浅谈地铁工程施工中盾构测量技术的应用__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:123

副标题#e#摘要：本工程属广州市轨道交通五号线（车陂南站～三溪站盾构区间）土建工程，盾构机从三溪站西端头始发，经过东圃站（盾构过站），最后在车陂南站东端头吊出，线路由东往西向，本文介绍了盾构施工中不同阶段的测量方法,根据盾构机的结构、姿态、定位特点进行深入探讨并采取有效测量措施,保证盾构以正确姿态按设计掘进和贯通,最后阐述贯通后的相关测量工作。
　　关键词：平面高程控制管环检测盾构施工测量措施贯通
　　1．平面控制测量
　　（1）地面平面控制测量：在业主交接桩后，施工单位要马上对所交桩位进行复测。业主交桩数量有限，不一定能很好地满足施工的需要，所以经常要在业主所交桩的基础上加密精密导线点，以方便施工。特别是在始发井附近，一定要保证有足够数量的控制点，不少于３个。其具体技术要求在《城市轨道交通工程测量规范》都有规定。
　　（2）洞内平面控制测量：洞内施工控制导线一般采用支导线的形式向里传递。但是支导线没有检核条件，很容易出错，所以最好采用双支导线的形式向前传递。然后在双支导线的前面连接起来，构成附合导线的形式，以便评定测量精度。洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装强制对中托架，测量起来非常方便，且可以提高对中精度，还不影响洞内运输。强制对中托架尺寸形状要控制好，以便可以直接安装在管片的螺栓上面，不需要电钻打眼安装。由于盾构施工一般都是双线隧道错开50环左右掘进，如果错开环数很大，后面掘进的盾构机由于推力很大，会对前面另一个洞的导线点产生影响,造成点位位移。特别是在左右线间距较小、岩层很软时，影响很大，很容易导致测量出大错。还有就是如果在曲线隧道里，管片上的导线点间的边角关系经常受盾构机的推力和地质条件的影响。
　　2．高程控制测量
　　（1）高程控制测量概述：高程控制测量主要包括地面精密水准测量和高程传递测量及洞内精密水准测量，在广州地铁领域里的精密水准测量也就是城市二等水准测量。不管是地面还是洞内都采用的是城市二等水准测量。其技术要求在《城市轨道工程测量规范》都有规定。
　　（2）地面高程控制测量：地面水准测量按城市二等水准的要求施测。
　　（3）洞内高程控制测量：洞内由于轨道上钢枕太多，轨道下的泥水经常盖到钢枕上来了，立尺很不方便，用水准仪配因瓦钢尺测量非常麻烦。而采用全站仪三角高程测高差的办法传递高程就很方便。
　　3．盾构始发前测量
　　（1）始发台两侧的加固：由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩。所以在盾构始发之前，根据实际情况对始发台两侧进行必要的加固。
　　(2)盾构机导轨定位测量：盾构机导轨测量主要控制导轨的中线与设计隧道中线偏差不能超限,导轨的前后高程与设计高程不能超限,导轨下面是否坚实平整等。
　　(3)盾构机托架安装定位：由定向控制线控制托架的轴线方向，并由设计高程控制托架导轨的纵向坡度及导轨位置，将误差控制在2mm以内，参考相关经验，预留下沉裕量。
　　(4)反力架定位测量：反力架定位测量包括反力架的高度、俯仰度、偏航等,反力架下面是否坚实、平整。反力架的稳定性直接影响到盾构机始发掘进是否能正常按照设计的方位进行。反力架安装应计算反力架由线路纵坡所需的上、下侧里程差，及切口里程与左右边设计里程的误差≤10mm。
　　(5)盾构机姿态的初始值测量：盾构机姿态初始测量包括测量水平偏航、俯仰度、扭转度。盾构机的水平偏航、俯仰度是用来判断盾构机在以后掘进过程中是否在隧道设计中线上前进,扭转度是用来判断盾构机是否在容许范围内发生扭转。盾构拼装竣工后,进行盾构纵向轴线和径向轴线测量,主要测量内容包括刀口、机头与盾尾连接点中心、盾尾之间的长度测量;盾构外壳长度测量;#p#副标题#e#盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量。盾构机姿态测量原理：盾构机作为一个近似圆柱的三维体,在开始隧道掘进后我们是不能直接测量其刀盘的中心坐标的,只能用间接法来推算。在盾构机壳体内适当位置上选择观测点就成为必要,这些点既要有利于观测,又有利于保护,并且相互间距离不能变化。应将盾构机的机态测量控制贯穿于整个安装过程，当盾构机拼装竣工后，应进行盾构机的纵向轴线和径向轴线的测量。应测量盾构机刀头中心机头中心，盾尾中心及盾构机铰接处两侧的中心，推算盾构机的纵向轴线，并计算与设计轴线的偏差值，盾构外壳的长度与拟定中心的长度，刀口、盾尾和支撑环的直径，实际半径与纵轴之间的关系及ROBOTEC自动测量系统的动态目标点RMT的定位测量。
　　(6)负环管片安装准备：安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内装设厚度不小于盾尾间隙的型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。
　　(7)负环管片后移：第一环负环管片拼装成圆后，用4～5组油缸完成管片的后移。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的型钢上滑落。
　　(8)盾构推进，①空载推进：盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞相吻合和是否有其他异常事件的发生，确保盾构安全的向前推进。始发时盾构姿态的控制主要通过盾构机的推进油缸行程来控制姿态。②盾构机进入洞门：完全清除洞门砼后，确认洞门环板、活动压板和橡胶帘板与盾构机刀盘不冲突，盾构机即可向前推进，尽快推进千斤顶使盾构机进入洞门。③洞口注浆：在盾尾完全进入洞体后，调整洞口密封，进行洞口注浆。浆液不但要求顺利注入，而且要有早期的强度，注浆压力控制在0.3～0.5MPa以内。
　　4．盾构施工中测量
　　（1）施工控制测量，盾构施工控制测量最大特点是所有的控制导线点和控制水准点均处运动状态,所以盾构施工测量中导线的后延伸测量和水准点的复测显得尤为重要。(1)地下导线测量，广州地铁采用双支导线的方法,双支导线每前进一段交叉一次。每一个新的施工控制点由2条路线传算坐标。当检核无误,最后取平均值作为新点的测点数据。
　　（2）地下导线测设要求，①导线直线段约150m布设一个控制导线点,曲线段控制导线点(包括曲线要素上的控制点)布设间距不少于60m。②按Ⅳ等导线的技术要求施测.每次延伸施工控制导线测量前,对已有的施工控制导线前3个点进行检测无误后再向前延伸。③施工控制导线在隧道贯通前测量5次,其测量时间与竖井定向同步。当重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10mm时,采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。④在掘进隧道长度超过1000m时,需加测陀螺方位角加以校核。
　　（3）盾构掘进测量，盾构开挖隧道,利用盾构上的激光导向系统导向。①盾构井(室)测量：采用联系测量将控制点传递到盾构井(室)中,并利用测量控制点测设出线路中线点和盾构安装时所需要的测量控制点。测设值与设计值较差应小于3mm。②盾构机与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量,各项测量误差应满足盾构机姿态测量误差技术要求。③盾构姿态测量：测定盾构机实时姿态时,测量一个特征点和一个特征轴,选择其切口中心为特征点,纵轴为特征轴。利用隧道施工控制导线测定盾构纵向轴线的方位角,该方位角与盾构本身方位角的较差为方位角改正值,并以此修正盾构掘进方向。④衬砌环片测量：衬砌环片测量包括测量衬砌环的环中心偏差、环的椭圆度和环的姿态。衬砌环片不少于3~5环测量一次(每环为#p#副标题#e#1.5m),测量时每环都测量,并测定待测环的前端面。相邻衬砌环测量时重合测定2~3环片。环片平面和高程测量允许误差为±15mm。盾构测量资料整理后,及时报送盾构操作人员。⑤盾构掘进采用三菱重工盾构机安装的日本演算工房ROBOTEC隧道导向系统为主,辅以人工测量校核：利用盾构上所带的ROBOTEC自动激光隧道导向系统及安装在盾体上的三个配套棱镜来完成隧道内盾构机位置、形态及管片位置等隧道内的测量工作。ROBOTEC导向系统能够全天候的动态显示盾构机当前位置相对于隧道设计轴线的位置偏差,主司机可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进姿态,使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。为了确保导向系统的准确性、确保盾构机能够沿着正确的方向开挖,每周需进行2次人工测量复核。
　　5．隧道贯通测量
　　（1）隧道贯通前：隧道掘进施工中，需对各控制轴线、水准控制点、盾构机机态进行适时检核、复测外，在距隧道贯通面150—200m处时，对地下平面主控制导线、水准高程控制点、掘进定位方位角、盾构机机态进行全面的复测，并将各项误差参照之前的控制成果，进行加权平差，报请地铁总部测量队检测，成果满足精度要求后，作为指导贯通测量的施工依据。
　　（2）贯通后：进行贯通误差测量。由地面平面、水准控制基线引测至贯通面两侧进行，隧道的纵向、横向、方位角及高程的贯通误差测量。即由两侧地面控制基线测定地下贯通点G点的平面坐标、高程之间的误差。成果需满足《城市轨道交通工程测量规范》要求。横向、纵向贯通误差≤±50mm，高程贯通误差≤±25mm。
　　（3）作好与相邻标段（车站单位）测量工作的衔接、联测。
　　6．竣工测量
　　（1）以隧道施工主控基点为依据，贯通点两侧控制点加权平差后，经地铁总部测量队复测，成果满足精度要求后，测设控制点，作为布设线路中心线附合导线网的测量基点坐标，布设线路中心线点。
　　（2）竣工净空断面图的测设。以布设的线路中线点为依据，在直线段每隔6.0m（4环），曲线段每隔4.5m（3环）测量一个净空横断面（包括各曲线要素点）。断面测点布设按《城市轨道交通工程测量规范》的要求。先在管片上标志相应的设计高程，然后用全站仪测相应点位的坐标，最后计算点位坐标与设计中心的垂距。断面测量精度为测量误差≤±10mm，实测值与设计值的误差≤±50mm。提交完整的全区间竣工净空断面测量成果表。
　　7．结束语
　　广州地铁盾构施工测量方法从一号线开始,在学习北京、上海地铁的基础上,编写了符合自己实际情况的《广州轨道交通施工测量管理细则》〔第三版〕，形成广州地铁独特施工测量方法,不论是已建成通车运营的线路,还是在建工程,均未发生过大的测量问题,实践证明广州地铁盾构施工测量措施,不论是地面或地下控制测量还是盾构掘进的各项测量和检核都是可靠、有效的,从盾构贯通的测量数据来看,均能符合规范要求。
　　参考文献
　　[1]《城市轨道交通工程测量规范》GB50308—2008
　　[2]许少辉,竺维彬,袁敏正《广州地铁复合地层盾构技术的探索和突破》
　　[3]《广州轨道交通施工测量管理细则》〔第三版〕
　　[4]《广州地铁五号线〔车～三〕盾构区间施工测量方案》