盾构测量技术施工方案.docx
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盾构测量技术施工方案
目录
1、编制依据1
2、工程概况1
2.1基本概况1
2.2水文地质条件2
3、地面平面控制测量5
3.1平面导线控制网的复测5
3.2精密导线测量7
4、地面高程控制网测量8
5、联系测量9
5.1地面趋近精密导线测量9
5.2导线测量9
5.3具体测量方法10
5.4高程传递10
6、地下控制测量12
6.1洞内导线测量12
6.2洞内水准测量14
7、施工放样测量14
7.1盾构下井测量14
7.2盾构拼装测量14
7.3盾构姿态测量15
7.4管片测量16
8、盾构机始发托架及反力架安装测量17
9、贯通测量18
9.1水平贯通测量18
9.2高程贯通测量19
10、竣工测量19
10.1线路中线调整测量19
10.2断面测量20
11.自动导向系统20
12、组织机构设置、仪器设备配置20
12.1组织机构设置20
12.2测量仪器设备配置21
13、安全保证措施21
14、质量保证措施22
15、环境保证措施23
16、工程测量仪器管理制度24
16.1仪器设备使用24
16.2仪器设备管理制度24
17、附件25
盾构测量技术施工方案
1、编制依据
（1）《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-2003；
（2）《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006；
（3）《工程测量规范》GB50026-2007；
（4）《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；
（5）《城市测量规范》CJJ/T8-2011。
2、工程概况
2.1基本概况
长沙地铁3号线SG-9标为我中铁二十五局集团与湖南省第三建设工程公司联合中标，该标段主要施工内容为“一站三区间”施工（雅雀湖站主体施工，雅雀湖站-四方坪站-丝茅冲站-烈士公园东站三个盾构区间施工）。
我公司为联合体中的主办方，主要负责“三区间”施工。
我项目部盾构施工场地布置于雅雀湖站，盾构机由该站西端头井始发。
其中雅雀湖站-四方坪站区间左线1117.622m、右线1097.255m，区间设1座联络通道兼废水泵房；四方坪站-丝茅冲站区间左线298.446m，右线519.074m；丝茅冲站-烈士公园东站区间左线1525.969m、右线1525.606m，区间设2座联络通道兼废水泵房。
整个盾构区间区间左、右线全长6044.723m。
本工程车站处于德雅路与双拥路由东往西行至德汇路后往你那转向至呈南北走向的车站北路。
双拥路为四方坪内路面，车流相对较小为双向4车道，宽约20m。
车站北路为长沙市主干道，现状道路为双向六车道，宽度约为40m，车流量大，交通繁忙。
两侧非机动车道现状宽度约为12米。
雅雀湖站-四方坪站区间，线路出雅雀湖站后沿双拥路向西前行,转向正南方向沿车站北路前行到达四方坪站北盾构接收井。
车站北路和双拥路车辆繁忙，两侧建筑物密集。
四方坪站-丝茅冲站区间，线路出四方坪站后往西南方向沿车站北路前行，沿车站北路往正南方向到达德雅路与车站北路交叉处设置的丝茅冲站。
车站北路为长沙市主干道，道路车辆繁忙，两侧建筑物密集。
丝茅冲站-烈士公园东站区间，线路出丝茅冲站后沿车站北路往正南方向前行,到达营盘东路站。
车站北路为长沙市主干道，道路车辆繁忙，两侧建筑物密集。
图2.1-1长沙地铁3号线9标盾构区间图
2.2水文地质条件
2.2.1烈士公园东站～丝茅冲站区间
（1）地下水的类型及富水性
根据区域水文地质资料、现场调查及引用资料分析，场地水文地质条件一般。
地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙水及基岩裂隙水。
区间填土层富水性整体较差；孔隙水主要分布在全新统与中更新统含水层中，孔隙水富水性中等，属弱承压水；基岩裂隙水赋存量较小，迳流条件较差。
（2）地下水的补给、径流、排泄及动态特征
上层滞水赋存于填土中，主要受大气降水、沟管渗水、人工排水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘流渗排泄，水量动态变化大，分布不连续。
勘察期间未形成稳定水位。
孔隙水赋存于砂、圆砾、卵石层中，受大气降水和地表水及河水补给，其具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，具承压性，枯水期水位下降，为弱承压水，孔隙水与浏阳河河水水力联系紧密。
基岩裂隙水赋存于泥质粉砂岩、砾岩及中元古界板岩裂隙中。
根据钻探揭露及地质调查，基岩节理裂隙多为密闭或微张，迳流条件较差，水量甚微，未能形成稳定水位。
（3）地下水的腐蚀性
本场地水的环境类型为Ⅱ类。
上层滞水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；孔隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
裂隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
2.2.2丝茅冲站～四方坪站区间
（1）地下水的类型及富水性
根据区域水文地质资料、现场调查及引用资料分析，场地水文地质条件一般。
地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙水及基岩裂隙水。
勘察期间正处旱季，根据现场钻探揭露情况，填土层富水性整体较差；孔隙水主要分布在中更新统砂、圆砾、卵石等含水层中，孔隙水富水性中等，属弱承压水；基岩裂隙水赋存量较小，迳流条件较差。
（2）地下水的补给、径流、排泄及动态特征
上层滞水赋存于填土中，主要受大气降水、沟管渗水、人工排水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘流渗排泄，水量动态变化大，分布不连续。
勘察期间未形成稳定水位。
孔隙水赋存于砂、卵石层中，受大气降水和地表水补给，其具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，具承压性，枯水期水位下降，为弱承压水。
基岩裂隙水赋存于砾岩及中元古界板岩裂隙中。
根据钻探揭露及地质调查，基岩节理裂隙多为密闭或微张，迳流条件较差，水量甚微，未能形成稳定水位。
勘察期间场地地下水稳定水位埋深为2.5～6.5m，相应标高为41.83～46.29m，场地地下水分布不连续。
场地处于浏阳河冲积阶地上，水文地质条件中等～简单，地下水主要为孔隙水，水量较少，上层滞水水量甚微。
（3）地下水的腐蚀性
本场地水的环境类型为Ⅱ类。
上层滞水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；孔隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
裂隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
2.2.3四方坪站～雅雀湖站区间
（1）地下水的类型及富水性
场地地下水类型分为填土中的上层滞水、第四系砂卵石层中的孔隙水及基岩裂隙水。
填土层富水性整体较差；孔隙水主要分布在全新统与上更新统含水层中，孔隙水富水性中等，属弱承压水；基岩裂隙水赋存量较小，迳流条件较差。
（2）地下水的补给、径流、排泄及动态特征
上层滞水赋存于填土中，主要受大气降水、沟管渗水、人工排水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘流渗排泄，水量动态变化大，分布不连续。
勘察期间未形成稳定水位。
孔隙水赋存于砂、卵石层中，受大气降水补给，其具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，具承压性，枯水期水位下降，为弱承压水。
基岩裂隙水赋存于中元古界板岩裂隙中，基岩节理裂隙多为密闭或微张，迳流条件较差，水量甚微，未能形成稳定水位。
（3）地下水的腐蚀性
本场地水的环境类型为Ⅱ类。
上层滞水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；孔隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
裂隙水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
3、地面平面控制测量
3.1平面导线控制网的复测
（1）平面网为长沙独立坐标系，高程网为1956年黄海高程系。
（2）控制点描述
本标段业主所移交的平面控制点是在城市C级GPS控制点的基础上加密的导线网,这些导线点由于受高楼的影响，只能连测成附合导线，而不能测成闭合导线；平面导线控制网的观测方法为：
①采用左右角法进行观测，左右角平均值之和与360°的较差应小于5″，每测站观测4测回。
②水平角观测遇到长、短边需要调焦时，盘右长边不调焦，盘左短边调焦；盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。
③精密导线的边长应往返观测各二个测回，每测回间应重新照准目标，每测回应三次读数。
对于测量成果应进行平差计算，合格后方可应用,并将平面和高程控制网加密报告、交桩点复测报告单独上报。
对于这部分GPS控制点和精密导线点宜在上午9～12点，下午3～9点进行复测，其最佳时间是在大气稳定的阴天进行。
表3.1控制点位置
点号
X
Y
备注
T3041
103468.304
51608.582
三一大道合峰加油站东地下通道边
T3038-1
104221.248
51871.482
栖凤路与德雅路交叉口被浏阳河南堤
SFSA
104087.504
52334.725
四方坪世方水岸小区4栋楼顶
T3040
103487.7481
51856.4638
德雅路与三一大道交叉口北路中间
T3043
103104.2884
51146.5785
三一大道与车站路交叉口西南
T3044
102737.3447
51176.9871
车站北路制药厂宿舍楼顶
T3045
102330.8538
51155.3901
车站北路邮电局宿舍楼顶
T3046
102058.9155
51195.4815
湖南省通讯建设有限公司西南路边
T3047
101700.6810
51207.8485
车站北路与长善路交叉口西侧
图3.1首级控制网示意图
（3）轴线描述
表3.2区间轴线描述
内容
区间隧道
雅雀湖站~四方坪站区间
四方坪站~丝茅冲站区间
丝茅冲站~烈士公园东站区间
起-终点里程
Y（Z）DK27+720.800-Y（Z）DK28+818.055
YDK26+998.626~YDK27+517.700
ZDK27+221.576~ZDK27+517.700
YDK25+209.226~YDK26+736.076
ZDK25+209.226~ZDK26+736.076
区间长度（m）
左线：
1117.622
右线：
1097.255
左线：
298.446
右线：
519.074
左线：
1526.033
右线：
1525.678
最小平曲线半径（m）
350
1000
3000
最大纵坡（‰）
28
25.395
28
埋深范围（m）
10.07-19.64
11.30-17
5.4-17.94
图3.2各站近井点平面布置示意图
（4）一般规定
地面平面控制网应按城市轨道交通工程建设规划网中各条线路建设的先后次序，沿线路独立布局。
布网时应根据线路延伸和与其他线路交叉状况，在线路延伸和交叉地段，必须有两个以上的控制点相重合。
城市近期规划与建设的城市轨道交通线路较多构成网络且原城市控制网不能满足建设需要时，宜建立一个覆盖全部线路的整体控制网。
3.2精密导线测量
选择精密导线点应符合下列要求
（1）附和导线的边数宜少于12个，相邻边的短边不宜小于长边的1/2，个别短边的边长不应小于100m；
（2）导线点的位置应选在施工变形影响范围以外的稳定的地方，并应避开地下构筑物、地下管线等；
（3）楼顶上的导线点宜选在靠近并能俯视线路、车站、车辆段一侧稳固的建筑上；
（4）相邻导线点间以及导线点与其相连的卫星定位点之间的垂直角不应大于30°，视线离障碍物的距离不应小于1.5m，避免旁折光的影响；
（5）在线路交叉及前、后期工程衔接的地方应布设适量的共用导线点；
（6）应充分利用现有城市控制点标石。
表3.3精密导线测量主要技术指标
平均边长（m）
闭合环或附合导线总长度（km）
测距中误差（mm）
测距相对中误差
测角中误差（″）
边长测回数
方位角闭合差（″）
全长相对闭合差
相邻点的相对点位中误差（mm）
Ⅰ、Ⅱ级全站仪
350
3~4
18
1/60000
±2.5
4
±5√n
1/35000
±8
注：
1、n为导线的角度个数，一般不超过12；
2、附合导线线路超长时，宜布设结点导线网，结点间角度个数不超过8个；
导线采用二等导线测量，水平角观测采用左右角观测，左右角平均值之和与360°的较差应小于4″，观测中应考虑编制度盘变化。
4测回导线边长测量时，一测回三次读数的较差应小于3mm，往返平均值的较差小于5mm。
其近井点的点位中误差应在±10mm之内。
4、地面高程控制网测量
水准网应沿线路附近布设成附和线路、闭合线路或结点网。
地面高程控制网按照城市二等水准测量技术要求，其主要技术要求如下表：
表4.1水准测量主要技术要求
水准测量等级
每千米高差中数中误差（mm）
附合水准
路线平均
长度（km）
水准仪
等级
水准尺
观测次数
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
偶然中
误差MΔ
全中误差MW
与已知点联测
附合或
环线
二等
±2
±4
2~4
DS1
铟钢尺
往返测各一次
往返测各一次
±
注：
L——为往返测段、附合路线长度，单位为千米（km）；
表4.2水准网测量观测的视线长度、视距差、视线高度的要求（m）
等级
视线长度
前后
视距差
前后视距
累计差
视线高度
仪器等级
视距
视线长度
20m以上
视线长度
20m以下
二等
DS1
≤60
≤2.0
≤4.0
≥0.4
≥0.3
对业主提供的高程控制点进行复核，这些高程点位于先福村A-05栋西面墙、先福村A-03栋东北角、天都国际大酒店西南角及地下车库入口、德雅里丝茅冲安居小区7栋东北角、丝茅冲粮店5层楼西南墙角、步步高超市东北角及新城1栋西面墙上、西湖社区办公楼北面墙及北边19层楼房东面墙。
开工前应对高程控制点进行复核，对这些水准点至少半年复核一次。
四点布设成一条附和水准路线。
水准点应选在施工影响的变形区域以外稳固、便于寻找、保存和引测的地方，对已建成的水准网定期进行复测，第一次复测应在开工前进行，之后应1年复测1次，且应根据点位稳定情况适当调整复测频次。
复测精度不应低于原测精度，高程较差不应大于√2倍的高程中误差。
当水准点标石被破坏时，应重新埋设，复测时统一观测。
水准网布设方式采用附和水准路线，水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减少前后视折光误差的影响。
尽量避免跨越河流等障碍物。
点位在图上设计、实地选线选点、标石埋设。
5、联系测量
5.1地面趋近精密导线测量
对区间隧道每个车站附近布设3~4个加密导线点，导线布设按《城市轨道交通工程测量规范》要求布置，布设成附合导线或闭合导线。
5.2导线测量
区间隧道利用车站的东西端头井进行投点，两个投点与地面控制点组成附和导线或者闭合导线。
每次投点单独进行，共投三次。
三点互差小于2mm。
地下导线的起始边作为每次联系测量的基线边，车站底板上用强制观测墩，投点仪向上投点时采用三联脚架法进行角度和距离测量，以减少仪器对中误差和边长较短引起的测角和测距误差过大的影响。
趋近导线、竖井定向导线与地面控制网一起进行整体严密平差。
联系测量在隧道掘进前、掘进50米、100-150米、距贯通面150~200米时分别进行一次联系测量，保证盾构机的正确姿态，使盾构机能顺利吊出；
洞内导线沿隧道中心布设成导线环的形式，平均边长在150m左右，每次换站利用两个已知边进行定向测量，误差控制在规定范围之内，并取算术平均值。
区间采用三次联系测量，每次联系测量与地面点形成闭合导线的形式并且进行严密平差，平差结果满足《城市轨道交通工程测量规范》要求方可使用。
因为丝~烈区间长度超过1500m，宜增加联系测量次数以保证测量精度。
联系测量的任务：
地下导线起算边的坐标方位角，确定地下导线起算点的平面坐标；确定地下水准点的起算高程。
图5.1联系三角形测量示意图
5.3具体测量方法
盾构三个区间段，均采用附和导线进行测量，地面一次，取三次测量成果的加权平均值，指导隧道开挖。
经初步估算并参考导线利用SFSA、T3038作为起始边，并与T3044、T3045形成附和导线。
洞内导线沿隧道中心布设成导线环的形式，每条边长控制在150m左右，每次换站利用两个已知边进行定位测量，误差控制在规定范围之内，并取算术平均值。
此区间采用三次联系测量，每次联系测量与地面点形成闭合导线的形式并且进行严密平差，平差结果满足规范规定要求方可使用。
为使井口墩台点的坐标和方向能严格传递到井下，指导盾构推进，计划用吊钢丝法进行传递，即在井口支架上吊两根细钢丝，悬挂重锤吊入井下的油桶阻尼液中，使钢丝稳定。
两根钢丝组成如图所示的三角形，通过观测计算出井下控制点的坐标，与井下控制点连线的方位角，用联系三角形传递方位角时必须采取措施保证两根钢丝自由悬挂。
图5.2竖井传递示意图
5.4高程传递
（1）地面水准测量
在业主提供的长沙市二等水准点基础上布设精密水准网，布设成附合水准路线。
车站、竖井附近设置2个水准点，采用往返测量，每一测段的往测和返测，分别在上午和下午进行。
精密水准点选在离施工场地变形区外稳固的地方；墙上水准点选在永久性建筑物上。
水准点点位应便于寻找、保存和引测。
精密水准点间距平均300m。
精密水准测量的观测方法如下：
①往测：
奇数站上为：
后---前---前---后
偶数站上为：
前---后---后---前
②返测：
奇数站上为：
前---后---后---前
偶数站上为：
后---前---前---后
③由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。
精密水准测量观测的技术要求为：
视距小于等于60m
前后视距差小于等于1m
前后视距累计差小于等于3m
往返较差、附合或闭合差：
±8
㎜，L以Km计
表5.2水准测量的测站观测限差（m）
等级
上下丝读数平均值与中丝读数之差
基、辅分划
读数之差
基、辅分划所
测高差之差
检测间歇点
高差之差
二等
3.0
0.5
0.7
2.0
（2）趋近水准测量
①近井水准点高程的地面趋近水准路线应附合在地面相邻精密水准点上。
趋近水准测量技术要求和测量方法执行地面水准测量。
②由于竖井传递高程，是通过测量井深而将地面水准点的高程传递至井下的水准点,高程传递应独立进行两次；每次应独立观测三测回，每测回应变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3㎜,并进行温度、尺长、钢尺自重张力改正。
钢尺导入法：
用悬挂钢尺法进行高程传递，在传递时，应该用两台精密水准仪。
两根水准尺和一把钢尺同步观测并进行温差和检定改正，其布置如图所示，将钢尺悬挂在支架上，其零端放入井中，并在该端挂一重锤，一台水准仪在地面上，另一台在隧道中（如下图所示），同时读取钢尺读书R1,R2和水准尺读数A,B，此时井下BM2点高程为：
Hb=HA+R1-R2-A-B+△L1+△L2
式中：
△L1为钢尺的温度改正数
△L2为钢尺的检定改正数
而△L1=ɑ*（R1-R2）*（T均-T0）
其中：
ɑ为钢尺的膨胀系数=0.0000125/℃
T均为地面地下平均温度
T0为钢尺检定时的温度
钢尺由于自重而产生的伸长改正数：
△L3=rL2÷（EZ）
式中：
r—钢尺密度，一般取７·85g／cm3
E—钢尺的弹性摸量,一般取1·96×105MPa
因此,△L=△L1+△L2+△L3
如果悬挂的重锤质量与检定时的拉力不同,则须增加由于增重而引起的伸长改正数：
△L4=（Q-H）／（EF）×L
式中：
Q—重锤的质量
F—钢尺的横截面积
图5.2高程联系测量示意图
（3）本方案应注意：
①采用两台精密水准仪加钢尺同步观测，钢尺必须施加鉴定时拉力，观测2-4组数据。
②选定较为稳定和便于保护起始点位置
③地下起始点须经常检查。
6、地下控制测量
6.1洞内导线测量
区间隧道洞内平面和高程测量应包括洞内施工导线测量、施工水准测量。
洞内平面起算点利用直接从地面通过联系测量传递到地下的近井点，地下起算方位边不应少于2条。
图6.1地下控制点布置图
（1）洞内导线的布设形式
洞内导线是保证盾构正确推进方向和平面贯通的地下控制网，洞内导线分成两级布设,即施工导线（边长30～50m）和施工控制导线（平均边长150m），当推进地段不超过100m时，亦可二者合一，布成一种地下导线，直线段边长120m，曲线段边长50～60m，在左右线旁通道处可设左右线联测点，施工控制导线点应布设成三角形边角网或闭合多边形，并进行角度和距离平差；所有的导线点均做成强制对中点，减少对中误差。
具体布设形式如下图：
图6.2洞内导线网示意图
（2）洞内导线测角和测边
洞内导线的测角和测距跟地上导线测法相同,用左右角观测法和全圆测回法观测，但由于洞内环境与地上不同,因此需要采用一些特殊的措施：
①洞口内、外两个测站的测角和测距应选在大气稳定的阴天或夜间进行观测。
②由于洞内导线边短，仪器对中和目标偏心对测角的影响较大，因此，测角时在测回之间，仪器和目标都应重新对中，以减少此项误差的影响。
为了减小照准误差和读数误差，在观测时瞄准两次，读数两次的方法。
③洞内导线测角应用灯直接照射前、后视棱镜觇牌。
④洞内进行导线测量前必须通风排除烟尘和水气，等成像清晰后进行观测。
（3）洞内导线的平差
洞内导线的平差与一般导线的平差相同，在盾构推进中，凡是己构成闭合图形的导线环，都应进行平差计算，算出导线点的平差坐标值，以平差后的坐标值指导盾构推进和管片的组装。
（4）洞内导线的检测
洞内导线延伸前，对己有的施工控制导线前三个点进行检测。
检测点如有变动，应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工控制导线的延伸测量，洞内施工控制导线应经常与地面导线控制点联测，确保洞内导线点的正确性。
6.2洞内水准测量
（1）洞内水准点布设在施工控制导线点附近，并做好明显的标记加以确认并定期复测。
（2）水准点测量按二等水准技术要求进行，水准线路往返较差、附和或闭合差限差满足小于±8
mm（L以公里计算）。
（3）盾构推进至隧道全长的1/3，2/3和距离贯通面50～100m时，分别对地下水准按二等水准精度要求复测，确认成果正确或采用新成果，保证高程的贯通精度。
（4）重复测量的高程点间的高程较差应小于5mm，满足要求时，应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道掘进。
（5）相邻竖井间或相邻车站间隧道贯通后，地下高程控制点应构成附和水准路线。
7、盾构机始发托架及反力架安装测量
在盾构机始发托架安装前，利用井下控制点精确在地面标定出隧道设计中心线及盾构托架支撑导轨的中心线，利用井下高程控制点放样出导轨在盾首和盾尾处的设计高程，确定出盾构机和反力架的倾角，作为盾构托架和反力架的安装、调整的依据。
在始发托架、基准环以及反力架安装完毕后，对安装结果进行检查。
检查结果满足以下条件时，方认为安装合格，否则重新进行调整。
①基准环和反力架的倾角应与隧道的中心轴线的法线平行；
②基准环和反力架的中心线应与隧道的轴线一致；
③始发托架中心线与线路中心一致。
图7.1托架示意图
8、施工放样测量
8.1盾构下井测量
采用通过竖井的联系三角形定向测量或其他测量方法将测量控制点传递到端头井内。
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