地铁施工测量概述5537.pdf

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1、1.1 施工测量 1.1.1 概述 测量是工程施工的眼睛，是确保施工轴线与设计轴线一致的保证。在明挖施工过程中随时监测钻孔桩（连续墙），保证基坑的安全。在矿山法隧道中(联络通道)通过测量保证隧道沿设计中线开挖。盾构机在掘进过程中通过VMT系统进行自动测量，随时监控盾构机所走的线路。及时人工测量管片沉降及偏移，复测VMT系统的准确性和指导施工。盾构每掘进一段距离，必须对隧道测量的测点进行复测。地铁工程的测量又分为施工控制测量、细部放样测量、竣工测量和其它测量等作业。1.1.2 施工测量程序 本标段工程主要是车站、明挖、暗挖、高架桥、路基及盾构区间，施工测量程序见图 13-1施工测量程序框图：图

2、13-1 施工测量程序框图 接收控制点 控制网复测及加密 盾构始发段测量 始发段引点及放样 报监理、业主审核 洞内导线延伸、高程传递 贯通测量 报请业主监理审核 掘进 100-150m、300m，贯通前 150-200m 报监理、业主审核 每掘进100m 复核 报监理、业主审核 1.1.3 施工控制测量 1.1.3.1 地面控制测量（1）平面控制测量 为了提高地铁贯通测量精度，必须认真提高地面控制网的精度，采用适当的测量手段去加强网型的精度，本工程拟采用导线控制或导线与三角测量联合控制形式。采用导线进行布设平面控制网，其优点在于：导线仅需前后二个方向通视，因而易于选点，可降低站标高度且便于组织

3、观测，各条导线边长均可直接观测，测边精度较高，因而导线的纵向误差就相应减小，平差简单。虽然导线测量各导线边方位角的传递误差相应比三角测量大，导致终点横向误差大，采用适当测量手段和方法加强同型精度，控制横向误差。盾构机通过后应联结地下导线网、水准网，并应进行平差，为地铁后续工序-精密铺轨提供具有一定精度和密度的导线点和水准点。各区间段建立平面控制点，必须遵循设 2 个以上平面控制点的原则，以满足控制精度要求。采用“徕卡 TCR 1201+”电子全站仪进行测角、测边（测角精度1,测边精度 2mm+2ppm），施测按地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-2008）和工程测量规范（GB500

4、26-2007）进行，来确保平面贯通测量精度50mm。（2）高程控制测量 高程贯通要比平面贯通容易达到，其贯通精度还受到其测量精度的影响。根据本标段贯通区间长度，地面高程控制测量采用加密网布成环线网，等级为等水准路线。各区间段建立高程控制点，必须遵循设 2 个以上高程控制点的原则，以满足控制精度要求。采用“徕卡 NA2+GPM3”精密水准仪，配备精密铟瓦尺，能满足地下高程贯通测量精度 15mm，总贯通测量精度 25mm。1.1.3.2 联系（定向）测量 在盾构掘进 50m、200m，贯通前 50m、200m时，除利用始发段底板上预先测设的控制点引设导线外，还要通过始发井或出碴井进行竖井联系测量

5、，使地面控制点与洞内控制点保持统一并在允许范围内。（1）平面联系测量 地铁贯通测量中，定向精度对整个地铁区间贯通起着决定性的作用。要做好平面联系测量，首先需建立与地面统一的地下控制坐标系，为了建立地面、地下统一的坐标系统，通过联系（定向）测量方法，由地面传递到地下，进一步求得井下导线起算边（起始边）的坐标方位角及井下导线起算点的平面坐标。整个掘进过程分阶段性进行三次以上定向测量。用全站仪做边角测量，测出 L1、L2、L3、L4、L5、L6 的边长及1、2、3、4、5、6、7 的角度，再结合控制点 C的坐标推算出 Z1、Z2、Z3三点的坐标。以Z1Z2、Z3Z2 为起始边作为隧道推进的起始数据。

6、竖井投点采用 NL 垂准仪进行，该仪器标称精度为 1：200000，投点时独立进行，每点共投三次，或按 0、90、180、270 四个方向投四点，边长2.5mm，取其重心为最后位置。投点误差0.5mm。陀螺经纬仪定向，井上陀螺定向边为精密导线边，井下定向边为靠近竖井长度大于 50m 的导线边，仪器采用 GAK1+T2陀螺经纬仪，标称精度 20。每条定向边两端点上独立定向各一次为一测回，半测回连续跟踪 5 个逆转点读数。先在井上定向边测定 1 测回，接着在井下定向边测定两测回，最后在井上定向边测定一测回。每条边的陀螺方位角采用两测回的平均值。如图 13-2 陀螺经纬仪竖井定向示意图。（2）高程传

7、递 通过工作井传递高程，将井上水准点的高程传递到井下水准点，采用精密水陀螺法坐标传递示意图地面导线2BC1线3T14井下导线F1垂重线T重垂F5Z16Z37Z2Dl6l1l2l3l4l5图 13-2 陀螺经纬仪竖井定向示意 准仪。经竖井向下传递高程采用悬吊钢尺（检定合格），井上、井下两台水准仪同时观测读数，读数时为避免读数误差，进行读数三次，每次错动 3 5cm以便检核；高程传递独立进行 3次（三次置镜），当 3次所测高差较差3mm时取其均值作为该次高程传递的成果。整个掘进过程中共进行 3 次高程联系测量。如图13-3高程传递示意图。图 13-3 高程传递示意图 1.1.3.3 地下控制测量（

8、1）地下平面控制测量 根据我公司的贯通测量经验，地下平面控制网精度受隧道内光线黯淡、通视困难，以及气流和旁折光等因素的影响较大，对测角和测边精度影响甚大。地下控制网采用导线网布设，其优点是：图形简单，测角少，量边精度高（用全站仪测角、量边），平差工作量小，精度较高。当导线采用等边直伸布设时，精度还可以提高。测角时，照准前后目标，望远镜可以不调焦或少调焦来提高测角精度。同时，导线点的减少，导致相应测角数的减少，最终导线控制精度显著提高。测角站数多，误差必然大，而地下控制网精度就会下降，因此尽可能布设地下导线作为平面控制。地下导线点设在控制观测台上，控制观测台均布设在隧道上弦空间，以防受到碰撞而损

9、坏。严格按照归化放样法，设置在设计轴线上，随着盾构向前掘进，对整个己经成型的隧道有直观评价。地下导线点随着盾构的掘进不断的向前延伸，具体操作按地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-2008）进行。（2）地下高程控制 地下高程控制测量等级比地上高程测量等级低一级，但仪器和测量方法仍按地上同等级进行，地下高程控制点可共用同一个导线点，即在导线点上焊螺帽以作为地下高程控制点用。其延伸情况同导线点一样。1.1.4 施工放样 本标段施工放样主要是明挖法围护结构定位、暗挖法（联络通道）隧道中线及轮廓、盾构隧道的施工导向、管片控制和各结构定位等测量作业。1.1.4.1 明挖、暗挖施工放样 利用水准

10、仪、全站仪对盾构井及轨排井的围护结构、竖井位置按照图纸进行放样，做到符合图纸要求。利用全站仪定出暗挖隧道（联络通道）施工的横断面轮廓以及中点，指导暗挖隧道（联络通道）施工。1.1.4.2 隧道掘进控制 盾构隧道掘进过程中，正确控制盾构机的姿态尤为重要，施工中应使其严格按照设计的线路向前掘进。要进行掘进控制必须进行以下项目测量：（1）测量盾构机位置（盾构机相对于线路的位置）；（2）测量盾构机的姿态（相对于倾斜角，上下偏移和左右偏向盾构机的位置）；（3）盾构机的掘进方向有上下和左右影响的几个方面是：土壤的阻力，推进的操作，机器的特性，土层的变化，管片的刚度等。尤其是在始发掘进阶段或在软粘土层中，机

11、器容易以“低头”的姿态向前掘进。这种现象一经发现应立即把机器的位置作相应调整，因为调整晚了可能会造成向上进行过多的方向调整并造成盾尾间隙不够，导致管片安装困难并于推进过程中发生管片破损现象。1.1.4.3 VMT 盾构机导向系统简介（1）导向系统是为了最大限度地把控制点位置信息提供给盾构机掘进系统，指导盾构司机进行操作。导向系统自动确定准确的三维空间位置和盾构机的开挖方向，并向司机提供盾构机离设计中心线的偏差。投影路径显示器（选用件）将偏离的盾构机调回设计中心线的最佳路线提供给司机。（2）盾构机的位置和开挖方向的控制，是通过控制盾构机的至少两个控制位置及倾斜和转动角度来完成的，其控制点为安装在

12、盾构机前部的两块棱镜，其相对于盾构机轴心线和局部坐标系的精确位置在组装盾构机时一次确定下来。（3）盾构机转动和倾斜的角度是通过安装在盾构机内部的双轴倾斜仪精确测量得出，并进行控制和随时调整。盾构机导向系统布置图见图 13-4VMT系统布置图。盾构机掘进控制机理为：在安装过程中通过人工测定预先确定好坐标的参考点（9）来定向经纬仪（1），并将测量基准资料输入系统电脑（2），再通过固定好位置和方向的机动经纬仪（1）自动测量盾构机里面的两块棱镜，通过标准勘测方法（系统附加功能）确定出经纬仪新的位置，进而得出盾构机姿态。图 13-4 VMT系统布置图 1：机动经纬仪、2：计算机、3：为间隙测量（选用）、

13、4：推进油缸数据传输（选用）5：倾斜与转动双轴倾斜计、6：安装在盾构机上的棱镜、7：系列数据传输（选用）8：办公室电脑（选用）、9：远程棱镜、10：无线电子连接（4）通过已定向的经纬仪测量斜距及水平和垂直角度得出盾构机两块棱镜的地球坐标。由于盾构机局部坐标系中两棱镜的位置在组装盾构机时已确定，而且盾构机转动和倾斜的角度可随时调出，进而盾构机上任意点（如：刀盘中心）在三维空间中的位置都可以计算出来。地球坐标系中的设计中心线是已知的并预先输入系统电脑，因此，盾构机相对中心线水平和垂直方向的偏差以及盾构机方位经过计算模拟以图形方式显示于液晶屏上。根据需要，可计算出投影路径并且将偏离的盾构机调回设计中

14、心线的最佳路线显示出来，计算时需考虑一些参数如最小转弯半径或与预制衬砌管片几何图形有关的参数的影响。（5）经纬仪上的远程棱镜进行定向经纬仪，能够测出自动联机检测经纬仪固定点移动造成的潜在误差。因为经纬仪通常安装在盾构机后面约 25 至 300m处刚开挖的可能不稳定的隧道壁上，所以经纬仪移动的可能性很高，盾构机导向系统通过定期测量远程棱镜检查经纬仪固定点的稳定性情况，一旦发生移动随即警示司机。其误差监测频率可根据需要进行调整。1.1.5 竣工测量（1）平面贯通测量，在隧道贯通面处即盾构调头或吊出位置，采用坐标法从始发井口向到达处测定贯通点坐标，并归算到预留洞口的断面和中线上，求得横向贯通误差和纵

15、向贯通误差进行评定。其标准见下表。（2）高程贯通测量，用水准仪从两端测定贯通点的高程，其互差即为竖向贯通误差，评定标准见表 13-1。（3）隧道贯通后，地下导线由支导线经与另一端基线边联测变成了附合导线，支水准变成了附合水准，当闭合差不超过限差规定时，进行平差计算。表 13-1 城市地下铁道平面与高程贯通误差限差表 项目 误差 地 面 控 制 测 量 联系测量 地 下 控 制 测 量 总 贯 通 中 误 差 横向贯通中误差 25mm 20mm 30mm 50mm 纵向贯通中误差 L 1000 竖向贯通中误差 15mm 9mm 15mm 25mm（4）按导线点平差后的坐标值调整线路中线点，调整后再进行中线点的检测，高程应用平差后的成果。（5）隧道贯通后导线平差的新成果作为净空测量、调整中线、测设铺轨基标及进行变形监测的起始数据。（6）在隧道施工和测量全过程中始终坚持“质量第一，优质服务”的原则，建立健全质量保证体系；为确保本工程质量、工期、将实行目标管理；确保测量全过程严格按照测量规范、规程的技术规定及方案实施，及时进行复测，指导和解决测量难题，确保测量工作万无一失。