文档介绍：盾构施工测量技术的研究

摘要:根据地铁施工隧道贯通的要求,并结合广州地铁三号线客大盾构区间施工的具体情况,本文介绍了盾构掘进时的测量方法及措施,特别是对制定测量方案、误差来源分析、地面控制测量、竖井联系测量、盾构隧道内施工测量控制网布设形式、控制点埋设位置、控制点样式及埋设形式、盾构机本身导向系统的使用功能,工作原理及应用进行了阐述;结合盾构机特点研究一套对盾构机自动导向系统测量的准确性进行复核测量,以及对盾构机和管片进行定时姿态测量的方法。
关键词:误差联系测量控制网导向系统
地铁盾构法施工的首要任务之一是保证隧道精确贯通,因此在地下铁道工程测量精度设计中,合理地规定隧道贯通误差及其允许值,是地下铁道测量的一项重要研究任务。而贯通误差主要受地面控制网及地下控制网的影响,下面就在现场施工中遇到的实际情况围绕地面控制及地下控制及先进的测量方法、设备来谈谈影响隧道贯通误差的因素。
1、盾构隧道施工测量误差来源及分配
、盾构隧道施工测量的误差来源
结合盾构施工的特点,地铁隧道贯通测量误差主要来自于以下几个方面:
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、隧道贯通误差限值控制及各阶段对测量误差分配
本工程的允许横向误差不超过±50mm,高程允许误差不超过±50mm,故其相应的中误差为±25mm。

横向贯通误差来源主要由地面控制导线测量误差、近井点联系测量误差,地下延伸导线测量及盾构机本身姿态的定位测量误差等影响因素。其他因素影响较小可以忽略不计。假设各项误差相互独立,则有:
mQ2=mq12+mq22+mq32+mq42
式中:mq1:地面控制测量横向中误差;
mq2:盾构施工竖井联系测量中误差;
mq3:地下导线测量中误差;
mq4:盾构姿态的定位测量中误差;
mQ:隧道平面贯通的横向中误差。
考虑到本工程的实际情况,以及所用测量方法和已建地铁测量工作的实际经验,各种误差对横向贯通精度的影响,采用不等精度分配原则,取值如下:
mq1=n mq2=3n mq3=3n mq4=2n
代入式中得:
mQ=(mq12+mq22+mq32+mq42)1/2=
根据设计要求,本工程允许横向贯通误差为±50mm,则其中误差mQ=±25mm。
n=±25/=±
从而可以求得每道工序的测量中误差:
mq1=± mq2=± mq3=± mq4=±

高程测量的误差计算公式为:
mH2=mh12+mh22+mh32+mh42
式中:mh1:地面高程控制测量中误差;
mh2:竖井传递高程的测量中误差;
mh3:盾构机姿态高程测量中误差;
mh4:由盾构进洞处到隧道贯通处地下水准测量中误差;
mH:区间隧道高程贯通测量中误差。
根据地铁测量的经验,高程测量误差采用不等精度分配取值如下:
mh1=±14mm mh2=±10mm mh3=±10mm mh4=±14mm
代入式中得mH=±〈±25mm
按上述分配,进行平面和高程控制测量,我们只要把握每一环节的误差范围,都能满足本工程区间隧道的贯通测量的精度要求。
2、盾构隧道施工地面控制测量的研究与应用
地面控制测量包括平面控制网测量和高程控制网测量。
、地面平面控制网的布置
盾构机从大塘北端头施工竖井出发在中间风井第一次贯通,再从中间风井出发最终在客村调头断面处贯通,盾构隧道掘进示意图如图1。我们根据业主给的二号线的GPS导线点和一级导线控制网,分别在始发井、中间风井和客村竖井近
图1 盾构隧道掘进示意图
井位置设置我们需要往井下传递的导线点,在始发竖井、中间风井和客村竖井附近各布设4个近井导线点,其中两个点作为坐标起算和起始方向,另两个点作检核方向。
盾构施工导线平面控制网,起算于地铁2号线首级GPS控制网和一级导线控制网,采用规范规定的四等技术要求进行观测。为了提高整条线的贯通精度,我们把大塘站、中间风井、客村站三个近井点的坐标统一纳入到地面坐标系中统一进行平差。
、地面高程控制网的布设研究
为了方便地下盾构隧道施工及地面的变形监测,在线路沿线布设一条二等加密水准线路,采取往返等距二等水准的施测方法观测,往返闭合差不大于8L1/2,(L为单程水准线路长度,以千米计)。
、地面控制测量实施
根据现场情况,在客村~大塘之间利用地铁二号线的GPS和一级精密导线网复测然后再延伸到每个竖井近井点,其布设形式如下图2:
图2 大塘站地面控制网布