浅谈如何提高盾构施工测量精度的要点及措施
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈如何提高盾构施工测量精度的要点及措施范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：随着城市进程的不断加快，为了缓解城市交通，地铁建设工程越来越多，地铁在城市交通中的作用也越来越大。为了保证地铁工程施工的顺利进行，要求隧道盾构施工测量的精度保证在规定的范围内。本文就如何提高盾构施工测量精度提出了一点看法和建议。
关键词：地铁工程；盾构施工；施工测量精度
Abstract: with the cities advancement speeding up unceasingly, to alleviate the urban traffic, subway construction projects more and more, the role in the urban traffic is becoming more and more big. In order to ensure the smooth progress of metro engineering construction, the requirements of shield tunnel construction survey precision guarantee within the prescribed scope. This article on how to improve the measurement precision of shield construction put forward some views and Suggestions.
Key words: the subway engineering; Shield construction; The construction accuracy of measurement
中图分类号：U452.1+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
随着城市建设的飞速发展，我国在各大城市都开展了地铁建设。目前地下铁道建设中，盾构施工以其独特的施工工艺和较高的技术性和经济优越性，在隧道施工中广泛的得到了采用，为了满足盾构掘进并能按照设计要求贯通（贯通误差必须＜50mm），必须研究每一步施工测量工作所带来的误差，其中包括地面控制测量、竖井联系测量和地下导线测量。地面测量条件较好、地面控制测量可以采用的提高测量精度的方法有很多，但是竖井联系测量和地下导线测量就相对较为困难，因此，在盾构施工测量中主要是对这两项提出了较高的精度要求。
一、盾构施工测量的原理
盾构施工测量主要是控制盾构的位置和推进方向，目的是保证盾构按照设计的轴线推进前进，管片拼装成型后满足隧道轴线误差控制要求。施工过程中利用洞内的导线点测定盾构机当前空间位置和轴线方向，通过推进油缸施以不同的推力，调整盾构机的姿态和推进方向，使盾构机的均金按照设计的路线方向推进。
二、盾构施工测量误差来源分析
1、盾构隧道施工测量的误差来源
结合盾构施工的特点，地铁隧道贯通施工测量误差主要来自于地面控制测量、竖井联系测量、激光站吊篮测量、地下延伸导线测量、盾构姿态测量等几个方面的测量。
2、盾构施工误差限值控制及各个阶段对测量误差的分配
2.1平面测量的误差分配
横向贯通误差来源于地面控制导线测量误差、近井点联系测量误差，地下眼神导线测量以及盾构机本身的姿态定位测量误差等影响因素。其他因素影响较小可以忽略不计。假设各项误差相互独立，则有：
mQ2=mq12+mq22+mq32+mq42
其中：mq1——地面控制测量横向中误差；
mq2——盾构施工竖井联系测量中误差；
mq3——地下导线测量中误差；
mq4——盾构姿态的定位测量中误差；
mQ——对扫平面贯通的横向中误差。
2.2高程测量误差分析
高程测量的误差计算公式：mH2=mh12+mh22+mh32+mh42
其中：mh1——地面高程控制测量中误差；
mh2——竖井传递高程的测量中误差；
mh3——盾构机姿态高程测量中误差；
mh4——由盾构进洞出到隧道贯通处地下水准测量中误差；
mH——区间隧道高程贯通测量中误差。
按照上述分配方式，进行平面和高程控制测量，只要把握住其中每一环节的误差范围，就能够有效的保证隧道在贯通过程中盾构施工测量的精度要求。
1、竖井联系测量精度控制
目前竖井联系测量的方法常用的有两种，一种是传统的联系三角形定向测量方法，另一种是垂准仪和陀螺经纬仪组合的联合定向法。
1.1联系三角形定向
联系三角形定向是一种传统的定向测量方法，其对测量精度最有利的形状一般满足以下三个条件：一是两垂线间的距离c应尽可能大；二是连接三角形尽量成直伸形，其锐角γ值（或者是γ1）应小于2°；三是a/c（a1/c）的值一般应不超过1.5。
联系三角形定向精度可以按公式进行估算，式中M上、M下分别指的是地上、地下的连接误差，而θ指的是投向误差。根据《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》在地铁定向测量中限定的误差要求地上的连接误差一般为5秒，地下的连接误差一般为7秒。投向误差θ=±e/c*ρ"。
由上述公式结合实际得出，地上测量误差占总误差的5%，地下测量误差占10%，投向误差占总误差的85%，由此可知，若想要提高定向精度，提高钢丝的投向误差是关键。为此，除了满足上述联系三角形一般最有利的形状外，为减弱风流对悬吊钢丝的影响，沿着隧道风流方向合理的布设垂线位置是提高投向误差的有效方法。
1.2陀螺仪和垂准仪的联合定向
定向测量若采用陀螺定向，其定向精度取决于陀螺本身的定向精度。特点是陀螺定向以前的各个环节的测量误差均不累计；尽管垂准仪的投点误差比较大，但是其始终作为一个误差常量影响着横向贯通误差。目前陀螺仪与垂准仪联合定向采用双投点、双定向的作业方法，使用一次定向中误差为20"的陀螺仪，一次定向中误差可以达到14"。当然，如果采用定向精度比较高的陀螺仪进行定向，一次定向中误差可以达到5"以下，另外，现在的陀螺定向已经实现全自动定向，在定向精度、定向时间、定向操作上都有了很大提高和改变，与传统定向测量相比有不可比拟的明显优势。另外，在一些较长的隧道盾构施工测量中，若想提高测量精度，可以采取：①地下控制测量布设形式可以采用导线网、线形锁等形式。②在地下导线测量中，加测一定数量的陀螺方位角，可以限制测角误差的积累，提高定向精度。同时，在某些受折光影响大的导线边上加测陀螺方位角，可以消除和减弱系统误差对方位角的影响。经过有关部门和单位的研究发现，在地下直伸导线中，加测一个陀螺方位时，加测在导线全场三分之二处的边上为最优，若加测两个以上的陀螺方位时，以按导线全长均匀分布为最好。
2、地下控制测量
地下控制测量以支导线形式居多，地下导线随着盾构推进而不断延长，导线点也随着盾构掘进而向前进行布设。根据施工经验以及反复测量得出，地下控制导线精度主要是受到隧道内折光的影响和不稳定的隧道管片环境影响。为了消除和减弱折光差对横向贯通误差的影响，我们将施工测量控制导线点埋设在隧道两侧并且交叉向前延伸达到消除或减弱折光差影响的目的。
另外，盾构施工地下测量在埋设和测量时应注意以下几点：
a、导线点一定要埋设在稳固、标志完好的地点。导线点的稳定，只能通过重复测量确定其是否稳定，且重复测量的次数一般不少于3次。
b、直线段施工控制导线点的平均边长180m左右，特殊情况下，不应短于100m，曲线段施工控制导线点的平均边长150m左右，并要交叉分布。
c、施工控制导线测量宜采用II级全站仪施测，左、右角各测两测回，左右角平均值之和与360°较差应小于4″，边长往返观测各两测回，往返观测平均值较差应小于7mm。
d、施工控制导线最远点点位横向中误差应控制在±25mm之内。每次延伸导线之前，应对已有的洞内导线前三个点进行检测。如有变动应选择另外稳定的洞内导线点进行洞内延伸导线测量。
e、洞内施工控制导线应在盾构掘进300-400m重复测量一次，每次测量的方向角应小于7″，在取重合点两次角值的平均值作为本次的测量结果。
3、盾构机的姿态测量
3.1盾构机姿态测量
在盾构施工过程中为了保证盾构机按照设计规定的路线掘进，一般在盾构机上安装有导向装置，比如陀螺仪、TCA全站仪等等，这些装置在盾构机的掘进过程中会随时标示出盾构机的姿态以及需要纠正的参数。但是，由于导向装置本身的测量精度有限，加之受到施工干扰等因素的影响，导致导向装置提供的数据不可靠、测量精度也不高。为此需要依靠人工测量方法对盾构机导向系统进行检验校对，并对盾构机姿态进行检核测量。
盾构机姿态测量主要测定的是盾构机掘进瞬时位置是否符合设计要求，在测量工作中主要是利用全站仪和一些其他辅助工具，测定根据不同的盾构机特点而在盾构机上设置的一些标志点，从而通过几何计算确定盾构机瞬时掘进位置的正确性，为盾构机操作人员提供操作校正参数。盾构机姿态测量内容主要包括：平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转、旋切口里程等。
3.2盾构机的人工复核测量
准确测定盾构机姿态是确保隧道贯通的重要环节。虽然盾构机所配备的测量自动导向系统是很先进的，但是，由于制约导向装置本身精度的主客观因素很多，导向装置提供的数据往往精度不高、数据不可靠。为了使SLS-T系统测出的盾构机姿态精准、可靠，我们必须依靠人工测量方法对盾构机导向系统进行检核，对盾构机姿态进行检核测量。
3.3管片环姿态测量
管片环姿态测量主要是测定管片环安装位置是否符合设计要求。自动导向系统的管片环测量一般和盾构机姿态测量同时进行，其所测的管片环状态为管片环背后未注浆前的瞬间状态，随着注浆压力和围岩应力对管片环的作用，管片环的空间位置将发生变化，需要人工进行复核测量，为掘进过程中管片上浮提供依据。盾构区间每拼一部分，就要逐环测量一次，确认已稳定的管片环可不进行重复测量。复测方法是利用全站仪和辅助工具测定管片环上或与管片环相关的一些特征点，从而通过几何计算确定管片环安装位置的正确性，衬砌管片环测量内容包括：环中心偏差、环的椭圆度、环的高程和坡度、环两侧纵向超前量以及环的横向旋转等，其中环中心偏差是管片环姿态最主要的控制参数，可根据相关的地铁测量规范规定确定测量偏差。
3.4盾构施工测量时需要注意的问题
首先，根据不同的地层、盾构机的特点，以及隧道掘进精度的要求和导向系统自身的精度及其控制的距离，确定人工测量周期。
其次，依据盾构机的结构特点，确定测量范围及内容，尽量布设多余的观测点，以便于在初始测量和中间测量中都有可靠的检测审核条件。
再次，盾构机上设置的标志点与盾构机本身坐标系统几何关系一定要准确。
最后，盾构施工测量要达到信息化的施工要求，不管是数据的采集、处理还是信息的反馈，都要实现信息化，自动化，减少人工核实的误差。
参考文献
[1]朱洪明.盾构隧道施工控制测量方案设计及贯通误差估算[J].科技资讯.2006(18)
[2]陈平.盾构推进轴线控制技术[J].安徽建筑.2006(01)
[3]边大勇,卢小平,李永强,张光胜.地铁盾构区间施工测量技术研究[J].测绘通报.2011(04)
[5]赵文军.隧道贯通测量及误差调整[J].陕西水利.2009(S1)