隧道測量總結(jié)

帖]隧道測量總結(jié)

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上中隧道工程南線隧道經(jīng)過幾個(gè)月緊鑼密鼓的施工已經(jīng)順利穿越黃浦

江，正朝著接收井挺進(jìn)。為了能使隧道順利貫通還有許多障礙及難關(guān)，如穿越多層民房、地下管線及準(zhǔn)確進(jìn)洞都是對(duì)我們考驗(yàn)。

測量工作的重要性是不可忽視的。從工程開始的圍擋，地面基礎(chǔ)設(shè)施的施工，盾構(gòu)的出洞進(jìn)洞，直至工程的竣工驗(yàn)收都有著測量工作人員的汗水結(jié)晶，更是智慧與科學(xué)的體現(xiàn)。隧道測量的誤差主要由地面控制、聯(lián)系測量、地下控制及盾構(gòu)儀的精度四方面構(gòu)成。為了減少誤差確保貫通，我們做了大量的工作�，F(xiàn)對(duì)前期測量工作進(jìn)行回顧總結(jié)，以更好地做好下一步工作。一控制測量

隧道施工在公路、鐵路施工中都是一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于長隧道或曲線隧道，確保盾構(gòu)推進(jìn)能沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)及全線貫通，主要取決于控制測量、聯(lián)系測量和地下控制測量。1．地面控制測量

地面控制測量誤差對(duì)地下橫向貫通誤差的影響較為復(fù)雜，主要控制其測量終點(diǎn)橫向點(diǎn)位誤差即終點(diǎn)的橫向位移。這是盾構(gòu)機(jī)能否順利進(jìn)洞的關(guān)鍵因素之一。終點(diǎn)的橫向點(diǎn)誤差是由測角誤差和邊長誤差的共同影響所產(chǎn)生。開工前由業(yè)主提供地面控制網(wǎng)。我們嚴(yán)格按照要求對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行3個(gè)月一次的復(fù)測，保證其點(diǎn)位的穩(wěn)定。平面控制我們選用了Leica的TCR1201進(jìn)行觀測，此儀器為一秒級(jí)，其相對(duì)精度均符合規(guī)范。在盾構(gòu)推進(jìn)前項(xiàng)經(jīng)部還委托有專業(yè)資質(zhì)的第三方采用二等GPS測量，對(duì)平面控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測以確保精度。

高程控制我們也按規(guī)范進(jìn)行聯(lián)測，選用Leica的NA2水準(zhǔn)儀加平行玻璃板，使精度達(dá)到0.1毫米。同樣在盾構(gòu)推進(jìn)前項(xiàng)經(jīng)部還委托有專業(yè)資質(zhì)的第三方采用二等水準(zhǔn)及跨河水準(zhǔn)測量，對(duì)高程控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測以確保精度來有效地控制隧道高程貫通誤差。

2．聯(lián)系測量

在隧道施工中為了保證隧道正確貫通，就必須將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、方向及高程，經(jīng)由豎井傳遞到地下。這個(gè)傳遞工作稱為豎井聯(lián)系測量，是聯(lián)系測量中常用地一種。坐標(biāo)與方向地傳遞又稱為定向測量，通過定向測量，使地下平面控制網(wǎng)與地面上有統(tǒng)一地坐標(biāo)系統(tǒng)。而高程傳遞則使地下高程系統(tǒng)獲得與地面統(tǒng)一地起算數(shù)據(jù)。提高測量精度及分析測量誤差

通常我們可采用附和或閉合路線來完成這項(xiàng)工作。定向工作可分為幾何和物理方法。但隧道測量是工程測量中很特殊的一個(gè)部分，由于受條件的限制無法按常規(guī)的方法。我們公司在高級(jí)工程師（教授級(jí)）的主持下，經(jīng)過無數(shù)次的深化，確立了運(yùn)用幾何法進(jìn)行定向測量（聯(lián)系三角形測量）的方法將地面控制點(diǎn)傳遞到地下。實(shí)踐證明，幾何法定向成本低、收斂快、可靠性強(qiáng)、不受施工影響，施工企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上容易承受。根據(jù)幾何學(xué)原理通常情況下在豎井內(nèi)投放兩根鋼絲與井上測站沿軸線布置成狹長三角形，鋼絲下掛重錘，使其構(gòu)成鉛垂。建立豎直面，在該面上兩垂線間任意兩點(diǎn)連線的方位角均相等，同一垂線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)也都相等。測量是一份責(zé)任心相當(dāng)重的工作，每個(gè)測量人員對(duì)自己都是嚴(yán)格要求，考慮問題相當(dāng)?shù)膰?yán)密謹(jǐn)慎，顧由唐工倡議由原有懸掛兩根鋼絲的基礎(chǔ)上增加一根。使之組成兩個(gè)聯(lián)系三角形，以提高精度又能校核成果。對(duì)于三跟鋼絲的布置也有相當(dāng)?shù)闹v究兩根鋼絲與儀器的夾角不能超過2度，這樣在平差過程中可以減少計(jì)算角的誤差。定向懸掛高強(qiáng)度的鋼絲（0.3mm），并吊以重錘拉直鋼絲，由于定向測量有4－5個(gè)方向、9個(gè)測回且需井上井下同時(shí)進(jìn)行，將地面和地下連成一個(gè)整體，形成一個(gè)系統(tǒng)。難度較高，故重錘需置于油桶中，是其更為穩(wěn)定不易晃動(dòng)同時(shí)又可減輕鋼絲的壓力。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及隧道長度及施工要求，我們我們已經(jīng)將傳統(tǒng)定向中用鋼尺人工量邊改為全站儀無棱鏡測距。使每條邊的精度達(dá)到0.1mm,大大高于限差≤2mm的規(guī)范要求。同時(shí)我們準(zhǔn)備每條隧道施工期間安排三次定向測量。定向測量由總公司唐震華高級(jí)工程師把關(guān)，并有多名技師現(xiàn)場參與，現(xiàn)已完成了二次。結(jié)果比較滿意。各方面的誤差均小于規(guī)范要求。

高程控制點(diǎn)我們采用高程傳遞的方法將地面控制點(diǎn)傳遞至地下，這也就是所說的高程導(dǎo)入法。在進(jìn)行高程傳遞前，必須對(duì)地面上的起始水準(zhǔn)點(diǎn)的高程進(jìn)行核對(duì)。在井上井下設(shè)置兩架水準(zhǔn)儀，鋼尺懸掛在固定支架上，下端懸掛重量為10kg的重錘。由地面上的水準(zhǔn)儀在起始水準(zhǔn)點(diǎn)的水準(zhǔn)尺上讀書a,鋼尺的讀數(shù)為β1。井下水準(zhǔn)儀的鋼尺讀數(shù)為β2，而井下水準(zhǔn)點(diǎn)的讀數(shù)為b。井下水準(zhǔn)點(diǎn)的高程HB可用一下公式計(jì)算：HB=HA+a-[(β1-β2)+△t+△l]－b式中：△t為鋼尺的溫度改正△l為尺長改正

HA為井上水準(zhǔn)點(diǎn)的高程

在經(jīng)過3次同樣的高程傳遞后，才可以確定井下水準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定，有沒有受到豎井和隧道自身沉降的影響。同時(shí)不同儀器所求得的井下水準(zhǔn)點(diǎn)高程不同，一般高程的不符值不應(yīng)超

過2mm.3．地下控制

地下控制測量包括導(dǎo)線及高程測量。地下導(dǎo)線測量的目的是以必要的精度，按照與地面控制測量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。建立足以確保盾構(gòu)順利進(jìn)洞的井下控制系統(tǒng)，為盾夠姿態(tài)的測定提供依據(jù)。由于隧道內(nèi)沒有足夠的空間無法隨意布設(shè)導(dǎo)線，只能以支導(dǎo)線形式向前延伸。然而支導(dǎo)線精度較差，勢必造成較大的誤差，所以我們采用工作量較大的雙導(dǎo)線測量，以提高精度，是保證隧道的貫通的較佳方法。導(dǎo)線點(diǎn)通常設(shè)在隧道襯砌的上弦位置，其位置相對(duì)穩(wěn)定不易受到外來因素的影響。但是由于上中路隧道目前是世界第一大直徑隧道，考慮到安全及施工問題，我們將導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)在腰部，僅保留靠近井口的兩個(gè)觀測臺(tái)。用以定向后的數(shù)據(jù)比較。井下導(dǎo)線復(fù)測不少于三次。測角、測距選用的儀器為一秒級(jí)的全站儀，用全圓法測角、用往返正倒鏡測距，測回?cái)?shù)不少于4次。

地下水準(zhǔn)測量的目的同樣也是為了建立一個(gè)與地面統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，作為隧道施工中路面鋪設(shè)、中板放樣之用，當(dāng)然主要目的也是為了隧道貫通做好保障。高程測量均為支水準(zhǔn)線路，因而需要用往返觀測及多次觀測進(jìn)行檢核。由于坡度較大使測站增加，故工作量比較大。為確保盾構(gòu)測量使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，我們幾乎每二天要測一次水準(zhǔn)。大直徑隧道增加了空間，但也給我們測量增加了難度，習(xí)慣的測量位置都在隧道頂部，自動(dòng)測量系統(tǒng)又限制我們只能在車架上完成一系列測量工作，導(dǎo)線及高程都需要在車架的行架上進(jìn)行空中接力。我們使用LeicaNA2水準(zhǔn)儀，采用懸掛鋼尺的方法將控制點(diǎn)高程連接至儀器臺(tái)面上，保證了盾構(gòu)高程沿著設(shè)計(jì)軸線掘進(jìn)。二．盾構(gòu)儀安裝

所謂盾夠儀就是盾夠測量的標(biāo)志。盾夠在掘進(jìn)時(shí)，在土層中的姿態(tài)必須通過測量的方法來測定。不管是我們傳統(tǒng)的人工測量還是先進(jìn)的自動(dòng)測量系統(tǒng)都需要在盾構(gòu)機(jī)上作一個(gè)標(biāo)記，使我們的儀器可以清楚的看到它。自動(dòng)測量系統(tǒng)的標(biāo)志安裝在盾構(gòu)中心的上方，其標(biāo)志有一個(gè)棱鏡及一個(gè)光靶組成，稍后在自動(dòng)測量系統(tǒng)中將結(jié)合其他功能做詳細(xì)的介紹。雖然我們所用是當(dāng)今世界最大的，設(shè)備最為齊全的TBM。有利必有弊，對(duì)于我們測量可以利用的空間并不寬敞。理論上說盾構(gòu)儀的前靶后靶的距離應(yīng)盡量的拉長，這樣就提高了反算到切口和盾尾的精度。同時(shí)前靶后靶的位置盡量應(yīng)該靠近盾構(gòu)的中心，這樣收到盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的影響較小。進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)內(nèi)標(biāo)志的安裝，對(duì)盾構(gòu)起始姿態(tài)的測量十分重要。貫通測量影響精度的誤差一部分來自于標(biāo)志安裝是否正確。所以在掘進(jìn)前測量的頭等大事就是正確地測好盾

構(gòu)機(jī)的起始姿態(tài)。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)主體結(jié)構(gòu)完全焊接安裝完成，靜止在基座上時(shí)，通過垂吊麻線求出盾構(gòu)切口及盾尾的外殼兩端地象限點(diǎn)，實(shí)測其坐標(biāo)。然后將切口兩端象限點(diǎn)坐標(biāo)與盾尾兩端象限點(diǎn)坐標(biāo)的平均線作為盾構(gòu)機(jī)的平面中心線，同時(shí)求出盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)角。然后實(shí)測切口與盾尾頂和底的高程求出盾構(gòu)的高程中心線，以及盾構(gòu)靜止?fàn)顟B(tài)的坡度。在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)選擇合適的位置安裝姿態(tài)測量標(biāo)志，由于盾構(gòu)機(jī)中心部位已被自動(dòng)測量系統(tǒng)占據(jù)，因此我們只能安裝在盡可能靠近中心線的位置，與此同時(shí)只能將后靶加長至千斤頂頂塊的后部，使前后靶距離增加至兩米。為了避免標(biāo)志被破壞或變動(dòng)，同時(shí)也可以進(jìn)行校核，安裝了三個(gè)標(biāo)志，通常情況下使用兩個(gè)，一個(gè)備用。接著按實(shí)測的靜止盾構(gòu)坡度及轉(zhuǎn)角安裝坡度板（如圖）

坡度板的垂線距離同樣要求盡可能的放長，以消除坡度板的誤差。同時(shí)我們打破常規(guī)，淘汰了原有通過環(huán)號(hào)累積來求得盾構(gòu)里程的做法，

在標(biāo)志上安裝棱鏡（如圖）通過實(shí)測坐標(biāo)反算切口及盾尾的里程，同時(shí)通過這一里程更為準(zhǔn)確的判斷盾構(gòu)的偏離值。但是，隨著精度的提高，井下測量人員的素質(zhì)也需要相應(yīng)的提高。采用這種新的標(biāo)志后，人工測量必須能夠熟練操作全站儀，所以對(duì)測量人員又是一種挑戰(zhàn)。

三．盾構(gòu)及管片姿態(tài)的測定

在隧道施工過程中，測量人員的主要任務(wù)是隨時(shí)確定盾構(gòu)的掘進(jìn)方向。雖然現(xiàn)在我們有自動(dòng)測量系統(tǒng)，人工測量還是一種讓人較為放心的方法，畢竟在我們隧道施工過程中得到了廣泛和長久的使用，而且效果顯著。人工測量還是每天擔(dān)當(dāng)著復(fù)合自動(dòng)系統(tǒng)的重任。利用安放在控制臺(tái)上的儀器測量盾構(gòu)前后靶的坐標(biāo)。特別要提的是控制臺(tái)上所使用的是可以消除對(duì)中誤差的強(qiáng)制對(duì)中盤，以前的強(qiáng)制對(duì)中盤是通過插入銅螺絲來固定，但是隨著現(xiàn)在儀器摩擦制動(dòng)運(yùn)用的增多，銅螺絲與孔之間存在間隙，所以使用銅螺絲固定并不理想。因此我們采用了螺紋式的強(qiáng)制對(duì)中盤，將螺絲焊接在對(duì)中盤上，基本消除了對(duì)中誤差。在得到切口盾尾坐標(biāo)后，反算盾構(gòu)的位置也就是求出里程。對(duì)于盾構(gòu)平面來說通常都會(huì)經(jīng)過直線－緩和曲線－圓曲線－緩和曲線－直線這一過程，因此里程的判斷相當(dāng)重要。

直線段中計(jì)算偏離值公式：(aX＋bY＋c)÷√(a2+b2)

緩和曲線段中計(jì)算偏離值公式：L3÷(6RL0)-L7÷(336R3LO3)圓曲線段中計(jì)算偏離值公式：R-√(△X2＋△Y2)

由于隧道的坡度盾構(gòu)的直徑較大，在盾構(gòu)的長度上需要用坡度加以改正，這在以前的地鐵盾構(gòu)中是可以忽略不計(jì)的，同樣轉(zhuǎn)角改正也是不可忽視的，盾構(gòu)標(biāo)志高出盾構(gòu)中心將近六米，盾構(gòu)每旋轉(zhuǎn)一分就會(huì)有Xmm差值。坡度、轉(zhuǎn)角及盾構(gòu)總長的改正使盾構(gòu)姿態(tài)測定能有較高的精度（小于5mm）。有了正確的里程后，用實(shí)際坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較就可以得出盾構(gòu)得偏差值。在直線、緩和曲線、圓曲線得計(jì)算方法都有所不同。

高程偏離的測定，是利用觀測臺(tái)的高程加上盾構(gòu)轉(zhuǎn)角改正后的標(biāo)高歸算前靶處盾構(gòu)的中心高程。然后通過盾構(gòu)實(shí)際坡度歸算切口中心標(biāo)高及盾尾中心標(biāo)高，同樣通過里程算出設(shè)計(jì)高程與實(shí)際高程比較得出差值即偏離值。

管片中心偏值是實(shí)量管片成環(huán)后管片四周與盾殼的間隙加上根據(jù)測定的盾構(gòu)姿態(tài)按幾何尺寸與定分比數(shù)字公式導(dǎo)出推算管片拼裝位置的偏離值。使用公式：（L-S）÷L×B+S÷L×A+X(Y)÷2L－盾構(gòu)總長

S－管片前沿至盾尾距離A－實(shí)測盾構(gòu)切口偏離值B－實(shí)測盾構(gòu)盾尾偏離值

X－為管片與盾殼左右兩側(cè)的間隙之差Y－為管片與盾殼下上兩側(cè)的間隙之差

在測定盾構(gòu)偏離值時(shí)需要運(yùn)動(dòng)大量的計(jì)算，為了不影響施工進(jìn)度，我們使用攜帶方便的CASICfx-4800,SHARPPCE500計(jì)算機(jī)，運(yùn)用Q-BASIC語言編寫計(jì)算程序來完成，避免了人為的失誤。五．自動(dòng)測量系統(tǒng)

南線隧道大型盾構(gòu)機(jī)的測量原先完全采用法國PYXIS系統(tǒng)。如何使PYXIS系統(tǒng)在我們上中路隧道工程中順利應(yīng)用，上中項(xiàng)經(jīng)部領(lǐng)導(dǎo)著實(shí)花了大力氣。丁志誠經(jīng)理更是運(yùn)籌帷幄，得知香港落馬州地鐵盾構(gòu)運(yùn)用的也是PYXIS系統(tǒng)，早在工程的初期就已經(jīng)派測量人員赴香港地鐵工地學(xué)習(xí)。雖然落馬州地鐵盾構(gòu)已經(jīng)拆除，不能進(jìn)行實(shí)地的勘察，但還是在香港測量工程師那里了解到許多關(guān)于PYXIS系統(tǒng)情況，并對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)過程中的使用與維護(hù)有了較為

清晰的概念。結(jié)合后期法國人的說明和講解，使盾構(gòu)推進(jìn)前PYXIS系統(tǒng)的安裝調(diào)試進(jìn)行的非常順利。

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行及一系列PYXIS的界面操作，我們覺得這套系統(tǒng)能與瑞士（VMT）、英國（ZED）相媲美，給我們耳目一新的感覺，其功能強(qiáng)大，所有測量數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和反饋及一些盾構(gòu)的參數(shù)設(shè)定、管片拼裝選型等都能簡便的操作于界面上。

針對(duì)這套測量系統(tǒng)方面，我們認(rèn)為可以再增加適當(dāng)?shù)臏y量距離，頻繁的轉(zhuǎn)站會(huì)使系統(tǒng)不能發(fā)揮其最大功能，而我們的導(dǎo)線轉(zhuǎn)站的累計(jì)誤差也會(huì)相應(yīng)增大。另一方面，激光器的選型應(yīng)與全站儀配套，其功率要大型號(hào)的，盡量減少對(duì)其的調(diào)節(jié)使之增加使用壽命。

總之，地下測量的工作項(xiàng)目較多，每天都在進(jìn)行。盾構(gòu)姿態(tài)測量更是受到領(lǐng)導(dǎo)重視。的確，盾構(gòu)的姿態(tài)直接關(guān)系到隧道施工的進(jìn)度和質(zhì)量。所以盾構(gòu)姿態(tài)測量我們淘汰了以前一貫使用的普通經(jīng)緯儀，而使用全站儀測量，使盾構(gòu)里程的精度大大提高，那么偏差值的準(zhǔn)確性也更高了�？梢约皶r(shí)準(zhǔn)確地反映出盾構(gòu)機(jī)的趨勢。

為了更詳細(xì)地了解隧道的變形情況，我們對(duì)管片的橫徑、管頂?shù)某两颠M(jìn)行監(jiān)測，橫徑通常是五環(huán)一點(diǎn)，每一點(diǎn)測三次（盾尾、一號(hào)車架后、二號(hào)車架后），如數(shù)據(jù)變化大，我們會(huì)在管片離開車架后運(yùn)用對(duì)邊測量進(jìn)行監(jiān)測，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確及時(shí)和完整。與此同時(shí)管頂?shù)某两狄彩俏覀兊囊粋�(gè)重要工作，受車架的限制，測點(diǎn)只能布置在管片的頂部，5環(huán)一點(diǎn)，特殊時(shí)期會(huì)增至兩環(huán)一點(diǎn)，測量次數(shù)有24次不等。當(dāng)盾構(gòu)穿越黃浦江底時(shí)，覆土不足九米，我們及時(shí)增加了測量次數(shù)。對(duì)于管頂?shù)某两迪喈?dāng)?shù)拿舾�，管頂�(shù)某两挡�沒有規(guī)律，有時(shí)上浮有時(shí)沉降。所以針對(duì)不同的情況我們會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足各方面的需要。

由于隧道施工采用錯(cuò)縫拼裝，管片的旋轉(zhuǎn)是行業(yè)中公認(rèn)的難點(diǎn)。需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)的糾正，我們每五環(huán)設(shè)一點(diǎn)測量，當(dāng)旋轉(zhuǎn)度過大時(shí)，就要及時(shí)的向有關(guān)人員反映，以幫助現(xiàn)場施工員和拼裝工及時(shí)的糾正管片的位置，滿足設(shè)計(jì)要求。

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隧道測量總結(jié)

上中隧道工程南線隧道經(jīng)過幾個(gè)月緊鑼密鼓的施工已經(jīng)順利穿越黃浦江，正朝著接收井挺進(jìn)。為了能使隧道順利貫通還有許多障礙及難關(guān)，如穿越多層民房、地下管線及準(zhǔn)確進(jìn)洞

都是對(duì)我們考驗(yàn)。

測量工作的重要性是不可忽視的。從工程開始的圍擋，地面基礎(chǔ)設(shè)施的施工，盾構(gòu)的出洞進(jìn)洞，直至工程的竣工驗(yàn)收都有著測量工作人員的汗水結(jié)晶，更是智慧與科學(xué)的體現(xiàn)。隧道測量的誤差主要由地面控制、聯(lián)系測量、地下控制及盾構(gòu)儀的精度四方面構(gòu)成。為了減少誤差確保貫通，我們做了大量的工作�，F(xiàn)對(duì)前期測量工作進(jìn)行回顧總結(jié)，以更好地做好下

一步工作。

一控制測量

隧道施工在公路、鐵路施工中都是一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于長隧道或曲線隧道，確保盾構(gòu)推進(jìn)能沿著

設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)及全線貫通，主要取決于控制測量、聯(lián)系測量和地下控制測量。

1．地面控制測量

地面控制測量誤差對(duì)地下橫向貫通誤差的影響較為復(fù)雜，主要控制其測量終點(diǎn)橫向點(diǎn)位誤差即終點(diǎn)的橫向位移。這是盾構(gòu)機(jī)能否順利進(jìn)洞的關(guān)鍵因素之一。終點(diǎn)的橫向點(diǎn)誤差是由測角誤差和邊長誤差的共同影響所產(chǎn)生。開工前由業(yè)主提供地面控制網(wǎng)。我們嚴(yán)格按照要求對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行3個(gè)月一次的復(fù)測，保證其點(diǎn)位的穩(wěn)定。平面控制我們選用了Leica的TCR1201進(jìn)行觀測，此儀器為一秒級(jí)，其相對(duì)精度均符合規(guī)范。在盾構(gòu)推進(jìn)前項(xiàng)經(jīng)部還委托有專業(yè)資

質(zhì)的第三方采用二等GPS測量，對(duì)平面控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測以確保精度。

高程控制我們也按規(guī)范進(jìn)行聯(lián)測，選用Leica的NA2水準(zhǔn)儀加平行玻璃板，使精度達(dá)到0.1毫米。同樣在盾構(gòu)推進(jìn)前項(xiàng)經(jīng)部還委托有專業(yè)資質(zhì)的第三方采用二等水準(zhǔn)及跨河水準(zhǔn)測量，

對(duì)高程控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測以確保精度來有效地控制隧道高程貫通誤差。

2．聯(lián)系測量

在隧道施工中為了保證隧道正確貫通，就必須將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、方向及高程，經(jīng)由豎井傳遞到地下。這個(gè)傳遞工作稱為豎井聯(lián)系測量，是聯(lián)系測量中常用地一種。坐標(biāo)與方向地傳遞又稱為定向測量，通過定向測量，使地下平面控制網(wǎng)與地面上有統(tǒng)一地坐標(biāo)系統(tǒng)。而高程傳遞則使地下高程系統(tǒng)獲得與地面統(tǒng)一地起算數(shù)據(jù)。提高測量精度及分析測量誤差通常我們可采用附和或閉合路線來完成這項(xiàng)工作。定向工作可分為幾何和物理方法。但隧道測量是工程測量中很特殊的一個(gè)部分，由于受條件的限制無法按常規(guī)的方法。我們公司在高級(jí)工程師（教授級(jí)）的主持下，經(jīng)過無數(shù)次的深化，確立了運(yùn)用幾何法進(jìn)行定向測量（聯(lián)系三角形測量）的方法將地面控制點(diǎn)傳遞到地下。實(shí)踐證明，幾何法定向成本低、收斂快、可靠性強(qiáng)、不受施工影響，施工企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上容易承受。根據(jù)幾何學(xué)原理通常情況下在豎井內(nèi)投放兩根鋼絲與井上測站沿軸線布置成狹長三角形，鋼絲下掛重錘，使其構(gòu)成鉛垂。建立豎直面，在該面上兩垂線間任意兩點(diǎn)連線的方位角均相等，同一垂線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)也都相等。測量是一份責(zé)任心相當(dāng)重的工作，每個(gè)測量人員對(duì)自己都是嚴(yán)格要求，考慮問題相當(dāng)?shù)膰?yán)密謹(jǐn)慎，顧由唐工倡議由原有懸掛兩根鋼絲的基礎(chǔ)上增加一根。使之組成兩個(gè)聯(lián)系三角形，以提高精度又能校核成果。對(duì)于三跟鋼絲的布置也有相當(dāng)?shù)闹v究兩根鋼絲與儀器的夾角不能超過2度，這樣在平差過程中可以減少計(jì)算角的誤差。定向懸掛高強(qiáng)度的鋼絲（0.3mm），并吊以重錘拉直鋼絲，由于定向測量有4－5個(gè)方向、9個(gè)測回且需井上井下同時(shí)進(jìn)行，將地面和地下連成一個(gè)整體，形成一個(gè)系統(tǒng)。難度較高，故重錘需置于油桶中，是其更為穩(wěn)定不易晃動(dòng)同時(shí)又可減輕鋼絲的壓力。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及隧道長度及施工要求，我們我們已經(jīng)將傳統(tǒng)定向中用鋼尺人工量邊改為全站儀無棱鏡測距。使每條邊的精度達(dá)到0.1mm,大大高于限差≤2mm的規(guī)范要求。同時(shí)我們準(zhǔn)備每條隧道施工期間安排三次定向測量。定向測量由總公司唐震華高級(jí)工程師把關(guān)，并有多名技師現(xiàn)場參與，現(xiàn)已完成了二次。結(jié)果比較滿意。各方面

的誤差均小于規(guī)范要求。

高程控制點(diǎn)我們采用高程傳遞的方法將地面控制點(diǎn)傳遞至地下，這也就是所說的高程導(dǎo)入法。在進(jìn)行高程傳遞前，必須對(duì)地面上的起始水準(zhǔn)點(diǎn)的高程進(jìn)行核對(duì)。在井上井下設(shè)置兩架水準(zhǔn)儀，鋼尺懸掛在固定支架上，下端懸掛重量為10kg的重錘。由地面上的水準(zhǔn)儀在起始水準(zhǔn)點(diǎn)的水準(zhǔn)尺上讀書a,鋼尺的讀數(shù)為β1。井下水準(zhǔn)儀的鋼尺讀數(shù)為β2，而井下水準(zhǔn)點(diǎn)

的讀數(shù)為b。井下水準(zhǔn)點(diǎn)的高程HB可用一下公式計(jì)算：

HB=HA+a-[(β1-β2)+△t+△l]－b式中：△t為鋼尺的溫度改正

△l為尺長改正HA為井上水準(zhǔn)點(diǎn)的高程

在經(jīng)過3次同樣的高程傳遞后，才可以確定井下水準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定，有沒有受到豎井和隧道自身沉降的影響。同時(shí)不同儀器所求得的井下水準(zhǔn)點(diǎn)高程不同，一般高程的不符值不應(yīng)超過

2mm.3．地下控制

地下控制測量包括導(dǎo)線及高程測量。地下導(dǎo)線測量的目的是以必要的精度，按照與地面控制測量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。建立足以確保盾構(gòu)順利進(jìn)洞的井下控制系統(tǒng)，為盾夠姿態(tài)的測定提供依據(jù)。由于隧道內(nèi)沒有足夠的空間無法隨意布設(shè)導(dǎo)線，只能以支導(dǎo)線形式向前延伸。然而支導(dǎo)線精度較差，勢必造成較大的誤差，所以我們采用工作量較大的雙導(dǎo)線測量，以提高精度，是保證隧道的貫通的較佳方法。導(dǎo)線點(diǎn)通常設(shè)在隧道襯砌的上弦位置，其位置相對(duì)穩(wěn)定不易受到外來因素的影響。但是由于上中路隧道目前是世界第一大直徑隧道，考慮到安全及施工問題，我們將導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)在腰部，僅保留靠近井口的兩個(gè)觀測臺(tái)。用以定向后的數(shù)據(jù)比較。井下導(dǎo)線復(fù)測不少于三次。測角、測距選用的儀器為一秒級(jí)的全站儀，用全圓法測角、用往返

正倒鏡測距，測回?cái)?shù)不少于4次。

地下水準(zhǔn)測量的目的同樣也是為了建立一個(gè)與地面統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，作為隧道施工中路面鋪設(shè)、中板放樣之用，當(dāng)然主要目的也是為了隧道貫通做好保障。高程測量均為支水準(zhǔn)線路，因而需要用往返觀測及多次觀測進(jìn)行檢核。由于坡度較大使測站增加，故工作量比較大。為確保盾構(gòu)測量使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，我們幾乎每二天要測一次水準(zhǔn)。大直徑隧道增加了空間，但也給我們測量增加了難度，習(xí)慣的測量位置都在隧道頂部，自動(dòng)測量系統(tǒng)又限制我們只能在車架上完成一系列測量工作，導(dǎo)線及高程都需要在車架的行架上進(jìn)行空中接力。我們使用LeicaNA2水準(zhǔn)儀，采用懸掛鋼尺的方法將控制點(diǎn)高程連接至儀器臺(tái)面上，保證了盾構(gòu)高程

沿著設(shè)計(jì)軸線掘進(jìn)。二．盾構(gòu)儀安裝

所謂盾夠儀就是盾夠測量的標(biāo)志。盾夠在掘進(jìn)時(shí)，在土層中的姿態(tài)必須通過測量的方法來測定。不管是我們傳統(tǒng)的人工測量還是先進(jìn)的自動(dòng)測量系統(tǒng)都需要在盾構(gòu)機(jī)上作一個(gè)標(biāo)記，使我們的儀器可以清楚的看到它。自動(dòng)測量系統(tǒng)的標(biāo)志安裝在盾構(gòu)中心的上方，其標(biāo)志有一個(gè)棱鏡及一個(gè)光靶組成，稍后在自動(dòng)測量系統(tǒng)中將結(jié)合其他功能做詳細(xì)的介紹。雖然我們所用是當(dāng)今世界最大的，設(shè)備最為齊全的TBM。有利必有弊，對(duì)于我們測量可以利用的空間并不寬敞。理論上說盾構(gòu)儀的前靶后靶的距離應(yīng)盡量的拉長，這樣就提高了反算到切口和盾尾的精度。同時(shí)前靶后靶的位置盡量應(yīng)該靠近盾構(gòu)的中心，這樣收到盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的影響較小。進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)內(nèi)標(biāo)志的安裝，對(duì)盾構(gòu)起始姿態(tài)的測量十分重要。貫通測量影響精度的誤差一部分來自于標(biāo)志安裝是否正確。所以在掘進(jìn)前測量的頭等大事就是正確地測好盾構(gòu)機(jī)的起始姿態(tài)。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)主體結(jié)構(gòu)完全焊接安裝完成，靜止在基座上時(shí)，通過垂吊麻線求出盾構(gòu)切口及盾尾的外殼兩端地象限點(diǎn)，實(shí)測其坐標(biāo)。然后將切口兩端象限點(diǎn)坐標(biāo)與盾尾兩端象限點(diǎn)坐標(biāo)的平均線作為盾構(gòu)機(jī)的平面中心線，同時(shí)求出盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)角。然后實(shí)測切口與盾尾頂和底的高程求出盾構(gòu)的高程中心線，以及盾構(gòu)靜止?fàn)顟B(tài)的坡度。在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)選擇合適的位置安裝姿態(tài)測量標(biāo)志，由于盾構(gòu)機(jī)中心部位已被自動(dòng)測量系統(tǒng)占據(jù)，因此我們只能安裝在盡可能靠近中心線的位置，與此同時(shí)只能將后靶加長至千斤頂頂塊的后部，使前后靶距離增加至兩米。為了避免標(biāo)志被破壞或變動(dòng)，同時(shí)也可以進(jìn)行校核，安裝了三個(gè)標(biāo)志，通常情況下使用兩個(gè)，一

個(gè)備用。接著按實(shí)測的靜止盾構(gòu)坡度及轉(zhuǎn)角安裝坡度板

（如圖）

坡度板的垂線距離同樣要求盡可能的放長，以消除坡度板的制作誤差。同時(shí)我們打破常規(guī)，

淘汰了原有通過環(huán)號(hào)累積來求得盾構(gòu)里程的做法，

在標(biāo)志上安裝棱鏡（如圖）通過實(shí)測坐標(biāo)反算切口及盾尾的里程，同時(shí)通過這一里程更為準(zhǔn)確的判斷盾構(gòu)的偏離值。但是，隨著精度的提高，井下測量人員的素質(zhì)也需要相應(yīng)的提高。采用這種新的標(biāo)志后，人工測量必須能夠熟練操作全站儀，所以對(duì)測量人員又是一種挑戰(zhàn)。

三．盾構(gòu)及管片姿態(tài)的測定

在隧道施工過程中，測量人員的主要任務(wù)是隨時(shí)確定盾構(gòu)的掘進(jìn)方向。雖然現(xiàn)在我們有自動(dòng)測量系統(tǒng)，人工測量還是一種讓人較為放心的方法，畢竟在我們隧道施工過程中得到了廣泛和長久的使用，而且效果顯著。人工測量還是每天擔(dān)當(dāng)著復(fù)合自動(dòng)系統(tǒng)的重任。利用安放在控制臺(tái)上的儀器測量盾構(gòu)前后靶的坐標(biāo)。特別要提的是控制臺(tái)上所使用的是可以消除對(duì)中誤差的強(qiáng)制對(duì)中盤，以前的強(qiáng)制對(duì)中盤是通過插入銅螺絲來固定，但是隨著現(xiàn)在儀器摩擦制動(dòng)運(yùn)用的增多，銅螺絲與孔之間存在間隙，所以使用銅螺絲固定并不理想。因此我們采用了螺紋式的強(qiáng)制對(duì)中盤，將螺絲焊接在對(duì)中盤上，基本消除了對(duì)中誤差。在得到切口盾尾坐標(biāo)后，反算盾構(gòu)的位置也就是求出里程。對(duì)于盾構(gòu)平面來說通常都會(huì)經(jīng)過直線－緩和曲線－圓曲線

－緩和曲線－直線這一過程，因此里程的判斷相當(dāng)重要。直線段中計(jì)算偏離值公式：(aX＋bY＋c)÷√(a2+b2)緩和曲線段中計(jì)算偏離值公式：L3÷(6RL0)-L7÷(336R3LO3)

圓曲線段中計(jì)算偏離值公式：R-√(△X2＋△Y2)

由于隧道的坡度盾構(gòu)的直徑較大，在盾構(gòu)的長度上需要用坡度加以改正，這在以前的地鐵盾構(gòu)中是可以忽略不計(jì)的，同樣轉(zhuǎn)角改正也是不可忽視的，盾構(gòu)標(biāo)志高出盾構(gòu)中心將近六米，盾構(gòu)每旋轉(zhuǎn)一分就會(huì)有Xmm差值。坡度、轉(zhuǎn)角及盾構(gòu)總長的改正使盾構(gòu)姿態(tài)測定能有較高的精度（小于5mm）。有了正確的里程后，用實(shí)際坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較就可以得出盾構(gòu)得

偏差值。在直線、緩和曲線、圓曲線得計(jì)算方法都有所不同。

高程偏離的測定，是利用觀測臺(tái)的高程加上盾構(gòu)轉(zhuǎn)角改正后的標(biāo)高歸算前靶處盾構(gòu)的中心高程。然后通過盾構(gòu)實(shí)際坡度歸算切口中心標(biāo)高及盾尾中心標(biāo)高，同樣通過里程算出設(shè)計(jì)高程

與實(shí)際高程比較得出差值即偏離值。

管片中心偏值是實(shí)量管片成環(huán)后管片四周與盾殼的間隙加上根據(jù)測定的盾構(gòu)姿態(tài)按幾何尺

寸與定分比數(shù)字公式導(dǎo)出推算管片拼裝位置的偏離值。

使用公式：（L-S）÷L×B+S÷L×A+X(Y)÷2

L－盾構(gòu)總長S－管片前沿至盾尾距離A－實(shí)測盾構(gòu)切口偏離值B－實(shí)測盾構(gòu)盾尾偏離值

X－為管片與盾殼左右兩側(cè)的間隙之差Y－為管片與盾殼下上兩側(cè)的間隙之差

在測定盾構(gòu)偏離值時(shí)需要運(yùn)動(dòng)大量的計(jì)算，為了不影響施工進(jìn)度，我們使用攜帶方便的CASICfx-4800,SHARPPCE500計(jì)算機(jī)，運(yùn)用Q-BASIC語言編寫計(jì)算程序來完成，避免了

人為的失誤。五．自動(dòng)測量系統(tǒng)

南線隧道大型盾構(gòu)機(jī)的測量原先完全采用法國PYXIS系統(tǒng)。如何使PYXIS系統(tǒng)在我們上中路隧道工程中順利應(yīng)用，上中項(xiàng)經(jīng)部領(lǐng)導(dǎo)著實(shí)花了大力氣。丁志誠經(jīng)理更是運(yùn)籌帷幄，得知香港落馬州地鐵盾構(gòu)運(yùn)用的也是PYXIS系統(tǒng)，早在工程的初期就已經(jīng)派測量人員赴香港地鐵工地學(xué)習(xí)。雖然落馬州地鐵盾構(gòu)已經(jīng)拆除，不能進(jìn)行實(shí)地的勘察，但還是在香港測量工程師那里了解到許多關(guān)于PYXIS系統(tǒng)情況，并對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)過程中的使用與維護(hù)有了較為清晰的概念。結(jié)合后期法國人的說明和講解，使盾構(gòu)推進(jìn)前PYXIS系統(tǒng)的安裝調(diào)試進(jìn)行的非常順利。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行及一系列PYXIS的界面操作，我們覺得這套系統(tǒng)能與瑞士（VMT）、英國（ZED）相媲美，給我們耳目一新的感覺，其功能強(qiáng)大，所有測量數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和

反饋及一些盾構(gòu)的參數(shù)設(shè)定、管片拼裝選型等都能簡便的操作于界面上。

針對(duì)這套測量系統(tǒng)方面，我們認(rèn)為可以再增加適當(dāng)?shù)臏y量距離，頻繁的轉(zhuǎn)站會(huì)使系統(tǒng)不能發(fā)揮其最大功能，而我們的導(dǎo)線轉(zhuǎn)站的累計(jì)誤差也會(huì)相應(yīng)增大。另一方面，激光器的選型應(yīng)與

全站儀配套，其功率要大型號(hào)的，盡量減少對(duì)其的調(diào)節(jié)使之增加使用壽命。

總之，地下測量的工作項(xiàng)目較多，每天都在進(jìn)行。盾構(gòu)姿態(tài)測量更是受到領(lǐng)導(dǎo)重視。的確，盾構(gòu)的姿態(tài)直接關(guān)系到隧道施工的進(jìn)度和質(zhì)量。所以盾構(gòu)姿態(tài)測量我們淘汰了以前一貫使用的普通經(jīng)緯儀，而使用全站儀測量，使盾構(gòu)里程的精度大大提高，那么偏差值的準(zhǔn)確性也更

高了�？梢约皶r(shí)準(zhǔn)確地反映出盾構(gòu)機(jī)的趨勢。

為了更詳細(xì)地了解隧道的變形情況，我們對(duì)管片的橫徑、管頂?shù)某两颠M(jìn)行監(jiān)測，橫徑通常是五環(huán)一點(diǎn)，每一點(diǎn)測三次（盾尾、一號(hào)車架后、二號(hào)車架后），如數(shù)據(jù)變化大，我們會(huì)在管片離開車架后運(yùn)用對(duì)邊測量進(jìn)行監(jiān)測，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確及時(shí)和完整。與此同時(shí)管頂?shù)某两狄彩俏覀兊囊粋�(gè)重要工作，受車架的限制，測點(diǎn)只能布置在管片的頂部，5環(huán)一點(diǎn)，特殊時(shí)期會(huì)增至兩環(huán)一點(diǎn)，測量次數(shù)有24次不等。當(dāng)盾構(gòu)穿越黃浦江底時(shí)，覆土不足九米，我們及時(shí)增加了測量次數(shù)。對(duì)于管頂?shù)某两迪喈?dāng)?shù)拿舾�，管頂�(shù)某两挡�沒有規(guī)律，有時(shí)上浮有時(shí)

沉降。所以針對(duì)不同的情況我們會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足各方面的需要。

由于隧道施工采用錯(cuò)縫拼裝，管片的旋轉(zhuǎn)是行業(yè)中公認(rèn)的難點(diǎn)。需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)的糾正，我們每五環(huán)設(shè)一點(diǎn)測量，當(dāng)旋轉(zhuǎn)度過大時(shí)，就要及時(shí)的向有關(guān)人員反映，以幫助現(xiàn)場施工員

和拼裝工及時(shí)的糾正管片的位置，滿足設(shè)計(jì)要求。

綜合前期的測量工作，成績是肯定的。主要是由于項(xiàng)經(jīng)部領(lǐng)導(dǎo)管理有方，各部門通力合作。

因?yàn)闇y量工作需要多方配合，如測量臺(tái)的制作、焊接、燈光照明等。

相信在今后的工作中能得到更好的支持，取得更大的進(jìn)步！

友情提示：本文中關(guān)于《隧道測量總結(jié)》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，隧道測量總結(jié)：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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