区间盾构施工测量方案修.docx

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区间盾构施工测量方案修

宁波轨道交通1号线二期工程TJ1211标

（东环南路站～五乡西站～U型槽区间盾构隧道）

施工测量方案

编号：

版本：

发放编号：

编制：

复核：

审核：

有效状态：

中铁四局集团有限公司

宁波轨道交通1号线二期工程TJ1211标项目经理部

2012年3月

1、编制依据

（1）《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）；

（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）；

（3）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）

（4）《城市测量规范》（CJJ8-99）；

（5）《地铁隧道工程盾构施工技术规范》（DG/TJ08-2041-2008）

（6）《地面沉降监测与防治技术规程》（DL/TJ08-2051-2008）

（7）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299－1999）2003版

（8）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006

（9）《宁波市轨道交通工程施工测量管理办法（试行）》（甬轨[2010]10号）

（10）宁波市轨道交通1号线二期工程（东环南路站～五乡西站～U型槽）区间盾构隧道、五乡西站和U型槽段施工设计资料；

（11）国家其他测量规范、强制性标准。

2、工程概况

2.1工程概述

本标段合同工程范围为1站两区间（含U型槽明挖段）。

包含为东环南路站～五乡西站区间、五乡西站、五乡西站～U型槽明挖区间（含U型槽明挖段）。

1）东环南路站～五乡西站区间

东环南路站～五乡西站区间线路出东环南路站转向东南行，进入五乡西站，区间沿线的地表建（构）筑物及河流主要有329国道、洞桥、洞桥江、东外环路、盛光企业3、6层房屋、后塘河等。

右线区间起讫里程为K21+076.405～K22+056.919，区间全长980.514m，设4个平面曲线，半径分别为400m、400m、400m、350m，设3段竖曲线，半径分别为5000m、5000m、3000m；左线区间起讫里程为K21+076.109～K22+084.926，区间全长1008.817m，左线平曲线半径分别为350m、350m、350m，设3个竖曲线，半径分别为5000m、5000m、3000m；区间线间距为11.1m～51.2m。

隧道顶部埋深8.3m～21.3m，纵坡为“V”型坡，线路最小纵坡3‰，最大纵坡30‰，区间在K21+520.405处设一联络通道及泵站。

2）五乡西站～U型槽明挖区间

五乡西站～U型槽明挖区间出五乡西站下穿车辆段咽喉区，以450m半径下穿规划货场及北仑铁路支线后到达盾构与明挖区间分界里程，区间沿线主要下穿既有北仑铁路支线及规划铁路北环线。

右线区间起讫里程为K22+247～K23+075，区间全长828m，设2个平面曲线，半径分别为450m、450m，设3段竖曲线，半径分别为5000m、5000m、5000m；左线区间起讫里程为K22+247～K23+067.782，在里程K22+630.292长链4.977m，区间全长825.759m，设2个平面曲线，半径分别为450m、450m，设3个竖曲线，半径分别为5000m、5000m、5000m；区间线间距为10m～13.5m。

隧道顶部埋深7.3m～8.5m，纵坡为“V”型坡，线路最小纵坡4.944‰，最大纵坡28.63‰。

区间在里程K22+747.5处设置带泵房的联络通道一座。

为保证所施工标段的盾构隧道结构尺寸符合设计及规范要求，特编制本施工测量实施方案。

2.2控制点概况

盾构区间施工中，由测控中心提供的宁波市轨道交通1号线二期工程GPS控制点7个、在东环南站东端头井地面设精密控制点1个和二等深桩水准点4个、地面精密水准点1个,其中相邻两控制点相互通视。

根据《关于开展宁波市轨道交通工程监测和测量标准化工作专项检查的通知》，对各类控制点点名、编号方法如下：

2.2.1地面加密控制点

1）平面点编号：

DWP01

其中DW为东环南路～五乡西站站前两个字字母的缩写；P为平面控制点字母缩写；01为沿里程方向顺序编号。

2）高程点编号：

DWG01

其中DW为东环南路～五乡西站站前两个字字母的缩写；G为高程控制点字母缩写；01为沿里程方向顺序编号。

2.2.2隧道内施工“吊篮”点编号

1）吊蓝点平面编号：

DWL（R）D01

D为东环南站第一个字母缩写，W为五乡西站第一个字母缩写，L为左线使用标号，（R）为右线使用标号，D为吊篮点，01为沿线里程方向顺序编号。

2）吊蓝点高程编号：

DWL（R）DS01

D为东环南站第一个字母缩写，W为五乡西站第一个字母缩写，L为左线使用标号，（R）为右线使用标号，D为吊篮点，S为高程使用点标号，01为沿线里程方向顺序编号。

2.2.3隧道内平面及高程控制点编号

1）平面点编号：

DWL（R）01:

D为东环南站第一个字母缩写，W为五乡西站第一个字母缩写，L为左线使用标号，（R）为右线使用标号，01为沿线里程方向顺序编号。

2）高程点编号：

DWL（R）S01:

D为东环南站第一个字母缩写，W为五乡西站第一个字母缩写，L为左线使用标号，（R）为右线使用标号，S为高程使用点标号，01为沿线里程方向顺序编号。

3、测量任务和内容

测量工作是土建工程的重要组成部分，为工程施工提供准确的定位信息、实时监控量测施工进程地面、隧道相关变化量及周围构筑物、管线等的影响变化，为工程施工提供必要的测量数据，根据测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保工程顺利准确进行，确保施工安全。

在区间盾构项目中，测量作业的任务主要包含以下内容：

（1）施工首级测量控制网的检测；

（2）施工平面控制网的加密测量；

（3）施工高程控制网的加密测量；

（4）联系测量，包括竖井定向测量和高程传递测量；

（5）地下施工控制测量；

（6）盾构施工测量；

（7）隧道贯通测量；

（8）竣工测量，包含隧道轴线检测、隧道净空断面测量。

4、施工测量复核程序图

详见图4－1施工测量复核程序图。

图4－1施工测量复核程序图

监理工程师

5、施工测量技术方案

施工测量是标定和检查施工中线、测设坡度和放样建筑物，测量是施工的导向，是确保工程质量的前提和基础。

地铁工程施工测量的施测环境和条件复杂，要求的施测精度又相当高，必须精心施测和进行成果整理，工程测量成果必须符合相关规范的要求。

本工程盾构隧道的贯通中误差采取：

横向±50mm、竖向±25mm。

5.1施工首级测量控制网的检测

施工首级控制网是隧道贯通、保证隧道轴线的依据，由于受施工、地基沉降及其他外界因素等影响，这些点有可能发生变化，为满足盾构施工的需要，我们将对业主提供的7个首级平面高级控制点（GO120、GO122、DHNO、CRDO-1、GO123、GO124、GO125），4个精密水准点（SZ008（深标）、BM[1]59、BM[1]60、BM[1]72）进行周期性复测，检测限差如下表5-1。

表5-1首级控制点检测精度要求

相邻点夹角检测限差

相邻点边长检测

相邻高程控制点检测

边长大于1km为6″

小于1km为8″

相邻精度优于1/50000

检测高差不符值＜

（L为线路长，单位为km）

5.2施工控制网的加密测量

在施工首级控制网检测无误后，依据检测的控制点再进行施工控制网的加密，以保证日后的施工测量及隧道贯通测量能顺利进行。

施工控制网的加密分两方面内容：

5.2.1施工平面控制网加密测量

通常地面精密导线的密度及数量都不能满足施工测量的要求，因此根据现场的实际情况，进一步进行施工控制网的加密，以满足施工放样、竖井联系测量、隧道贯通测量等的需要。

施工平面控制网采用1级全站仪（1″，1+1.5ppm）进行测量，测角4测回，测边往返观测各2测回，用严密平差进行数据处理，点位中误差小于±10mm。

表5-2精密导线测量的主要技术要求

平均边长（m）

导线总长度（km）

每边测距中误差

（mm）

测距相对

中误差

测角

中误差

测回数

角度闭合差

全长相对闭合差

相邻点点位中误差（mm）

350

3～4

±4

1/60000

±2.5

4

5

1/35000

±8

备注：

N为导线的角度个数

5.2.2施工高程控制网加密测量

根据实际情况将高程控制点引入施工现场，并沿线路走向加密高程控制点。

水准基点（高程控制点）必须布设在沉降影响区域外且保证稳定。

精密水准测量观测的视线长度、视距差、视线高需满足规范要求，外业按城市二等精度施测，水准测量采用精密水准测量方法和±4

mm（L为水准路线长，以km计）的精密要求进行施测。

测段间往返观测。

视线长度不大于50m，前后视距差不大于1m，累计前后视距差不大于3m，严格按照规范规定操作。

表5-3精密水准测量的测站观测限差（mm）

基辅分划读数差

基辅分划所测高差之差

上下丝读数平均值与中丝读数差

检测间歇点

高差之差

0.5

0.7

3.0

1.0

精密水准的观测方法如下：

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为了保证前后视距不超限，在测量时应带一把皮尺由两人专门负责量距以确保测量成果一次合格。

④测量宜选择在早上或下午，根据目前宁波的天气我们选择在早上进行测量。

⑤两次观测高差超限时应重测，当重测成果与原测成果比较，其较差均不超过限值时，应取三次成果的平均数。

表5-4精密水准测量的主要技术要求

每千米高差中数中误差（mm）

附和水准线路平均长度（KM）

水准仪等级

水准尺

观测次数

往返较差、附和或环闭合差（mm）

偶然

中误差

全中误差

与已知点联测

附和或环线

平坦地

±2

±4

2～4

DS2

铟瓦

往返各一次

往返各一次

±

备注：

L为往返测段、附和或环线的路线长度（以km计），N为单程的测站数。

本次水准测量使用的仪器为经检定合格的DSZ2+FS1型平板测微器及配套铟瓦水准尺，精度±0.7mm。

5.3联系测量

根据本区间始发井实况平面联系测量决定采用一井联系三角形或两井定向法进行几何定向，基线边方位角互差应满足相关规范要求，由联系测量所测定的基线方位角中误差在±4″之内。

在施工中有一项很重要的工作就是以井上井下两井定向联系测量方法控制平面，修正盾构推进的轴线。

在施工期间每个区间段依照具体情况进行若干次定向测量，一般在盾构始发前，隧道掘进到100m、300m以及距贯通面100～200m时各进行一次。

5.3.1近井导线测量

地面趋近导线应附合在精密导线点上。

近井点与GPS点或精密导线点通视，并应使定向具有最有利的图形。

趋近导线测量用Ⅰ级全站仪进行测量，测角4测回，测边往返观测各2测回，用严密平差进行数据处理，点位中误差小于±10㎜。

5.3.2竖井定向测量

为保证区间隧道施工基线边方向的准确性，采用吊钢丝联系三角形法为主要手段进行定向。

以首级GPS控制点GO124、GO125为起始数据，分别与联测的东五区间及五乡西站的近井点形成一个闭合导线，再以近井点往井内联测。

其中近井点为强制对中点。

我标段根据现场条件东五区间右线始发采用一井定向，利用竖井导入，则竖井联系三角形测量，如图5.3-1所示，即通过竖井悬挂三根钢丝，由近井点测定与钢丝的距离和角度，从而算得钢丝的坐标以及它们的方位角，然后在井下认为钢丝的坐标和方位角已知，通过测量和计算便可得出地下导线的坐标和方位角，这样就把地上和地下联系起来了。

在一井定向中，遵循以下几点（如果条件不允许在始发阶段一井定向，然后条件允许的情况下再延长基线边进行两井定向）：

a）连接三角形定向均须独立进行三组，互差满足要求后，方可取三次的平均值作为该次的定向最终测量成果；

b）井上、井下连接三角形应满足下列要求：

竖井中悬挂钢丝间的距离c应尽可能长；

联系三角形锐角γ、γ′宜小于1°，呈直伸三角形。

α/c及α′/c′宜小于１.５，α、α′为近井点至悬挂钢丝的最短距离；

c）连接三角形边长测量采用全站仪加反射片，先前在同样日照温度等条件下，通过棱镜和反射片对比精确的测量出反射片的距离改正数。

边长采取往返测量三测回，各测回较差应小于1.0mm。

井上与井下同一边边长较差应小于２mm；

d）角度观测应采用Ⅰ级全站仪，用全圆观测法观测六测回，各测回间同一方向观测值互差应不超过±2.5″；

联系三角形定向是用三根钢丝来传递坐标和方位的，在具体实施时悬挂三根钢丝，在平面上钢丝绳与井上、井下的观测台组成四个直伸三角形。

在布设时使三角形长短边之比值应至少大于2.5倍，而a:

b则不应大于1.5倍，同时

点也不宜离仪器过近。

三角形中

角应小于2°，同时，钢丝末端悬挂垂球，为防止钢丝晃动影响观测，将垂球浸在盛满油的油桶内，并且垂球不得与油桶接触。

观测时井上、井下联接角及联系三角形观测要求以1秒级的全站仪往返测边，测角要求4测回，归零观测、测回差≤9″（最大角与最小角差值），2C差≤12″（正镜与倒镜差值），归零差≤6″，测边要求正倒境各两次，观测平均值比较差应小于3mm。

联系三角形边长测量采用在钢丝上贴反射片，用对边模式来测边，每次独立测量三次，这三个数据间每次较差≤3mm，并在测边时考虑井上与井下的温度，计算边长改正。

以上测量数据分为两组，每组数据包括一个井上方位、四个连接角、五条边长。

对三角形解算时，利用三角形闭合差的条件，严密平差来计算，求得井下方位与井下控制点坐标。

然后，再对另一组数据进行如上计算，求得的方位与坐标与第一组的进行检核，以确保不出现差错。

每次独立定向测量的成果应该满足方位角较差≤12″，点位较差≤10mm。

平面联系测量的目的是统一井上下的平面直角坐标系统。

隧道贯通前的联系测量工作不应少于4次，在盾构始发前进行一次，隧道掘进到100m、300m以及距贯通面100～200m时，分别进行一次，其具体任务是确定井下起始点和起始边在地面坐标系统中的平面坐标和方位角。

在这两项任务中，确定井下导线起始边方位角是主要的。

在隧道里建立一条支导线，起始边的方位角误差对隧道各导线点的影响是随各点与起始点的距离成正比增大。

我标段五乡西站采用双井定向，通过增大两根钢丝的距离来减小钢丝的投向误差并提高起始边的方位角的精度。

双井定向的外业包括投点和连接测量两部分。

五乡西站建成后，分别在车站两端头井各投挂一根钢丝，采用单荷重投影法，在每根钢丝上下两端适当位置上粘贴反射片，分别为A、B与

。

在车站附近的加密导线点上架设全站仪，测出两根钢丝到导线点的角度和距离，从而计算出A、B的坐标。

如图5.3－2所示，注意投点时先在钢丝上挂以较轻的荷重，徐徐将其下入井中，然后在井底换上作业重锤，放入盛有机油或阻尼液的桶内，但不能与桶壁接触。

桶在放入重锤后须加盖，以防滴水冲击。

在车站底板适当位置上设置了两个比较稳固、采用强制对中装置的观测台，分别为1、2。

井下连接的任务是测设导线

，目的是测定井下两个导线点1、2的坐标和所构成边的方位角，此两点即为盾构始发及掘进的平面控制的依据。

主要测设过程详见下面步骤说明。

地面上测角和测距以及地下的导线测量均按精密导线测量的技术要求执行。

双井定向的内业计算步骤如下：

由地面连接测量成果计算A、B的坐标

对A、B两点进行坐标反算，求AB的方位角及其边长

确定井下假定坐标系统。

为方便起见，一般假定

为原点，井下导线第一条边

1为

轴（即

）；然后计算井下连接导线各点的假定坐标，得

。

在假定坐标系中，反算

的方位角和边长

e）计算井下第一条边

1的方位角

f）以A点坐标和

为起算数据，重新计算井下连接导线各边的方位角及各点的坐标。

分别由地面和井下计算的B和

点坐标，对闭合差按与边长成正比反符号分配到各边的坐标增值中。

图5.3－2双井定向示意图

在几何定向的同时应该对于井下控制导线进行复核。

在井下布置用以控制隧道的平面偏差的测量导线，它主要分为井下控制导线和井下施工导线。

井下施工导线精度较低、边长较短作为一般工作导线，井下控制导线是作为施工首级控制，用来准确指导掘进方向的边长较长、精度较高的导线，应与每次几何定向配合同步进行井下导线复测，重新计算导线点，并将定向所得的方位传至隧道内最新设置的测量台，修正施工导线的偏差。

观测时仪器应采取强制对中，其测量规范采用与井上放样测量相同的规定。

井下导线点布置如图5.3-3所示。

图5.3-3隧道内导点布置示意图

5.3.3高程传递测量

高程测量控制，通过竖井采用长钢卷尺导入法把高程传递至井下，向地下传递高程的次数，与坐标传递同步进行。

先作趋近水准测量，再作竖井高程传递，如图5-2所示。

图5.3-4竖井高程传递示意图

经竖井传递高程采用悬吊钢尺，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3～5cm，施测三次，高差较差不大于3mm时，取平均值使用。

地下施工高程测量控制点每200m布设一点，采用DSZ2+FS1型平板测微器及配套铟瓦水准尺进行放样、复测，往返限差满足≤±4

mm（L以km计）。

5.4地下施工控制导线测量

由于本标段两区间线路都（小于1km），为此地下导线可按两级布设，即施工导线（平均边长60～100m）和地下控制导线（平均边长150m以上）；设置严格遵循“长边定短边”的原则，隧道内控制导线点设置详见图5.3-3，导线测量按Ⅰ级导线精度要求施测，在隧道未贯通前，地下导线为一条支导线，建立时要形成多条检核条件，保证导线的精度。

地下施工控制导线是隧道掘进的依据，每次延伸施工控制导线前，应对已有的施工控制导线的前三个导线点进行检测。

地下导线点布设成导线锁的形式，形成较多的检核条件，以提高导线点的精度。

导线点如有变动，应选择其他稳定的施工控制导线点进行施工导线延伸测量。

施工控制导线在隧道贯通前100m左右是应连续测量三次，其测量时间与竖井定向测量同步进行。

重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于±10m,时，应采取逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。

曲线段地下导线点宜埋设在曲线五大桩（或三大桩）点上，一般边长不应小于60m，导线测量采用Ⅱ级全站仪施测，左、右角各测三测回，左、右角平均值之和与360°较差小于6″，边长往返观测各三测回，三次测量读数间较差≤3mm，往返测较差≤5mm。

5.5施工放样测量

施工中的碎步测量采用极坐标法进行施测。

为了加强放样点的检核条件，可用另外两个已知导线点作起算数据，用同样方法来检测放样点正确与否，或利用全站仪的坐标实测功能，用另两个已知导线点来实测放样点的坐标，放样点理论坐标与检测后的实测坐标X、Y值相差均在±3mm以内，可用这些放样点指导隧道施工。

5.6盾构施工测量

5.6.1盾构机始发测量

（1）盾构机始发设施的定位测量，其中包括盾构导轨及反力架的安装测量。

由于反力架和始发台为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发台时，盾构中心坡度与隧道设计轴线坡度应保持一致。

考虑隧道后期沉降因素，盾构中心轴线应比设计轴线抬高10～20mm,反力架左右偏差控制在±10mm以内，高程偏差控制在±5mm之内，始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角<±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差<2‰，水平趋势偏差<±3‰。

（2）盾构机内参考点复测，指盾构机拼装竣工后，应进行的测量工作。

其主要测量工作应包括盾构机各主要部件几何关系测量等；

（3）自动测量导向系统的正确性与精度复核，主要对导向系统中的仪器和棱镜位置测量；

（4）盾构机始发位置及洞门圈测量

①在盾构机就位前，应精确测量预留洞圈的三维坐标，并与设计值比较，洞口直径至少测量水平和垂直两个方向，若实测洞圈的偏移量超过规范要求或失圆明显，需报设计院予以确认、回复，以便盾构机始发时做适当调整。

②在精确测定洞口的三维坐标后，需要确定盾构始发、到达的轴线，定出盾构始发位置，本工程东环南路站～五乡西站区间左右线为曲线始发、曲线达到，五乡西～U型槽为直线始发，直线到达。

直线段按设计方位，曲线采取割线进行轴线控制，待盾构完全进入隧道内后，逐步按照曲线进行控制。

5.6.2日常掘进测量

（1）盾构机姿态测量

盾构姿态测量是实时测量盾构机的现有状态，及时指导盾构机纠偏。

用于本标段区间隧道的二台三菱土压平衡盾构机，都配置了盾构姿态自动测量系统，这将大大减少测量工作量。

盾构机掘进时姿态测量应包括其与线路中线的平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转和切口里程的测量。

实时姿态主要参数：

切口偏差—水平／垂直（cm）

盾尾偏差—水平／垂直（cm）

方向偏差—角度值（度）

转角—角度值（度）

坡度差—角度值（%）

表5-5各项测量误差及限差满足下表要求：

测量项目

允许误差

测量项目

允许限差

纵向坡度（‰）

±1

平面、高程偏离值（mm）

±50

切口里程（mm）

±10

里程偏离值（mm）

400～800

横向旋转角（"）

±3

①盾构机尺寸测量

盾构机拼装竣工验收，应进行盾构纵向轴线和径向轴线测量，其主要测量内容包括刀口、机头与机尾连接中心、盾尾之间的长度测量；盾构外壳长度测量；盾构刀口、盾尾和支承环的直径测量。

②人工测量盾构姿态

人工测量的目的是考虑到盾构掘进中不可避免会产生一定的误差，为自动测量系统做定期的复核，确保盾构姿态的准确性。

我们在盾构机的内部设一对水平尺，测出其与盾构机的空间相对位置关系，利用测量各尺的水平、竖直读数，经精确计算得出盾构转角、盾构坡度、盾构中心高程，然后推算出盾构切口及盾尾中心偏差值，从而根据盾构姿态相应调整盾构机的各施工参数。

图5.6-1人工盾构姿态测量系标尺安装示意图

2）人工测量

（1）平面偏差的测定

人工测量是指独立于自动导向系统之外的传统测量方式，使用全站仪测定盾构上预设的前后标志三维坐标，读取坡度板的纵坡和回转角，利用计算器程序计算出盾构姿态。

必须进行两步归算：

首先应根据实测的前后标志点坐标，加入盾构转角平面改正后归算至盾构中心轴线上，然后根据标志点与盾构几何坐标轴的关系计算出切口和盾尾坐标，与相应位置设计线路的中心坐标进行比较，得出切口平面偏离和盾尾平面偏离，即为盾构实际的平面姿态，在盾构姿态报表上以盾构前进方向偏左为“－”，偏右为“+”，表示。

盾构转角平面改正：

式中：

——盾构转角

左转

为“－”，右转“+”

（2）高程偏离的测定

使用全站仪三角高程测量功能在观测台上直接测定前后标高程，通过前后标的高程，加上盾构转角竖向改正后归算至前标处盾构中心高程，可计算盾构机当前的纵坡，该值可用于定期对坡度板进行校正。

以标处归算至前盾构中心的高程为起始数据，按盾构实际坡度

归算出切口中心标高及盾尾中心标高，再与当前的切口里程设计标高、盾尾里程设计标高进行比较，得出切口中心高程偏离、盾尾中心高程偏离，即为盾构实际的高程姿态，在报表上以“+”为上，“－”为下表示。

盾构转角竖向改正

：

式中：

——盾构转角

无论盾构右转还是左转，改正数均为正值“+”

③自动测量盾构姿态系统

a、导向系统测量

本区间盾构推进配置先进的自动导向测