地铁是一个综合体 ,建设一条高质量的地铁 ,是由 多学科综合技术构成的 ,除了高标准的设计 、先进的施 工设备 、工艺 、材料外 ,主要还取决于施工的精度 ,所以 有效合理的测量措施是实现高标准设计和施工精度 (横向贯通 ≤ ±50 mm ,纵向贯通 ≤ ±25 mm )的重要 保证 。
广州地铁盾构施工情况一览表 表 1
③导线方位角闭合差 ≤ ±5″ n; ④导线测距相对中误差 ≤1 /60 000; ⑤导线全长相对闭合差 ≤1 /35 000; ⑥相邻点的相对点位中误差 ≤ ±8 mm; ⑦导线最弱点的点位中误差 ≤ ±15 mm; ⑧导线附 (闭 )合长度 3～5 km; ( 2 )高程控制点复测 ①观测方法 : 奇数站上为 :后 —前 —前 —后 ; 偶数站上为 :前 —后 —后 —前 。 ②主要技术要求 : 每千米高差中数偶然中误差 ≤ ±2 mm;每千米高 差中数全中误差 ≤ ±4 mm 观测次数 :往返测各 1次 ;平坦地往返附合或环线
图 4 始发井盾构机定位安装 图 5 盾构机推进隧道
( 2 )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 。 ( 3 )盾构机姿态初始测量 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。在 图 6中 , O点是盾构机刀盘中心点 , A 点和 B 点是在盾 构机前体与中体交接处 ,螺旋机根部下面的 2个选点。 C点和 D点是螺旋机中段靠下侧的 2个点 , E点是盾构 机中体前断面的中心坐标 , A、B、C、D 4点上都贴有测量 反射镜片。由 A、B、C、D、O 5点所构成的 2个四面体 中 ,测量出每个角点的三维坐标 ( xi , yi , zi )后 ,把每个四 面体的 4个点之间的相对位置关系和 6条边的长度 L i 计算出来 ,作为以后计算的初始值 ,在以后的掘进过程 中 , Li 将是不变的常量 (假设盾构机掘进过程中前体不 发生太大形变 ) ,通过测量 A、B、C、D 4点的三维坐标 , 用 ( xi , yi , zi ) 、Li 就能计算出 O 点的三维坐标 。 用同样的原理 , A、B、C、D、E 5点也可以构成 2个 四面体 ,相应地 E点的三维坐标也可以求得 。由 E、O
1 引 言
随着经济全球化发展和改革开放的深入 ,广州城 市经济发展迅速 ,城市交通问题突出 ,在高楼密集 、道 路拥挤的广州解决交通问题 ,以安全 、快捷 、环保著称 的地铁是首选 。广州地铁自 1993年开工建设以来 ,经 过十来年地铁工程建设 ,先后开通了 4条地铁线路 ,舒 缓了广州的交通压力 。
悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤 。3 测回测定的高 差进行温度 、尺长修正 。传递高程测量 (见图 2)
图 2 传递高程测量
3 盾构施工中测量
311 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)导线点加密测量 : 利用现有的 GPS点和精密
3 收稿日期 : 2006—10—10 作者简介 :徐顺明 (1971—) ,男 ,工程师 ,主要从事地铁施工测量技术管理工作 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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隧道施工测量 ,采用地下控制导线点和地下水准点逐 次重复测量成果的加权平均值作为起算数据 。
地下导线测设要求 : ①导线直线段约 150 m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 60 m。 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 10 mm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 1 000 m和 2 000 m时 ,加测陀螺方位角 加以校核 。
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导线点 ,布设加密点 ,使其成为盾构始发井的控制点 。 (2)地面高程加密 :始发井、隧道洞口或井口设置 2
个以上的水准点。精密水准点选在离施工场地变形区域 外稳固的地方 ,墙上水准点选在永久性建筑物上 ,闭合差
的精度为 ±8 L mm (L 为水准线路长度 ,以 km计 )。 盾构长 / 盾构机 度 / km 隧道总长 台数 /台
备注
一号线 二号线首段
三号线 四号线 五号线 广佛线
18 23 36 67 4116 32
25 %
3
国外施工 (建成 )
25 %
6
国内施工 (建成 )
70 %
15 国内施工 (部分建成 )
87 %
10 国内施工 (部分建成 )
73 %
闭和差 ≤ ±8 L mm (L 以 km 计 ) 212 施工测量方案设计
测量方案是根据本标段工程实际情况 ,布置地上 平面 、高程加密控制点和地下平面 、高程控制点 ,对控 制桩的保护措施做好联系测量的方案 ,计算因控制网 而造成盾构区间贯通的误差分析以及在施工测量放样 的具体方法等 。 213 地面平高控制点加密
22
国内施工 (在建 )
84% 20 (计划 ) 国内施工 (在建 )
2 盾构施工前测量
211 控制点复测 ( 1 )平面控制点复测 平面控制点是为地铁施工沿线路方向测设的精密导
线点 ,使用前必须按技术要求进行复测 ,其主要技术要求 : ①导线测角中误差 ≤ ±215″; ②导线测距中误差 ≤ ±6 mm;
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城 市 勘 测
2007年
312 盾构机始发测量 ( 1 )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 ,见图 4、图 5。
2点的三维坐标和盾构机的绞折角就能计算出盾构机 刀盘中心的水平偏航 、垂直偏航 ,由 A、B、C、D 4 点的 三维坐标就能确定盾构机的扭转角度 ,从而达到了检 测盾构机的目的 。
( 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 。线路平面示意图如图 3。
图 3 导线线路平面示意图
图 1 联系测量示意图
( 2 )高程联系测量 整个区间施工中 ,高程传递至少 3 次 。传递高程 的地下近井点不少于 2 个 ,并对地下高程点间的几何 关系进行检核 。 测量近井水准点的高程线路应附合在地面相邻精 密水准点上 。采用在竖井内悬吊钢尺的方法进行高程 传递时 ,地上和地下安置的 2台水准仪应同时读数 ,每 次独立观测 3测回 ,每测回变动仪器高度 , 3测回得地 上 、地下水准点的高差较差应小于 3 mm ,并在钢尺上
图 6 盾构机姿态测量示意图
(4) SLS - T导向系统初始测量 SLS - T导向系统初始测量包括 :隧道设计中线坐 标计算 , TCA (智能型全站仪 )托架和后视托架的三维 坐标的测量 , VM T初始参数设置和掘进等工作 。 ①隧道设计中线坐标计算 :将隧道的所有平面曲线 要素和高程曲线要素输入 VMT软件 , VMT将会自动计 算出每间隔 1 m里程的隧道中线的三维坐标。隧道中线 坐标需经过其他办法多次复核无误后方可使用 。 ②TCA托架和后视托架的三维坐标的测量 : TCA 托 架上安放全站仪 ,后视托架上安放后视棱镜。通过人工 测量将 TCA 托架和后视托架的中心位置的三维坐标测 量出来后 ,作为控制盾构机姿态的起始测量数据 。 ③VM T初始参数设置 :将 TCA 的中心位置的三维 坐标以及后视棱镜的坐标 、方位角 (单位以 g计算 )输 入控制计算机“station”窗口文件里 , TCA 定向完成后 , 启动计算机上的“advance”, TCA 将照准激光标靶并测 量其坐标和方位 。根据激光束在标靶上的测量点位置 和激光标靶内的光栅 ,可以确定激光标靶水平位置和 竖直位置 ,根据激光标靶的双轴测斜传感器可以确定 激光标靶的俯仰角和滚动角 , TCA 可以测得其与激光 靶的距离 ,以上资料随推进千斤顶和中折千斤顶的伸 长值及盾尾与管片的净空值 (盾尾间隙值 )一起经掘 进软件计算和整理 ,盾构机的位置就以数据和模拟图 形的形式显示在控制室的电脑屏幕上 。通过对盾构机 当前位置与设计位置的综合比较 ,盾构机操作手可以 采取相应措施尽快且平缓地逼近设计线路 。 313 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 )定向联系测量 定向原理 :见图 1,测量仪器是全站仪 +反射片 , 在整个施工过程中 ,坐标传递 4次 。井上 、井下联系三 角形满足下列要求 : ①两悬吊钢丝间距处不小于 6 m。 ②定向角 α应小于 3°。 ③a / c及 a’/ c的’ 比值小于 115倍 。 联系三角形边长测量 ,每次独立测量 3测回 ,每测 回往返 3 次读数 ,各测回较差在地上小于 015 mm ,在 地下小于 110 mm。地上与地下测量同一边的较差小 于 2 mm。角度观测 ,用全圆测回法观测 4 测回 ,测角 中误差在 ±4″之内 。各测回测定的地下起始边方位角 较差不大于 20″,方位角平均值中误差应在 ±12″之内 。 联系三角形一次定向独立进行 3测回 ,每测回后 ,变动 2个吊锤位置重新进行定向测量 ,共有 3 套不同的完 整观测数据 。