地铁隧道贯通测量

地铁隧道贯通测量 林正庆林正庆 上海地铁一号线纵贯市区，全长上海地铁一号线纵贯市区，全长 14.7km，是上海目前较大的市政施工项目之一。上海，是上海目前较大的市政施工项目之一。上海 隧道一号线全线采用盾构机械施工，施工时要进行跟踪测量，即贯通测量。隧道贯通测量隧道一号线全线采用盾构机械施工，施工时要进行跟踪测量，即贯通测量。隧道贯通测量 精度指标有多种，其中横向和竖向精度指标最为重要，是衡量隧道掘进的准确程度的标准。精度指标有多种，其中横向和竖向精度指标最为重要，是衡量隧道掘进的准确程度的标准。 贯通测量指导盾构到达竖井预留门洞，要求准确贯通，因此贯通测量在盾构施工中起到很贯通测量指导盾构到达竖井预留门洞，要求准确贯通，因此贯通测量在盾构施工中起到很 重要的作用。重要的作用。 地铁隧道贯通测量的目的，是使盾构准确地沿着设计轴线开挖推进，并进入接收井的地铁隧道贯通测量的目的，是使盾构准确地沿着设计轴线开挖推进，并进入接收井的 预留门洞。盾构机头中心与预留门洞中心的偏差值称为贯通误差。预留门洞的大小，应该预留门洞。盾构机头中心与预留门洞中心的偏差值称为贯通误差。预留门洞的大小，应该 是盾构内径、隧道内衬管径厚度、施工误差、测量误差这四个方面的总和。测量误差如能是盾构内径、隧道内衬管径厚度、施工误差、测量误差这四个方面的总和。测量误差如能 达到设计所要求的达到设计所要求的5cm，就能达到贯通测量规定的要求。但一般情况下，建设单位为了，就能达到贯通测量规定的要求。但一般情况下，建设单位为了 保证质量起见，对测量精度提出更高的要求。保证质量起见，对测量精度提出更高的要求。 上海地铁一号线平面首级控制为四等空中导线，一般点位设置在区间隧道附近较稳定上海地铁一号线平面首级控制为四等空中导线，一般点位设置在区间隧道附近较稳定 的高大建筑物上，观测视线由空中传递，并采取强制归心测角测距。高程控制点为二等几的高大建筑物上，观测视线由空中传递，并采取强制归心测角测距。高程控制点为二等几 何水准网进行联测，点位远离施工区，较稳定。地面坐标传递到进下隧道的方法，一般采何水准网进行联测，点位远离施工区，较稳定。地面坐标传递到进下隧道的方法，一般采 用方向线法、投点法两种；高程控制传递至井下采用钢尺悬挂观测法进行。用方向线法、投点法两种；高程控制传递至井下采用钢尺悬挂观测法进行。 常熟路站至陕西南路站区间隧道工程，由于受施工现场条件的限制，采用常规的地面常熟路站至陕西南路站区间隧道工程，由于受施工现场条件的限制，采用常规的地面 坐标传递到井下的方向线法和投点法已不能保证精度，而采用经纬仪加光电测距仪直接进坐标传递到井下的方向线法和投点法已不能保证精度，而采用经纬仪加光电测距仪直接进 行传递，这是首次。行传递，这是首次。 1 1 工程概况工程概况 地铁一号线常熟路站至陕西南路站区间隧道工程全长地铁一号线常熟路站至陕西南路站区间隧道工程全长 742m，为上、下两平行隧道，为上、下两平行隧道， 位于淮海中路下面。该区间隧道采用逆向施工技术进行掘进，先埋设地下管线，在隧道轴位于淮海中路下面。该区间隧道采用逆向施工技术进行掘进，先埋设地下管线，在隧道轴 线上预留门洞，再进行路面铺装，而后进入地下施工。线上预留门洞，再进行路面铺装，而后进入地下施工。 两车站各预留施工沉井，井口边长仅两车站各预留施工沉井，井口边长仅 8m，且偏离隧道轴线设置。沉井深，且偏离隧道轴线设置。沉井深 15m，施工，施工 出土、进料都由井口通过。同时控制点受施工现场限制，控制点所在的建筑物在施工区沉出土、进料都由井口通过。同时控制点受施工现场限制，控制点所在的建筑物在施工区沉 井旁，建筑物沉降使控制点产生位移，由此给确保隧道贯通测量的精度带来很大难度。井旁，建筑物沉降使控制点产生位移，由此给确保隧道贯通测量的精度带来很大难度。 隧道贯通测量误差，是指纵、横向和竖向误差。纵向误差影响掘进长度，横向、竖向隧道贯通测量误差，是指纵、横向和竖向误差。纵向误差影响掘进长度，横向、竖向 误差则影响贯通的准确性。误差则影响贯通的准确性。 2 2 横向贯通测量横向贯通测量 横向贯通测量一般包括：地面控制测量；竖井联系测量；井下导线测量。横向贯通测量一般包括：地面控制测量；竖井联系测量；井下导线测量。 如图如图 1，424 甲控制点设置在常熟路附近建筑物上，距井口甲控制点设置在常熟路附近建筑物上，距井口 170m。423 在瑞金路在瑞金路 比较稳定的建筑物上，距井口约比较稳定的建筑物上，距井口约 180m。这两点是该地铁区段上、下行线隧道贯通测量的。这两点是该地铁区段上、下行线隧道贯通测量的 起始点。起始点。 图图 1 1 控制点分布图控制点分布图 2.12.1 误差源误差源 （1）424 甲甲423 方向与隧道轴线近似平行，故起始边长度误差对横向贯通误差的方向与隧道轴线近似平行，故起始边长度误差对横向贯通误差的 影响可忽略不计。影响可忽略不计。423423 设置在稳固的建筑物上，点位误差可不计。关键是设置在稳固的建筑物上，点位误差可不计。关键是424424 甲因施工甲因施工 现场条件限制，所在的建筑物旁是正在施工的车站出入口沉井，建筑物的沉降可能产生控现场条件限制，所在的建筑物旁是正在施工的车站出入口沉井，建筑物的沉降可能产生控 制点位移，控制点复位后的坐标与初始坐标点位误差制点位移，控制点复位后的坐标与初始坐标点位误差 M1=10mm10mm。 （2）传递至沉井口控制点的点位中误差）传递至沉井口控制点的点位中误差 mmSmmM s 5 . 32)/( 22 2 式中式中 ms=12mm，m = 2.5，S=180m （3）井下导线实际为一支导线，其终点横向点位中误差为：）井下导线实际为一支导线，其终点横向点位中误差为： mmnsmm163/ )5 . 1()/ ( 2 3 式中式中 m = 2.5，S=742mm，n=8 （4）进洞时的联系测量，常规方向线法、投点法在施工现场不宜采用，故采用经纬仪）进洞时的联系测量，常规方向线法、投点法在施工现场不宜采用，故采用经纬仪 配测距仪，使用直接传递法进行进洞联系测量。配测距仪，使用直接传递法进行进洞联系测量。 建设单位要求测量贯通中误差为：建设单位要求测量贯通中误差为： M横 横= 25mm 偏差值分配：偏差值分配： mmMMMMM 3 . 112/ 2 3 2 2 2 1 2 4 横 联系测量的允许测角中误差：联系测量的允许测角中误差： 2 . 3/ sMM sa 式中式中S=742m。 井口的联系（图井口的联系（图 2）情况为）情况为 图图 2 2 井口联系测量井口联系测量 测角照准外面为长边，进洞为短边；测角照准外面为长边，进洞为短边； 测站测站1 至至 0 号点垂直大于号点垂直大于 30 度；度； 测站测站1 至至 0 号点传递距离方向大致垂直于隧道轴线，所产生距离误差对横向精度号点传递距离方向大致垂直于隧道轴线，所产生距离误差对横向精度 产生影响。产生影响。 这三种因素使贯通精度锐减。这三种因素使贯通精度锐减。 2.22.2 针对误差来源采取的对策针对误差来源采取的对策 （1）各控制点均为强制归心的金属墩或砖砌标，井下导线点在隧道管片壁上双层吊篮）各控制点均为强制归心的金属墩或砖砌标，井下导线点在隧道管片壁上双层吊篮 内设置，一层为观测人员站，另一层为经纬仪设站，设站为强制归心，以消除对点误差。内设置，一层为观测人员站，另一层为经纬仪设站，设站为强制归心，以消除对点误差。 （2）为了监测）为了监测424 甲控制点稳定性，并可恢复原有坐标值，同时为保持与原地铁控甲控制点稳定性，并可恢复原有坐标值，同时为保持与原地铁控 制点系统的连贯性，在远离施工区较稳定的建筑物上设置制点系统的连贯性，在远离施工区较稳定的建筑物上设置504、425、431 等三个控等三个控 制点，与制点，与424 甲点构成大地四边形边角控制网（图甲点构成大地四边形边角控制网（图 1） ，按，按城市测量规范城市测量规范三等控制测三等控制测 量精度规格要求进行施测。施测中采用量精度规格要求进行施测。施测中采用 WILD T2 经纬仪测角经纬仪测角 9 测回，用测回，用 DI2002 红外测距红外测距 仪，标称精度（仪，标称精度（1mm+ppmD）作对向测距。）作对向测距。 表表 1 网的精度和网的精度和424 甲坐标变化甲坐标变化 日日 期期 测角中误差（测角中误差（） 最弱边相对中误差最弱边相对中误差 X（m） Y(m) 93.2.11 93.7.6 93.9.16 94.2.17 1.12 1.13 1.54 0.72 1/36 万万 1/28 万万 1/20 万万 1/38 万万 27756.1981 .2000 .1983 .2112 12978.3654 .3848 .3919 .3776 控制点监测安排在盾构机掘进之前、盾构机出洞之前的井下导线最后一次施测之前以控制点监测安排在盾构机掘进之前、盾构机出洞之前的井下导线最后一次施测之前以 及洞门中心坐标施测之前进行。每次复测对及洞门中心坐标施测之前进行。每次复测对504、425、431 所构成的三角形外业成所构成的三角形外业成 果进行分析比较，其固定角不超过果进行分析比较，其固定角不超过1.8 2，测距相对精度不超过 ，测距相对精度不超过 1/8 万，则可用作严万，则可用作严 密的边角网平差推算密的边角网平差推算424 甲坐标。甲坐标。 表表 1 可见，可见，424 甲受建筑物沉降影响，不稳定。甲受建筑物沉降影响，不稳定。X 值最大变化值最大变化 1.31cm，Y 值最大变值最大变 化化 2.65cm，超过设计规定要求，每复测一次后采用复测的新坐标。，超过设计规定要求，每复测一次后采用复测的新坐标。 每次三角网复测，必须对网的另一端控制点每次三角网复测，必须对网的另一端控制点423 作定向联测，测角作定向联测，测角 9 测回，对向测测回，对向测 距。距。 由表由表 2 分析，分析，X 最大差值为最大差值为 0.76cm，Y 最大差值为最大差值为 1.7cm。经分析。经分析 Y 变化与测距有关，变化与测距有关， 对对424 甲甲423 两点方向角影响在规定范围之内，所以两点方向角影响在规定范围之内，所以423 点坐标全部采用初始观测点坐标全部采用初始观测 成果。成果。 表表 2 423 坐标变化坐标变化 日日 期期 X（m） Y（m） 93.2.11 93.7.6 93.9.16 94.2.17 28268.1386 .1441 .1366 .1442 14016.2564 .2407 .2520 .2392 （3）联系测量中，经测试，觇牌与测站相距）联系测量中，经测试，觇牌与测站相距 18m，觇牌中心与仪器中心有，觇牌中心与仪器中心有 23 秒偏秒偏 差。为此，专门加工一种特制觇牌，经检定证明，特制觇牌中心与仪器中心一致。另外，差。为此，专门加工一种特制觇牌，经检定证明，特制觇牌中心与仪器中心一致。另外， 经纬仪基座圆水泡置平精度不能确保照准觇标垂直性，添置了附有长水泡的基座架头，使经纬仪基座圆水泡置平精度不能确保照准觇标垂直性，添置了附有长水泡的基座架头，使 垂直精度得到保证。垂直精度得到保证。 联系测量中，井口测站至井底测站的垂直角大于联系测量中，井口测站至井底测站的垂直角大于 30，经纬仪的旋转轴不垂直而产生，经纬仪的旋转轴不垂直而产生 的水平角误差，可采用长水泡读数，计算后进行角度改正。由于现场条件限制，操作不便，的水平角误差，可采用长水泡读数，计算后进行角度改正。由于现场条件限制，操作不便， 为此在现场进行模拟试验，结果证明，经过附件配置后的这架经纬仪垂直轴垂直关系符合为此在现场进行模拟试验，结果证明，经过附件配置后的这架经纬仪垂直轴垂直关系符合 要求，能满足地铁隧道贯通测量精度。要求，能满足地铁隧道贯通测量精度。 联系测量中，长、短距离的目标照准之比约联系测量中，长、短距离的目标照准之比约 10：1，采用同一方向正倒镜观测法观测，采用同一方向正倒镜观测法观测 联系方向，以减少调焦误差对水平角观测的影响。联系方向，以减少调焦误差对水平角观测的影响。 联系测量中，测站联系测量中，测站- -1 至至 0#点的距离传递使用标称精度为（点的距离传递使用标称精度为（1mm+1ppmD）红外测距）红外测距 仪，减少了因测距误差而引起横向误差增大。仪，减少了因测距误差而引起横向误差增大。 （4）井下导线点是固定在管片顶部双层吊篮按四等导线要求进行测量。优点是精度能）井下导线点是固定在管片顶部双层吊篮按四等导线要求进行测量。优点是精度能 保证，点位不受损坏，掘进施工互不干扰。控制点距离按平曲线半径和竖曲线的坡度而定，保证，点位不受损坏，掘进施工互不干扰。控制点距离按平曲线半径和竖曲线的坡度而定， 一般为一般为 100m 左右。为确保精度，该支导线采用双导线或闭合复测法检查，新吊篮坐标引左右。为确保精度，该支导线采用双导线或闭合复测法检查，新吊篮坐标引 测，也可采用比较稳定的后两吊篮几次坐标平均值，作为起始坐标或起始方位。井下导线测，也可采用比较稳定的后两吊篮几次坐标平均值，作为起始坐标或起始方位。井下导线 可隔站观测，增大导线边长，减少测站数，提高精度。可隔站观测，增大导线边长，减少测站数，提高精度。 隧道贯通横向误差，主要根据坐标值变化大小，针对各类误差来源，采取各种对策，隧道贯通横向误差，主要根据坐标值变化大小，针对各类误差来源，采取各种对策， 取得成效。从上、下行线导线成果数据表分析，经几次重复施测，上行线同一点取得成效。从上、下行线导线成果数据表分析，经几次重复施测，上行线同一点 X 坐标值坐标值 最大误差为最大误差为 1.65cm，下行线同一点，下行线同一点 X 坐标值最大误差为坐标值最大误差为 2.66cm，保证了贯通精度。为盾，保证了贯通精度。为盾 构机的正确推进提供了基础保证。构机的正确推进提供了基础保证。 3 3 竖向贯通测量竖向贯通测量 在每一地铁车站附近都设有地铁二等水准点，按二等精密水准测量要求，引测高程至在每一地铁车站附近都设有地铁二等水准点，按二等精密水准测量要求，引测高程至 沉井口临时点上。地面高程传递至井底，采用悬挂钢尺法（经鉴定后的钢尺）传递至井底沉井口临时点上。地面高程传递至井底，采用悬挂钢尺法（经鉴定后的钢尺）传递至井底 两固定点上，隧道内高程点间距一般在两固定点上，隧道内高程点间距一般在 100m 以内，按三等水准要求施测。以内，按三等水准要求施测。 误差分析及闭合差分配：误差分析及闭合差分配： （1）地面两固定水准点间允许误差）地面两固定水准点间允许误差 mmRM44 1 （R 按按 1km 计算）计算） （2）固定水准点分别引测高程至两井口临时点的允许误差）固定水准点分别引测高程至两井口临时点的允许误差 mmRM424 1 （R 按按 500m 计算）计算） （3）隧道内三等水准偶然中误差）隧道内三等水准偶然中误差 mmM3 3 （R 按按 1km 计算）计算） （4）建设单位要求竖向贯通测量误差）建设单位要求竖向贯通测量误差 mmM25 4 （5）地面高程传递至井底高差中误差为）地面高程传递至井底高差中误差为 mmMMMMM 5 . 24 2 3 2 2 2 1 2 45 因高程传递两井分别进行，则单井高程传递为因高程传递两井分别进行，则单井高程传递为 mmMM 3 . 172/ 55 由于采用悬挂钢尺法高程传递，其中误差不超过由于采用悬挂钢尺法高程传递，其中误差不超过3mm，所以竖向贯通测量精度容易，所以竖向贯通测量精度容易 达到。达到。 4 4 盾构机控制量盾构机控制量 地铁隧道贯通精度包括三维控制测量以及盾构机施工三维控制测量。前者控制测量是地铁隧道贯通精度包括三维控制测量以及盾构机施工三维控制测量。前者控制测量是 基础，其精度直接影响贯通；后者控制测量是依据前者的三维控制坐标，指导控制盾构机基础，其精度直接影响贯通；后者控制测量是依据前者的三维控制坐标，指导控制盾构机 按投计轴线掘进，保证隧道管片安装精度。两者相互依存，是贯通精度的保证。按投计轴线掘进，保证隧道管片安装精度。两者相互依存，是贯通精度的保证。 盾构机在推进过程中，测量人员首要任务是牢牢地掌握盾构机方向，让盾构机沿着设盾构机在推进过程中，测量人员首要任务是牢牢地掌握盾构机方向，让盾构机沿着设 计里程、轴线、高程掘进，并正确进入接收井口的预留门洞。计里程、轴线、高程掘进，并正确进入接收井口的预留门洞。 盾构机在推进过程中，应考虑因旋转对水平偏差的影响，使盾构中心轴线与理论轴线盾构机在推进过程中，应考虑因旋转对水平偏差的影响，使盾构中心轴线与理论轴线 相互一致。盾构机每向前行经的距离全靠千斤顶伸出的行程量。对于直线段和曲线路径都相互一致。盾构机每向前行经的距离全靠千斤顶伸出的行程量。对于直线段和曲线路径都 要导出公式，改正盾构机切口和尾部对理论轴线行径的改正数，因此对盾构机控制测量必要导出公式，改正盾构机切口和尾部对理论轴线行径的改正数，因此对盾构机控制测量必 须采取以下方法和措施：须采取以下方法和措施： 在盾构机顶部中心轴线上，固定一水平前尺和水平后尺，并量取距离（图在盾构机顶部中心轴线上，固定一水平前尺和水平后尺，并量取距离（图 3） ，以控制，以控制 盾构横向偏差。盾构横向偏差。 2.472 1.540 2.538 切切 前前 后后 盾盾 口口 尾尾 图图 3 盾构机顶部测尺布置盾构机顶部测尺布置 盾构推进方向中心轴左方水平尺刻划为红色，右方刻划黑色注记。经纬仪拔角指向水盾构推进方向中心轴左方水平尺刻划为红色，右方刻划黑色注记。经纬仪拔角指向水 平红色，读数为平红色，读数为“+” ，黑色读数为，黑色读数为“” 。 （2）在水平后尺中心固定一根水准尺，尺底指向盾构中心）在水平后尺中心固定一根水准尺，尺底指向盾构中心 3.13m 处引测中心高程。处引测中心高程。 （3）在质构旁腔内悬挂）在质构旁腔内悬挂 1m 长的垂球，指向刻划为长的垂球，指向刻划为 1cm1.74cm 的坡度板。纵向刻的坡度板。纵向刻 划每隔划每隔 1cm 计算切口和盾尾高程；横向刻划计算切口和盾尾高程；横向刻划 1.74cm 表示表示 1 度，计算盾构转角改正数。以度，计算盾构转角改正数。以 上数据根据几何原理，导出下列计算公式：上数据根据几何原理，导出下列计算公式： （1）平面部分）平面部分 转角改正转角改正 后尺 前尺 sin2640 sin2475 为转角，右转为负号，左转为正号。为转角，右转为负号，左转为正号。 设计轴线与推进轴线不平行偏差计算：设计轴线与推进轴线不平行偏差计算： 切口差：切口差：1.605读数差读数差 尾部差：尾部差： 2.648读数差读数差 （2）高程部分）高程部分 令坡度为令坡度为 I，与设计值差为：，与设计值差为： 切口切口=i4.012；盾尾盾尾=i2.538 仰为仰为“+” ，俯为，俯为“” 。 根据该推算公式，控制好盾构机切口和盾尾的平面和高程偏差，推进后每一环管片的根据该推算公式，控制好盾构机切口和盾尾的平面和高程偏差，推进后每一环管片的 偏差必将在精度范围之内。偏差必将在精度范围之内。 地铁常熟路站至陕西南路站区间隧道上行线于地铁常熟路站至陕西南路站区间隧道上行线于 1993 年年 9 月底贯通，下行线于月底贯通，下行线于 1994 年年 4 月中旬贯通。通过验收，其贯通精度是地铁月中旬贯通。通过验收，其贯通精度是地铁 1 号线各区间隧道精度最好的，深受建设单号线各区间隧道精度最好的，深受建设单 位好评。实践证明，地面坐标点传递到井下采用直接传递法，简便高效，只要加强各项技位好评。实践证明，地面坐标点传递到井下采用直接传递法，简便高效，只要加强各项技 术措施，精心作业，定能取得好的成效。同时为今后的地铁隧道贯通测量积累了经验。术措施，精心作业，定能取得好的成效。同时为今后的地铁隧道贯通测量积累了经验。 地铁隧道贯通测量 作者：林正庆 地铁盾构施工中盾构机姿态定位测量的研究地铁盾构施工中盾构机姿态定位测量的研究 摘要:结合南京地铁一号线两个区间段地下隧道贯通的测量实践,简明地介绍了地 铁建设中各种测量过程,并着重对盾构机姿态定位中的测量工作作了深入细致的 研究,阐述了盾构机自动导向系统姿态定位测量的原理和方法,以及如何使用人工 测量的方法来检核自动导向系统的准确性,分析了盾构机姿态定位检测的情况。 关键词:地铁;自动导向系统;盾构 1 概述 随着城市建设的飞速发展,我国在各大城市都开展了地铁建设,为了满足盾 构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于50),必须研究每一步测量工作 所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位 测量四个阶段。 本文主要以南京地铁南北线一期工程的 2 个区间隧道的贯通测量项目为背 景,探讨了地铁隧道施工中盾构机自动导向系统定位测量的功能及原理,并阐述了 如何用棱镜法来检核自动导向系统的准确性。 2 盾构机自动导向系统的组成与功能 现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统,本区间盾构机上的自动导向 系统为德国公司的-系统,主要有以下四部分组成:(1)具有自动照 准目标的全站仪。主要用于测量(水平和垂直的)角度和距离、发射激光束。(2) (电子激光系统),亦称为标板或激光靶板。这是一台智能型传感器, 接受全站仪发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点。坡度和旋转也由 该系统内的倾斜仪测量,偏角由上激光器的入射角确认。固定在盾 构机的机身内,在安装时其位置就确定了,它相对于盾构机轴线的关系和参数就可 以知道。(3)计算机及隧道掘进软件。-软件是自动导向系统的核心,它 从全站仪和等通信设备接受数据,盾构机的位置在该软件中计算,并以数字 和图形的形式显示在计算机的屏幕上,操作系统采用2000,确保用 户操作简便。(4)黄色箱子。它主要给全站仪供电,保证计算机和全站仪之间的通 信和数据传输。 3 盾构机自动导向定位的基本原理 地铁隧道贯通测量中的地下控制导线是一条支导线,它指示着盾构的推进 方向,导线点随着盾构机的推进延伸,导线点通常建立在管片的侧面仪器台上和右 上侧内外架式的吊篮上,仪器采用强制归心(见图 1),为了提高地下导线点的精度, 应尽量减少支导线点,拉长两导线点的距离(但又不能无限制的拉长),并尽可能布 设近乎直伸的导线。一般两导线点的间距宜控制在 150左右。 盾构机自动导向系统的姿态定位主要是依据地下控制导线点来精确确定盾 构机掘进的方向和位置。在掘进中盾构机的自动导向系统是如何定位的呢?它主 要是根据地下控制导线上一个点的坐标(即、)来确定的,这个点就是带 有激光器的全站仪的位置,然后全站仪将依照作为后视方向的另一个地下导线的 控制点来定向,这样就确定了北方向,即方位角。再利用全站仪自动测出的测站与 棱镜之间的距离和方位角,就可以知道棱镜的平面坐标(即、), 利用三角高程测出棱镜的高程值(即)。激光束射向,就可 以测定激光相对于平面的偏角。在入射点之间测得的折射角及入射 角用于测定盾构机相对于隧道设计轴线()的偏角。坡度和旋转直接用安装 在内的倾斜仪测量。这个数据大约每秒钟两次传输至控制用的计算机。通 过全站仪测出的与之间的距离可以提供沿着掘进的盾构机的里程长 度。所有测得的数据由通信电缆传输至计算机,通过软件组合起来用于计算盾构 机轴线上前后两个参考点的精确的空间位置,并与隧道设计轴线()比较,得 出的偏差值显示在屏幕上,这就是盾构机的姿态,在推进时只要控制好姿态,盾构 机就能精确地沿着隧道设计轴线掘进,保证隧道能顺利准确的贯通。 4 盾构机姿态位置的检测和计算 在隧道推进的过程中,必须独立于 系统定期对盾构机的姿态和位 置进行检查。间隔时间取决于隧道的具体情况,在有严重的光折射效应的隧道中, 每次检查之间的间隔时间应该比较短。这主要是由于空气温度差别很大的效应。 论述折射及其效应的题目有大量的文献资料,此处不再详述。在隧道测量时必须 始终考虑这一效应。低估这个问题可能会引起严重的困难,尤其在长隧道中。 我们采用棱镜法来对盾构机的姿态进行检查。在盾构机内有 18 个参考点(8 螺 母),这些点在盾构机构建之前就已经定好位了,它们相对于盾构机的轴线有一定 的参数关系(见表 1),即它们与盾构机的轴线构成局部坐标系(见图 2)。在进行测 量时,