中西区间盾构施工测量技术方案.docx
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中西区间盾构施工测量技术方案
目录
§1编制依据2
§2工程概况2
§3施工测量2
3.1施工测量程序2
3.2主要测量项目及方法3
3.2.1地面控制测量3
3.2.2联系测量4
3.2.3地下控制测量6
3.2.4盾构机的施工测量6
3.2.5盾构机掘进测量6
3.3ROBOTEC自动测量系统8
3.3.1盾构掘进测量系统操作界面8
3.3.2机器构成9
3.3.3基本功能简介10
3.4隧道贯通测量10
3.5竣工测量11
3.5.1线路中线测量11
3.5.2隧道净空断面测量11
§4贯通误差分析11
4.1地面控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算12
4.1.1地面导线测量误差对横向贯通精度的影响12
4.1.2地面水准测量误差对纵向贯通精度的影响13
4.2联系测量误差对横向贯通精度影响值的估算13
4.3地下控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算13
§5测量复核制度13
§6附表:
人员及仪器设备计划表C1-1、C1-214
§1编制依据
1、广州市轨道交通五号线工程【中山八站~西场站区间】盾构工程投标文件
2、《工程测量规范》(GB50026-93)
3、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》(GB50308-1999)
4、《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)
5、《广州轨道交通施工测量管理细则(第二版)》
§2工程概况
广州市轨道交通五号线首期工程【中山八站~西场站区间】左线盾构隧道工程,本盾构工程区间隧道为圆形隧道,隧道外径为6.0m,内径为5.4m,衬砌由6块钢筋混凝土管片拼装而成,管片厚0.3m,宽1.5m。
本盾构区间左线起止里程为ZDK3+883.107~ZDK4+825,短链6.155米,掘进隧道总长935.738米,1#联络通道中心里程为ZDK4+274.738,2#联络通道、泵房中心里程为ZDK4+547.829。
本盾构区间采用土压平衡盾构机进行隧道掘进施工。
本盾构区间线路自从中山八路吊装井口组装,过暗挖隧道到达始发洞门,沿南北方向,线路下穿广茂铁路、驷马涌、2条铁路专用线、富力新居、输变电公司宿舍、电厂幼儿园教职工宿舍,到达西场站南端吊出口。
本盾构区间受地面建筑及铁路影响,隧道线路埋深较深,隧道覆土厚约17~26m,最大纵向坡度为25.335‰,地面高程约为6.50~8.51m。
本隧道始发处为残积土层,线路多穿过9号微风化带地层,局部位于6号地层全风化带、7号强风化带地层、8号地层中风化带。
沿线重要地下管线不多,隧道上方主要有一条架空Φ800mm的热力管线,其约从左线222环开始斜穿至左线约228环位置,平面交叉距离约有9m。
§3施工测量
3.1施工测量程序
将采用精密导线方式对业主所交付的导线网进行复测,并加密到盾构始发井场地;采用精密水准仪复测业主所移交的水准网,并延伸至盾构始发井场地。
主要测量程序见下图1-1。
图1-1主要施工测量程序
3.2主要测量项目及方法
3.2.1地面控制测量
我项目部测量组,根据业主提供的工程定位资料和测量标志资料,对所移交的导线网、水准网及其他控制点用精密导线方式进行复测;并将测量成果书报请监理工程师及业主审批。
测量复测成果书已审批完毕。
地面控制导线网尽量利用业主提供的控制点,适当加设少量导线点,基本上按照线路走向布设,采用导线闭合环的方式,以利于提高测量精度,增加复核条件,增加各开挖洞口的加密控制点个数和观测检查方向,以及将施工测量的精度结果与业主的测量成果进行比较。
本区间始发前控制测量地面主导线网由业主测量队移交的两条附合导线构成,结合地面主导线网控制点WJ020A、WJ020C、WJ023、WJ022构成一个闭合导线环,在井口布设近井点,测量精度与主导线精度相同。
⑴引测近井导线点
利用业主及监理批准的测量成果书,由工区测量组以最近的导线点为基点,引测四导线点至每个端头井附近,布设成闭合导线网。
依据《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》中的规定,导线的主要技术要求,应符合以下规定:
精密导线的主要技术要求
导线长度(km)
平均边长(m)
测角中误差(")
测距中误差(mm)
测距相对中误差
DJ2测回数
方位角闭合差(")
相对闭合差
相邻点的相对点位中误差(mm)
3~5
350
2.5
6
≤1/60000
6
5
≤1/35000
8
⑵引测近井水准点
利用业主及监理批准的水准网,由工区测量组以最近的两个水准点为基点,将水准点引测至端头井附近,测量等级达到国家二级。
每个端头井附近至少布设两个埋设稳定的测点,以便相互校核。
II等水准测量观测,技术要求如下:
等级
水准仪型号
视线长度(m)
前后视距较差(m)
前后视累积差(m)
视线离地最低高度(m)
基尺或辅尺读数较差(mm)
基尺或辅尺所测高差较差(mm)
III等
DS1
≤60
1.0
3.0
0.3
0.5
0.7
3.2.2联系测量
⑴平面坐标传递
定向测量和坐标传递一般同时作业,主要是通过竖井将方位、坐标及高程从地面上的控制点传递到地下导线点,以组成地下控制测量的起始边基线点。
一般可采用一井定向或两井定向方法,有条件尽可能采用两井定向法。
两井定向法就是在两竖井中分别悬挂一根吊锤线,挂重锤10kg,利用地面上最近的导线点,采用导线测量测定两吊锤线的平面坐标值。
在井下,将已布设的始发基线边控制点与竖井中的吊锤线联测,即可将地面坐标系中的坐标与方向角传递到地下去,经计算求得地下导线各点的坐标与导线边的方向角。
详见下图1-2。
图1-2两井定向线路示意图
⑵高程传递
用鉴定后的钢尺,挂重锤10kg用两台水准仪在井上下同步观测(见图1-3),
将高程传至井下固定点。
用6~8个视线高,最大高差差值≤2mm,整个区间施工中,高程传递至少进行三次。
图1-3高程传递示意图
⑶全线的联系测量
本盾构区间准备做4次联系测量,即始发前进行一次联系测量,掘进至150m时联系测量,掘进300~400m处进行联系测量,掘进至贯通面150~200m时进行一次联系测量。
全线贯通后进行贯通误差测量,确保洞内导线网符合精度要求。
3.2.3地下控制测量
⑴地下平面控制测量
以竖井联系测量的井下起始边为支导线的起始边,沿隧道设计方向布设导线,直线段导线边长≥200m,曲线段导线边长≥100m布设一点。
导线采用左右角观测四测回,圆周角闭合角差≤4"。
⑵地下高程控制测量
以竖井传递的水准点为基准点,沿隧道直线段每隔100m左右布设一个固定水准点,曲线段每隔50m左右布设一个。
按国家二等水准测量规范施测,全程闭合差≤8
mm(L为全程长度,单位:
Km)。
3.2.4盾构机的施工测量
⑴始发架的定位
后配套下井前,根据设计图纸所提供的数据,在始发井前沿定两个中线点、在钢环上定一个点、始发井后沿定一个中线点,如果能够架设仪器提供中线时采用仪器,仪器架设困难时采用悬挂线绳吊垂线的方法定中线。
高程用先定四个周边点(必要时也可增加中间两个点)再定其它各点的方法。
以轨面高程为准,高程中误差为±2mm,中线中误差为±2mm。
在始发井辅设始发架,作为盾构始发时的托架。
⑵反力架的定位
反力架四脚的位置可事先放样出来,高程可事先凿低于设计高程2~3Cm再垫钢板。
钢板必须和混凝土用螺栓固定死。
其前后倾斜可在垂直于中线6米处置镜,在不同的高程面上测量距离差。
⑶盾构机的始发定位
根据设计图纸所提供的数据,按已定好的始发架和反力架中心线作为盾构机的始发中心线,可以与盾构姿态测量同时进行。
3.2.5盾构掘进测量
⑴盾构姿态测量
盾构掘进过程中的姿态测量主要以自动测量为主,人工测量为辅。
自动测量详见下节“ROBOTEC自动测量系统”。
人工测量盾构姿态采用平杆法测量,首先把平杆架设于盾构机铰接处后0.6m且用水平尺调至水平,如图1-4所示,测出前杆的中点F以及左、右定向点W、E的三维坐标,然后向后平移平杆一定距离,测出此时中点B的三维坐标,根据W、E点坐标算出平杆的方位角αwe,再根据αwe推算前胴体方位角α,由以上各值就可计算出盾构机姿态参数前、后参考点的坐标,绝对仰俯角(纵向坡度),最后,把前、后参考点的坐标与设计值进行对比,得前后参考点的垂直和水平偏差,并由此推算出主机趋势。
图1-4平杆法测量盾构姿态示意图
⑵导向系统托架控制点测量
关于托架控制点测量分为自动测量和人工复核检测两部分。
盾构机导向系统在掘进过程中,需不断提供后视及测站点三维坐标,通常情况下每五十米前移一次,前移托架控制点时先使用导向系统中自带的全自动测量程序测定其三维坐标,然后以施工主控制点为起算点对其进行检测。
因为盾构机导向系统比较可靠,通常每前移两次人工检测一次。
检测采用Ⅱ级全站仪进行测量,测角四测回(左、右角各二测回,左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″),测距二测回。
托架控制点高程检测使用三角高程法,并用二等水准测量的方法进行检核。
一般情况下,若平面或高程检测值与导向系统测量值相差3mm以上时必须对导向系统电脑内数据进行修正,以保证施工精度。
⑶管片姿态测量
采用平杆法测量。
首先把平杆横向水平架设于管片边缘处,测量出平杆中心点的三维坐标,然后把实测坐标与设计坐标对比,便可得出此时的水平偏差和垂直偏差,从而计算出径向偏差。
见图1-5。
测量成环管片环中心相对设计隧道中心偏差,一般每10~20环测量一次,可按施工需要调整测量频率。
图1-5平杆法测量管片姿态
3.3ROBOTEC自动测量系统
ROBOTEC自动测量系统是日本ENZAN公司研究生产的一种高精度盾构掘进测量系统,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(详见下图1-6),盾构操作手可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进状态,使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。
因此本系统降低了隧道工程施工中测量工作劳动强度,提高了质量。
3.3.1盾构掘进测量系统操作界面
⑴使用高精度的测量仪器(全站仪)。
⑵操作性良好的画面界面(详见下图1-6)。
图1-6ROBOTEC自动测量系统主画面图
⑶同样以两目标点为平行校正的相同方式来测量,在短时间内高精度地进行位置计算。
⑷在看不到目标时,自动地检测其它目标,进行尽可能的测量。
⑸通过各种设定项目,可以在现场发挥最佳状态。
⑹从坑内运行室内就可以进行简单地测量指示操作、也可以实时把握动作状态。
⑺在状态画面上显示蛇行的状态,画面也可以任意扩大。
⑻将过去的测量结果用图表显示,一眼就可以把握变化状态。
3.3.2机器构成
该自动测量系统的硬件主要由伺服驱动的全站仪(Trimble)、远程遥控棱镜(RMTTarget)、黄盒子、控制界面和计算机以及电源线和数据线等构成。
3.3.3基本功能简介
⑴功能
通信周期每3秒更新
数据保存间隔每隔100mm
精密ROBOTEC测量测量2点目标、用精密测量、复数次测角来充分提高精度的方式(机器停止时)
高速ROBOTEC测量测量2点目标、高速测距、测角方式(机器挖掘时)
图画功能将棱镜、器械画图
动作过程将测量的动作状态实时地进行信息显示
各种设定功能为适应现场功能的进行的设定
单独操作功能进行已知点换位及动作测试等
⑵精度
器械测角2秒
仰角2秒
测距2mm+2ppm
读入1mm
自动双轴补偿动作范围(补偿器)5.5分
棱镜(RMT)短距离300m
⑶其它
自动锁定功能
3.4隧道贯通测量
隧道贯通前约50米左右要增加施工导线测量、盾构机姿态测量的次数,并进行主控制导线的全线复测,直至保证隧道贯通。
贯通后,应进行横向贯通误差、纵向贯通误差、方位角贯通误差测量及高程贯通误差测量。
隧道的纵向、横向贯通误差,可根据两侧控制导线测定的贯通面上同一临时点的坐标闭合差确定,也可利用两侧中线延伸在贯通面上同一里程处各自临时点的间距确定。
方位角贯通误差可利用两侧控制导线测定与贯通面相邻的同一导线边的方位角较差确定。
隧道高程贯通误差应由两侧控制水准点测定贯通面附近同一水准点的高程较差确定。
3.5竣工测量
3.5.1线路中线测量
以施工控制导线点为依据,利用区间施工控制中线点组成附合导线。
中线点的间距直线上平均150m,曲线上除曲线元素点外不应小于60m。
中线点组成的导线应采用Ⅰ级全站仪,左、右角各测一测回,左、右角之和与360°之差应小于5″,测距往返各二测回。
3.5.2隧道净空断面测量
隧道贯通后以相邻两车站内的测量控制点为依据将两端联测平差,以贯通后且消除了贯通误差后的中线点(导线点)为依据,直线段每9米,曲线上包括曲线元素点每4.5米应测设一个结构横断面,结构断面可采用全站仪进行施测,测定断面里程误差允许为±50mm,断面测量精度允许误差为±10mm。
§4贯通误差分析
地铁区间隧道的施工是用盾构掘进的,所以盾构推进方向的测量必须是高精度的和高可靠性的。
区间隧道的贯通测量是在已建成的两个车站的隧道预留洞之间进行的测量。
预留洞是一个铁环,铁环半径比盾构半径大约10cm。
施工时,盾构是从一个车站的预留洞推进,按设计的线路方向和纵坡,再从一个车站的预留洞中推出,这时盾构中心和预留洞中心的偏差值,就是贯通误差(包括测量误差和施工误差)。
为了满足盾构掘进按设计要求贯通,就应满足贯通误差(含施工误差)的限值:
横向贯通中误差必须小于±50mm,高程贯通中误差必须小于±25mm。
地铁盾构区间隧道贯通误差主要来自以下几方面的测量工序:
(1)地面控制测量误差;
(2)联系测量误差;(3)地下导线测量误差。
对各阶段平面测量误差限值分配采用不等精度分配原则,并假设各项误差影响互相独立,取值如下:
,
,
。
则有
于是可得m=50/3.75=13.3mm,从而可以求得各道工序的测量中误差,即地面控制测量中误差为m1=13.3mm,联系测量中误差为m2=26.6mm,地下导线测量中误差为39.9mm。
同理,对各阶段高程测量误差限值也采用不等精度分配,取值如下:
mh1=10mm,mh2=10mm,mh3=20mm,代入上式可得mH=24.5mm<25mm。
4.1地面控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算
隧道贯通面位于西场站,将【中山八站~西场站】隧道区间段进行贯通误差估算。
4.1.1地面导线测量误差对横向贯通精度的影响
本盾构区间,有一个地面控制网,需要一次贯通分析,按照规范和以往经验,采用
及三等测角精度。
基线复核时附合导线环边长相对中误差为1/300000,按照规范和以往经验,进行误差估算时,按边长相对中误差为1/100000计算。
由地面控制测量测角误差引起的横向贯通误差
——测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和。
由地面控制测量测边误差引起的横向贯通误差
——各导线边在贯通面上投影长度的平方和。
地面导线测量误差引起的横向贯通误差
4.1.2地面水准测量误差对纵向贯通精度的影响
洞内高程基准系采用从业主移交的二等水准点引测到隧道洞口的高程。
由此可知,洞外高程控制测量误差则由从水准点地II5-5、地II5-6的二等水准测量误差引起。
洞外二等水准测量每公里全中误差为
。
而洞外水准路线总长为
L=0.5km,则洞外高程控制测量对高程贯通误差的影响值为±0.002m。
4.2联系测量误差对横向贯通精度影响值的估算
一井定向的误差主要由边长丈量、角度观测和吊锤投点三部分作业产生。
当各边长和角度均满足上述联系三角形定向要求时,则测角误差为主要影响因素,量距误差可忽略不计。
取b/a=1.5,根据第4小节,可得:
联系测量引起的横向贯通中误差为:
,满足贯通要求。
4.3地下控制测量误差对横向贯通精度影响值的估算
地下导线随着盾构的掘进而不断延长,导线点也随着盾构掘进而一个个建立起来。
对于等边直伸的地下导线来说,量边误差对横向贯通误差的影响完全可忽略不计,横向贯通误差主要由角度测量误差引起。
则按等边支导线计算其横向贯通中误差为:
根据上面所述地下导线测量的作业精度和导线点的布置,可得:
,
,
,则
由此可知,按照这样的精度要求进行地下导线测量,是满足贯通误差限值的。
§5测量复核制度
所有的测量工作采用二级复核制度,由项目部测量组和测监组的两个小组分别对地面控制网、联系测量、洞内控制导线进行测量复核,用于施工测量的点位及内业资料整理采用二级复核制度,按照《广州轨道交通施工测量管理细则(第二版)》有关条款定期向业主和监理报告进行复测。
各个测量工作本着“测量工对测量工程师负责,测量工程师对测量主管负责,测量主管对项目总工程师负责”的层层负责制。
测量工作坚持复核制度,确保外业点位正确,内业资料必须由一人计算后另一人进行复核,并且要对测量在岗人员实行岗位负责制,同时要加强对仪器的管理工作。
对地面控制点交桩、地面加密控制网、明挖段底板控制点,盾构段控制点和洞内导线、水准点等,均要进行多次复核,以保证工程顺利进行。
§6附表:
人员及仪器设备计划表C1-1、C1-2
表第1页表共2页
测量作业人员上岗、资质登记表
广东省基础工程公司(承包商)
广州地铁五号线【中~西区间】盾构工程标段(驻地监理)表C1-1
序号
姓名
性别
年龄
现任职务
专业职称
上岗日期
学历及测量资历
备注
1
邢旗胜
男
26
测量主管
助工
2005年
本科、3年
2
李超
男
22
测量员
测量员
2004年
中专、4年
注:
统计到测量技师、测量员一级
表第2页表共2页
主要测量仪器使用储备统计表
广东省基础工程公司(承包商)
广州市轨道交通五号线【中~西区间】盾构工程标段(驻地监理)表C1-2
序号
主要测量仪器名称
数量
产地厂名
型号厂名
适用精度
维修情况
备注
1
全站仪
1
瑞士
LEICA
TPS1202
2”
2+2ppm
已检定
2
水准仪
1
瑞士
LEICA
NA2
每公里高差中误差0.7mm
配GPM3光学测微器、3m铟钢尺
- 配套讲稿:
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