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盾构施工测量控制


全站仪和后视棱镜转移到新的位置后,主控室按功能键 F2进行确认,新的信息窗口会显示新激光站点三维坐标, 然后将新激光站点上的全站仪手动转向新的后视点即原 先的激光站,按下F2,重新调整定位全站仪上的刻度。 成功执行上述的步骤后,出现一新的信息窗口。通过按 下F2功能键完成激光站移站程序。 2.2.2.3激光站的人工检查 在推进的过程中,可能会由于安装托架的管片出现 沉降、位移或托架被人为扰动,使激光站点或后视靶的 位置发生变化,从而全站仪测得错误的盾构机姿态信息。 为了保证激光全站仪的准确定位,在SLS-T软件的状态为 “推进”时,通过功能键F5对全站仪的定位进行检查, 如果测得的后视靶的值超过了在编辑器中设定的限值时, 需要对激光站进行人工检查。检查方法是利用洞内精密
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,不需要电钻打孔安装。 由于盾构施工一般都是双线隧道错开50环左右掘进, 如果错开环数很多步距较大,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。特 别是在左右线间距较小岩层很软时,影响很大,很容 易导致测量出现较大误差。如果在曲线隧道里,管片 上的导线点间的边角关系经常会受到盾构机的掘进推 力和地质条件的影响,所以要经常复测。
托架安装
程序启动 方位检测
新站点坐标测定
全站仪及后视棱镜的移站
程序的启动及后续测量工作在主控室进行。此时SLS-T 软件处于“管片拼装”状态,按功能键F3,关闭测量后, 通过功能键“激光站移站—F6”来启动程序。在初始窗口 中,按下按钮“测量开始—F2”,启动方位检测程序。方 位检测被成功的执行后,显示检测结果,在得到理想的结 果后,按下F2确认后方位检测的结果。在测定新激光站点 坐标前,事先在信息输入窗口中输入如下信息:水平与垂 直方向上偏移的近似值及新激光站点的大致里程;当前棱 镜的高度及仪器的高度;新站点的点位编码。在信息输入 窗口下,按下F2键启动程序。全站仪自动搜索到前视棱镜 (即新激光站点)后,自动瞄准棱镜进行测量。屏幕显示 计算出来的新激光站点坐标。在测定新激光站坐标时,为 避免获得错误的数据,须遮盖住其他的反射棱镜。新激光 站点的坐标测定后,将全站仪和后视棱镜转移到新的位置。
两井定向、铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、导线定向(直传) 四中方式,其中施工单位一般都没有陀螺经纬仪,所以很 少采用铅垂仪陀螺经纬仪联合定向。用导线定向(导线直 传)精度最好且最方便,但是用导线定向受始发井的长度 和深度制约,一般也很少用。所以一般都采用一井定向 (联系三角形定向)或两井定向,其中用两井定向受地面 及洞内各种因素的制约要少,很方便,这在我们北京地铁 盾构始发井的多次联系测量中得到证实。一井定向(联系 三角形定向)对场地要求较高,做起来也很麻烦,虽然定 向精度很有保证但我们在基本具备两井定向条件时建议采 用两井定向方法进行导线传递。联系测量向洞内投点时尽 可能的拉大点间距离,在始发井底板,最好投四个点,保 证始发井两端都各有两个控制点。且尽量保证每次联系测 量投点时都投在这四个点上。以便取多次联系测量的加权 平均值做为最
1.2 高程控制测量: 1.2.1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 见《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》。 1.2.2 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。 1.2.3洞内高程控制测量 洞内由于轨道上轨枕较多,轨道下的泥水经常 覆盖到轨枕,立尺很不方便,用水准仪配因钢尺测 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。见图1。当然此时一定要保证 前后视的棱镜高要不变,由于不需要量仪器高,而 是通过测量前后两个点的高差来传递高程,所以往 返
1.1.2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《地下铁道、轻轨 交通工程测量规范》都有规定。 1.1.3 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洞内传递。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,以便平定测量精度。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
2.1.2.4黄盒子 它主要为全站仪供电,保证全站仪工作和与计 算机之间的通信和数据传输。 2.1.2.5计算机及掘进软件 SLS-T软件是自动导向系统数据处理和自动控制 的核心,通过计算机分别与全站仪和ELS通信接收数据, 盾构机在线路平、剖面上的位置计算出来后,以数字 和图形在计算机上显示出来。如下图所示:
观测取平均值精度可以满足施工的需要。这在我们北京 地铁区间左、右线都得到证实,官-望区间约1.8公里, 高程贯通误差左线是8㎜、右线都在11㎜左右。
图1全站仪三角高程测量传递高程
1.3 联系测量 1.3.1 定向测量 地铁施工规定,在任何贯通面上,地下测量控制网 的贯通中误差,横向不超过±50㎜,竖向不超过±2 5㎜。联系测量主要有一井定向 (联系三角形定向)、
终的始发控制点坐标。
图2一井定向联系测量示意图
图3两井定向联系测量示意图
1.3.2 高程传递测量 向洞内传递高程一般采用悬挂钢尺的方法,一定 要注意温度和尺长改正,才能保证导入井下的水准点的 精度。如果有斜井或通道,也可以用水准测量的方法向 井下传递高程。如果全站仪的仰俯角不大的话还可以直 接用全站仪三角高程测高差的办法传递高程。
2.2导向系统应用 2.2.1 始发托架和反力架定位 盾构机初始状态主要决定于始发托架和反力架的 安装,因此始发托架的定位在整个盾构施工测量过程中 显得格外重要。盾构机在曲线段始发方式通常有两种: 切线始发和割线始发,两种始发方式示意图见下图7:
图7 切线和割线始发示意图
始发托架的高程要比设计提高约1~5㎝,以消除盾 构机入洞后“栽头”的影响。反力架的安装位置由始 发托架来决定,反力架的支撑面要与隧道的中心轴线 的法线平行,其倾角要与线路坡度保持一致。 2.2.2 移站(换站) 2.2.2.1激光站人工移站 盾构机的掘进时的姿态控制是通过全站仪的实时 测设ELS的坐标,反算出盾构机盾首、盾尾的实际三 维坐标,通过比较实测三维坐标与DTA三维坐标,从 而得出盾构姿态参数。随着盾构机的向前推进,每隔 规定的距离就必须进行激光站的移站。激光站的支架 用角钢和钢板做成可以安装在管片螺栓的托架形式, 托架的底板采用400×400×4mm钢板,底板中心焊上 仪器连接螺栓,长1㎝。托架安装位置在隧道右侧顶
图4钢尺导入法传递高程
二、导向系统: 2.1导向系统介绍 TBM 激光导向系统具有施工数据采集功能、 姿态管理功能、 施工数据管理功能以及施工数据实时远传功能, 可实现信息化 施工。其中, 激光导向技术的应用, 可以准确地控制TBM 沿着 设计的隧洞轴线方向掘进。 激光导向系统能自动精确测定TBM 的三维空间位置和掘进 方向, 它还给出TBM 偏离设计中线的所有必要的导向信息, 计 算机屏幕可显示 。总体可分为四种:PPS导向系统 、TACS隧道 导航系统 、SLS-T隧道导向系统 、ZED隧道导向系统 。 无论是 NFM、Robbins公司采用的pps系统,海瑞克采用的 VMT SLS-T APD系统,罗威特TACS隧道导航系统,ZED隧道导向 系统的精度等级一般为2″,地铁区间长度一般在1000M左右时, 厂家推荐的精度等级完全能够满足掘进需要;但大型TBM项目的 掘进距离一般在数公里至十几公里,因此对导向系统的精度等 级要求也相对较高,可根据项目的要求及规范要求进行配置即 可,但必须建立健全多级复核制度。
2.1.1VMT导向系统概述: 在掘进隧道的过程中,为了避免隧道掘进机 (TBM)发生意外的运动及方向的突然改变, 必须对 TBM的位置和DTA(隧道设计轴线)的相对位置关系 进行持续地监控测量。TBM能够按照设计路线精确 地掘进,则对掘进各个方面都有好处(计划更精 确,施工质量更高)。这就是TBM采用“导向系统” (SLS)的原因。德国VMT公司的SLS-T系统就是为 此而开发,该系统为使TBM沿设计轴线(理论轴线) 掘进提供所有重要的数据信息。SLS-T系统功能完 美,操作简单。 2.1.2导向系统基本组成与功能 导向系统是由激光全站仪(TCA)、中央控制 箱、ESL靶、黄盒子和计算机及掘进软件组成。其 组成见下图:
图5导向具有伺服马达,可以自动照准目标和跟踪, 并可发射激光束,主要用于后视定向,测量距离、 水平角和竖直角,并将测量结果传输到计算机。 2.1.2.2ESL靶 也称光靶板,是一台智能性型的传感器。 ELS接收全站仪发射的激光束,测定水平和垂直方 向的入射点。偏角由ELS上激光的入射角确认,坡 度由该系统内的倾斜仪测量。ELS在盾构机体上的 位置是确定的,即对TBM坐标系的位置是确定的。 2.1.2.3中央控制箱 主要的接口箱,它为黄盒子(继而为激光 全站仪)及ELS靶提供电源。
地铁盾构施工测量控制
主要内容
一、控制测量 二、盾构机导向系统 三、盾构姿态人工复核 四、管片复核 五、隧道贯通测量 六、竣工测量 七、误差分配 八、作业人员安全注意事项
一、控制测量
1.1平面控制测量: 1.1.1平面控制测量概述: 地铁施工领域里平面控制网分两级布设,首级为GPS 控制网,二级为精密导线网。施工前业主会提供一定 数量的GPS点和精密导线点以满足施工单位的需要。 施工单位需要做的是在业主给定的平面控制点上加密 地面精密导线点,然后是为了向洞内投点定向而做联 系测量,最后是在洞内为了保证隧道的掘进而做施工 控制导线测量。不管是地面精密导线还是洞内施工控 制导线都是精密导线测量,虽然边长不满足四等导线 的要求,但是基本上是采用四等导线的技术要求施测, 其中具体技术要求在《地下铁道、轻轨交通工程测量 规范》都有规定。
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