单向长距离盾构施工测量方法探讨

单向长距离盾构施工测量方法探讨

于旭阳

中国水电四局有限公司， 青海 西宁 810007

摘  要：本工程盾构法施工长度为3.4km,单向掘进，中间无支洞或竖井，导线起始边较短，掘进距离长，控制难度大，技术要求高，在施工过程中，必须有严密的过程测量控制方法才能保证顶管施工的顺利进行。

关键词：长距离  盾构施工  测量方法

一、引言

本工程盾构区间为1条单线长3.437kmφ6000盾构输水隧洞，单向掘进，中间无支洞或竖井，测量控制由SZ02#始发井进行，SZ02#始发井长度29米，控制点投点距离最长为17米，导线起始边较短，为典型的短边控制长距离盾构施工测量技术，控制难度大，技术要求高，高精度控制贯通是研究目的和方向。

二、施工过程中的控制方法

在整个盾构掘进过程中，要采用多种方法进行验证坐标值的精确度，各种测量方法相互配合，在本盾构区间，我们共采用了以下三种方法：

1、常规管片姿态测量

   管片姿态测量测量是盾构掘进过程中采用的最常规的一种对于管片拼装平面位置和高程值的检测，通过测量管片测量尺中心位置的三维坐标，推算出管片中心位置的坐标和高程，与设计值相比较，即计算本管片的偏差值。

  因管片制作存在着一定偏差，并且在拼装过程中存在着错台、注浆厚度等因素影响，所测定的偏差值与实际掘进的洞体存在有一定的误差，因此管片偏差值不能完全代表盾构的位置状态。

         管片尺测量管片                       管片尺测量成果

2、盾构机人工姿态复核

  盾构机人工姿态复核是测量盾构机铰接位置各点的坐标，盾构机在始发掘进时，我们首先测量出铰接位置全圆的特征点坐标，通过软件计算初始值，在盾构机掘进过程中，因受机体影响，仅能测量到铰接位置上半圆的特征点，通过软件推算此位置盾构机机首、机尾的与设计轴线的偏差值，此值即为盾构机实际位置。偏差值较小且与盾构机导向系统数值基本一致时，说明控制点坐标精确度较好；偏差值较大时，对比盾构机导向系统数值，两个数值基本一致时，可以确认为盾构机存在掘进偏向，需向相反方向进行纠偏；当两个数值差值较大且导向系统显示无偏向时，可认为控制点坐标精确度不高，需对导线进行重新符合。

    盾构机导向系统显示值                   人工姿态复核计算值

3、米度软件中心坐标拟合

 首先在已拼装好的管片上同一里程测量12个点的坐标值，点位分布尽量均匀。使用相关计算软件中的空间圆拟合，输入整条线路的所有设计参数，并将所测点导入软件进行计算，拟合隧洞中心点坐标和高程，软件通过输入的设计参数，对比此位置的偏差值，即可得出平面偏差和高程偏差。

          计算软件界面                              轴线偏差测量成果

为验证软件计算的偏差值是否准确，我们通过设计参数在CAD中绘制出整条线路的中心轴线，将软件拟合出的中心点坐标导入CAD中，即可量出拟合中心与设计轴线的差值，从此差值的大小也能验证导线坐标的精确度。

         盾构区间设计轴线图                   拟合中心坐标与轴线偏差值

4、通过陀螺经纬仪定向技术控制

本盾构区段全长3.4km，为保证单向掘进控制的精度能达到规范要求，确保盾构施工顺利进行，拟计划在掘进至1.5km时，采用陀螺经纬仪对1.5km处隧道内控制点的定向方位进行测量，根据本次陀螺定向得到的洞内坐标方位角成果，同已有的洞内光电导线成果进行对比分析。若成果符合较好，则可保留导线测量成果。如果成果差值较大，则以陀螺全站仪测量的坐标方位角为已知边联合洞外已知点，对洞内所有导线重新进行平差，将成果进行修正。若两者相差过大，则需采取相应措施，重新复测洞内导线，以确保导线成果质量。

当隧道掘进至2.6km时，依然采用陀螺经纬仪对2.6km处隧道内控制点的定向方位进行测量，处理方法与之前相同；此处距离盾构接收井仅0.8km，且此段基本为直线段，按照正常导线进行测量控制，并且采用多次往返测量的方式，能够保证盾构顺利达到接收井，并高精度贯通。

图3-5  陀螺全站仪       逆转点跟踪测量法     逆转点附近的读数捕捉原理图

陀螺经纬仪具体定向方法如下：

（1）地面常数边选择

选取测量精度高，地面测量标志稳定的洞口点为仪器常数边。本工程进工作井共有三个控制点：TZ01、TZ02、TZ03、本次陀螺仪定向拟采用TZ01-- TZ03边作为地面仪器常数边，测定陀螺仪常数；

（2）具体定向步骤

为提高精度和可靠性，在传统陀螺定向“3-2-3”原则基础上，根据需要适当增加测回数和对向观测环节，使得定向精度±3.0″。

第一步，在选取地面观测条件良好的一条边A（TZ01-- TZ03）作为仪器常数边，独立进行定向测量6个测回；为提高精度和检核条件，

第二步，分别在隧道内拟定向的导线边（T1—T2）、（T3—T4）分别进行独立陀螺观测4测回。对向观测2个测回；

三、结束语

 以上四种方法相互结合，在盾构掘进过程中不同里程，不同区段进行测量，数据归算后相互验证，即计算出盾构机、盾构隧洞的轴线和高程偏差，也验证了控制导线坐标的精确度，从而控制盾构机按设计路线掘进。