盾构隧道平面控制测量技术

盾构隧道平面控制测量技术一、影响盾构贯通误差的主要来源及应对措施盾构轴线的控制是盾构隧道施工中一项关键技术，精心掌控好盾构的推进轴线，是保证盾构法施工工程质量和隧道顺利贯通的先决条件。盾构隧道内施工控制测量不同于地表建筑物(如房建、桥梁等)的控制测量。在房建、桥梁控制测量工作中，所测成果可在相同时间段内采用不同的测量方法和手段进行检核，能够及时发现所测成果精度高低和正确与否。而隧道控制测量成果的精度，则必须等到全隧贯通后方能得到验证。可以说隧道贯通误差的大小是检验隧道内外控制测量质量精度高低的重要标准之一。 下面就影响盾构隧道贯通误差的几个主要误差来源及其针对几个主要误差来源的解决措施作相应的浅析。 1、影响盾构隧道贯通误差的几个主要来源在盾构法施工的隧道中，影响隧道贯通误差主要来源于以下几个方面：1.1 地面控制测量引起的横向误差； 1.2 盾构始发井与接收井联系测量误差；1.3 盾构始发井与接收井洞门中心测量误差； 1.4 盾构初始姿态的定位测量误差； 1.5 地下导线传递过程中的测量误差。 2、对影响盾构隧道贯通误差来源的解决方案在测量工作的实施中，针对影响盾构隧道贯通误差的几个主要误差来源，除加强和提高测量人员技术熟练程度、使用高精度等级测量仪器外，主要应用了以下几种方法：2.1 合理优化水平控制网，提高地面控制测量精度 对于地面控制测量引起的横向误差，比较有效的方法是对网形进行合理的优化。在工程控制网的技术设计中，首先应考虑的是控制网的精度指标，其次才是网的费用指标。盾构隧道工程的控制网，是由业主提供的。而在业主提供的控制中，由于在布设时和布控后随着周围环境的变化及测量使用的仪器不同等，施工单位在使用业主提供的控制网时，一般都需对网点进行增设加密，形成有利的闭合检核条件，从而保证地面控制网的精度指标。 2.2 使用多种测量方法，减小竖井联系测量误差 盾构始发井和接收井处竖井联系测量，以住因考虑多是短边传递坐标方位角，在规范中联系测量允许误差为20mm。而盾构隧道设计要求隧道的最终贯通误差应为50mm。此时竖井联系测量误差所占整个隧道的贯通误差的比例就比较大。因此，竖井联系测量的精度必须提高，才能更加有利于保证隧道内导线的精度。目前比较有效的方法是在竖井处的联系测量使用红外线铅垂仪竖井投点、吊钢丝测量联系三角形和增设陀螺定向。虽然几种方法的工作量和成本都比短边直接传递要大得多，但几种方法均比短边直接传递的精度要高，更有利于保证隧道内导线传递的精度和隧道最终的贯通技术指标要求。2.3 采用不同的方法，精测盾构隧道洞门钢环中心坐标 关于盾构隧道的始发井和接收井洞门，俗称之为进洞出洞。对于盾构进出洞洞门，目前长三角地区定义为：盾构始发井处洞门为出洞，盾构接收井处洞门为进洞，因其主要是把竖井看作洞而言。其他地区对于隧道进出洞的定义或许有异，在些不作多述。 对于盾构进出洞洞门钢环中心坐标的测量，比较直接的方法是钢环分中法，能较快找出圆心测出洞门中心坐标。还可测量钢环圆弧上多个点的坐标进行拟合求出圆心坐标，用两种测量方法进行对比，既能相互复核测量成果，也可提高洞门中心坐标成果的精度。 2.4 人工测量与自动测量系统比较，精确测出盾构中心首尾坐标 盾构机定位后姿态的测量，最直观的是盾壳分中法。利用盾壳分中法计算盾构中心坐标，由于在盾构的组装过程中，难免有误差的存在，盾壳分中测量归算到盾构中心后必然存在误差。精度较高的方法是在盾构内选择一些特征点进行测量，通过这些特征点与盾构机固定的几何关系，能更精确地求出盾构机中心的首尾坐标，从而提高盾构始发姿态的精度。2.5 设置强制归心标、勤测勤量、增设陀螺定向，确保地下导线的贯通精度 盾构隧道内所有的控制点均采用强制归心标与仪器连接，不仅能减小仪器的对中误差，且提高了测量的工作效率。测量工作来不得半点马虎和松懈，勤测勤量是检验测量成果很重要的一种方法，通过多次对同一导线进行测量，能够及时发现问题解决问题，提高测量成果精度。同时，增设陀螺仪定向，是检验隧道内导线传递精度强有力的措施，陀螺定向虽然增加一定的费用，但通过增设陀螺定向，能更有力保证导线传递的成果精度，提高贯通质量，减小贯通误差，降低施工风险。一、 工程实例对隧道工程的施工控制测量工作，在各种规范中的要求都很多，精度要求也比较高，特别是对盾构隧道及某些特种用途的隧道工程。对工程测量工作提出了较高的要求。对隧道工程而言，洞内控制测量精度的高低就直接影响到隧道贯通的精度。对于地铁隧道工程，由于其多在建筑物、构筑物稠密和地下管网繁多的城市环境中建设，不仅工程测量精度要求高，而且在工程测量方面有其特殊方法和要求。一般地铁线路较长，施工单位众多，施工工艺复杂。在这种情况下既要保证地铁全线贯通，又要严格按照设计要求使地铁设备就位。为保证隧道在允许精度内贯通，我们首先要对洞内控制测量进行设计，在未贯通前对施测的测量精度作相应的精度估算，为保证控制测量精度还要采取相应的测量方案措施。下面就上海市轨道交通2号线东延伸段8B标盾构隧道施工控制测量方法进行浅显的阐述和探析。1、 工程简况上海市轨道交通2号线东延伸段8B标盾构隧道工程，线路总长为3644.876米。其中，上行线全长1815.721米，下行线全长1829.155米，区间隧道平面最小曲线半径450m，最大半径1000m，区间隧道内纵坡最大坡度为25，隧道埋深在5m19m之间。2、 测量工作的重难点2.1 区间隧道线路较长，单线长度均大于1.8KM，属于长大型隧道工程；2.2 业主交桩控制网点位的布设不能满足项目施工控制测量要求；2.3 施工场地狭小，不利于施工控制点的布设延伸；2.4 左右线之间线间距较小，中对中最大间距为19.3m，最小处仅为9.78m。净距最小处只有3.6m。在施工过程中上下行线之间相互对导线稳定性的扰动比较严重。2.5 过旁通道变坡后隧道内湿度增大、能见度低，不利于观测。3、 测量工作主要应对措施和方法3.1 提前做好测量设计及横向贯通精度的估算 在开工前，编制好总体测量方案。测量方案在满足项目工程精度的前提下，还应合理考虑经济性和实用性。 提前做好隧道测量设计及横向贯通精度的估算，方能在工作中的关键点、薄弱环节处进行有效的掌控，从而加强过程控制，应用合理的测量方法，达到提高测量精度的目的。根据新建铁路工程测量规范及地下铁道、轻轨交通工程测量规范等相关规范规定要求：直线隧道长度大于1000m，曲线隧道长度大于500m，均应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计。隧道相邻两洞口间路线长度大于5000m时，应根据高程贯通精度要求进行隧道高程控制测量设计。下面就隧道测量设计及横向贯通精度的估算作简要的概述：3.1.1 、导线测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差，应按下式计算： m=SQR(m2y+ m2yl)式中 my-由于测角误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）myl-由于测距误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）my应按下式计算：my= m*SQR（R2x）/m-由导线环闭合差计算的测角中误差（）Rx-导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各点至贯通面的垂直距离（m）myl应按下式计算：myl = ml/l*SQR（d2y）ml/l-导线边边长相对中误差dy-导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各点至贯通面的投影长度（m）隧道区间平面与地面控制网相对关系图示： 本项目工程总体测量方案中隧道贯通精度的估算为46mm，贯通后实测横向贯通误差：上行线为39mm，下行线为31mm。3.1 加密地面测量控制桩点 根据业主交桩及区间工程特征，合理增设地面控制桩点。下图为增设控制点后与控制网与隧道线路关系示意图： 采取吊钢丝定向法 3.1 强制归心标对中，加测陀螺方位角现场测量控制点主要采取强制归心螺栓对中,有效减小仪器对中误差，提高导线传递精度。聘请有资质的测绘单位，进行陀螺仪定向，检核导线方位角传递精度。 在隧道掘进到距贯通面300500米左右时，上、下行线先后均加测了陀螺方位角，及时有效地检核隧道内导线方位角的精度，检核结果与导线边方位角较差均未大于3秒。3.2 勤测勤量，确保控制数据的真实可靠性为确保施工控制点位数据的真实性、可靠性，隧道内导线一般在一周左右拉通测一次；地上地下联系测量，一般都利用工区半月一次转班测量时间联测一次。遇特殊情况时加强测量复核频率，有力地保证了隧道内施工导线的准确性。3.3 合理安排、选择测量时机为有效减小气候条件对观测精度的影响，提高观测精度，隧道内导线测量一般安排在凌晨4点至早晨9点这段时间进行。 遇天气好，地面地下温差较小，隧道内雾气较淡时，组织突击测量关键点位，有效提高导线点精度。加强通风，为此项目部增设了大功率通风机。一、 结束语对于盾构隧道工程的施工控制测量，在以往众多的隧道工程施工建设中，从测量方案的编制到现场测量工作的实施，都要求隧道测量应采用双导线形式布控。但由于隧道内空间狭小，遇线路曲线半径小大转弯等情况时，不利于导线的延伸。在隧道内布设双导线形式存在一定的难度，增加项目