián)系測(cè)量示意圖高程傳遞聯(lián)系測(cè)量示意圖中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 三、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)測(cè)量中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 1、激光導(dǎo)向系統(tǒng)的組成 激光導(dǎo)向系統(tǒng)是綜合運(yùn)用測(cè)繪技術(shù)、激光傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及機(jī)械電子等技術(shù)指導(dǎo)盾構(gòu)隧道施工的有機(jī)體系。其組成見(jiàn)圖1：激光全站儀（激光發(fā)射源和角度、距離及坐標(biāo)量測(cè)設(shè)備）和黃盒子（信號(hào)傳輸和供電裝置）；激光接收靶（內(nèi)置光柵和兩把豎向測(cè)角儀）、棱鏡和定向點(diǎn)；盾構(gòu)機(jī)主控室（TBM Control Cabi

7、n）：由程控計(jì)算機(jī)（預(yù)裝隧道掘進(jìn)軟件，具有顯示和操作面板）、控制盒、網(wǎng)絡(luò)傳輸Modem和可編程邏輯控制器（PLC）四部分組成；油缸桿伸長(zhǎng)量測(cè)量（Extension Measurement）裝置等。其中，隧道掘進(jìn)軟件是盾構(gòu)機(jī)激光導(dǎo)向系統(tǒng)的核心。中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 2、盾構(gòu)自動(dòng)測(cè)量 當(dāng)激光站看不到ELS標(biāo)靶時(shí)，我們需在激光站與ELS標(biāo)靶之間重新做一個(gè)激光站吊籃，原先的激光站做為新的棱鏡后視標(biāo)靶，新的激光站三維坐標(biāo)需人工從隧道主導(dǎo)線上測(cè)量出來(lái)。另外還得復(fù)核新的后視棱鏡標(biāo)靶，以防止它移動(dòng)。中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量的原理 1、盾構(gòu)機(jī)作為

8、一個(gè)近似的圓柱體，在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中我們不能直接測(cè)量其刀盤(pán)的中心坐標(biāo)，只能用間接法來(lái)推算出刀盤(pán)中心的坐標(biāo)。在盾構(gòu)機(jī)的機(jī)殼體內(nèi)適當(dāng)位置選擇測(cè)量的觀測(cè)點(diǎn)就成為非常重要的工作，所選觀測(cè)點(diǎn)既要有利于觀測(cè)，又利于點(diǎn)位的保護(hù)，并且相對(duì)位置不能發(fā)生變化，如下圖中A點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心，E是盾構(gòu)機(jī)中體斷面的中心點(diǎn)，即AE連線為盾構(gòu)機(jī)的中心軸線，由A、B、C、D、四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)四面體，測(cè)量出每個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)（xi,yi,zi），根據(jù)四個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)（xi,yi,zi）分別計(jì)算出LAB、LAC、LAD、LBC、LBD、LCD，四面體中的六條邊長(zhǎng)，作為以后計(jì)算的初始值，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中Li是不變的常量。中鐵二局城通公

9、司中鐵二局城通公司 通過(guò)對(duì)B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量來(lái)計(jì)算出A點(diǎn)的三維坐標(biāo)。同理，B、C、D、E四點(diǎn)也構(gòu)成一個(gè)四面體，相應(yīng)地求得E點(diǎn)的三維坐標(biāo)。通過(guò)A、E兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)的絞折角就能計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)中心的水平偏航，垂直偏航，由B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機(jī)的扭轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的目的。EBDCBECDAA盾 構(gòu) 機(jī) 控 制 觀 測(cè) 點(diǎn)盾 構(gòu) 機(jī) 立 體 圖盾 構(gòu) 機(jī) 前 端 刀 盤(pán) 圖中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 四、管片測(cè)量四、管片測(cè)量中鐵二局城通公司中鐵二局城通公司 1、用鋁合金型材加工長(zhǎng)水準(zhǔn)尺，規(guī)格50503000mm、50504000mm，在中部安裝水準(zhǔn)汽泡，并以汽泡零點(diǎn)左、右刻出刻度線，水準(zhǔn)尺的校正用水準(zhǔn)儀進(jìn)校正。 2、按管片的直徑計(jì)算出弦長(zhǎng)3米和4米的矢距，水準(zhǔn)測(cè)量出管片底部的高程，環(huán)底高程加上矢距即為水平尺的高程，用經(jīng)緯儀定出一個(gè)方向