施工测量技术方案.docx
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施工测量技术方案
施工测量技术方案
［高增-新机场南］隧道盾构区间土建工程
工程名称:
广州市轨道交通三号线北延段
【高增～新机场南】土建工程
地铁里程:
YDK26+160.100-YDK28+076.696
ZDK26+160.111-ZDK28+076.696
编制单位:
中交隧道工程局有限公司
部门:
工程部
编制:
审核:
审批：
编制日期:
2007年03月08日
广州市轨道交通三号线北延段
［高增-新机场南］区间隧道盾构工程
施工测量技术方案
1.工程概况
本标段为广州市轨道交通三号线北延段工程施工11标【高增～新机场南】区间土建施工项目，线路走向是从矮岗站向北穿越大片农田、果园、树林及鱼塘后拐入机场高速大道，沿机场高速大道中间绿化带穿行与已完成施工的机场地铁试验段搭接贯通，到达新白云机场，工程包括始发井明挖段、盾构施工区间、吊出井明挖段三部分，线路总长3833.181m（双线）。
隧道右线起讫里程为YDK26+160.100～YDK28+076.696，其中包括：
始发井明挖段长度128.03m；盾构区间长度1620.350m；吊出井明挖段长度168.596m；
隧道左线起讫里程为ZDK26+160.111～ZDK28+076.696，其中包括：
始发井明挖区间长度128.03m；盾构区间长度1620.139m；吊出井明挖段长度168.596m。
盾构区间设2#、3#两个联络通道：
其里程分别为ZDK26+722.111、ZDK27+318.111。
其中2#联络通道和废水泵房合建，在YDK-27-908.1000～YDK-27-949.559处设中间风井（含风机房、跟随所、气瓶室）。
隧道盾构施工选用德国Herrenknecht公司生产的复合盾构机作为隧道掘进设备。
该设备配有德国ＶＭＴ公司生产的ＳＬＳ＿Ｔ隧道导向测量系统，需定期和不定期对导向系统进行定位并由人工测量对盾构机的掘进姿态和环片安装状态进行检查和核准。
2.执行依据
1．《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308—1999）；
2．《广州轨道交通施工测量管理细则（第二版）》；
3.《城市测量规范》（CJJ8—99）；
4．《工程测量规范》（GB50026—93）；
5．《新建铁路工程测量规范》（CH2001-92）；
施工测量流程图
本标段工程主要是明挖施工段、盾构区间，施工测量程序见图1《施工测量程序框图》：
图1施工测量程序框图
3.技术方案
由于本工程为地下工程，因而控制测量分为地面控制网测量、联系测量及地下控制网测量三部分。
3.1地面控制网测量
根据要求，我部拟计划对业主提供的地面控制网（包括平面控制网和高程控制网两部分）进行复测，并将复测结果提交业主，经确认后，方可结合本区间隧道的地面现场实际情况进行加密控制测量或扩大网测量。
3.1.1地面控制网复测
根据业主提供的平面及高程控制点（GPS控制点和精密导线点、精密水准点）并结合本区间现场实际情况，我部拟对业主提供的平面控制网及高程控制网分别进行复测。
对于平面控制测量，应满足以下条件：
１．外业水平角观测，Ⅱ级全站仪不少于六测回；
２．同一方向左、右角之和与360°互差不超过±4″，方位角闭合差不超过±5″
；
３．往返测距互差不超过±2ｍｍ；
４．经内业平差后，各点点位中误差不超过±10ｍｍ，相邻点点间相对中误差不超过±8ｍｍ。
对于高程控制网测量应不低于以下精度指标要求：
1.外业采用往返观测；
2.往返闭合差不应超过±8
mm；
3.1.2地面加密控制网测量
本区间地面平面加密控制测量是为满足地面其它施工测量放线，及平面联系测量而进行的地面控制测量。
对于因联系测量而进行的地面加密控制测量必须在既有的GPS控制网下进行加密，作业精度要求不低于精密导线的精度要求。
本区间地面高程加密测量是为满足本区间的地面施工及隧道施工要求而进行的，可按二等水准作业要求而进行，往返高差闭合差应不超过±8
ｍｍ。
3.2联系测量
由于本工程为地下工程，为确保施工的准确性，因此在施工期间须进行平面及高程联系测量，将地面的平面坐标、方位及高程传至隧道。
本区间的联系测量拟采用连接三角形法及短钢尺导高法进行，本区间联系测量拟分别在盾构机掘进至50米处、100～150米处、距贯通面150～200米处，独立进行三次，由于本区间贯通长度均大于1000米，为确保贯通的准确性，我部拟计划在盾构机掘进至2/3处加测陀螺方位角。
3.2.1平面联系测量
根据本区间始发井实况平面联系测量决定采用两井定向法进行几何定向，在两井定向中，遵循以下几点：
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：
i>.两悬吊钢丝间距应大于5m；
ii>.定向角α应小于2°；
ii>.α/c及α′/c′的比值应小于1.5倍。
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，（或联系三角形边长测量应采用鉴定过的钢尺并估读至0.1mm。
每次应独立测量三测回，每测回往返三次读数），各测回较差地上应小于0.5mm，地下应小于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II级全站仪，用全圆测回法观测六测回，测角中误差应在±2.5″之内；
e.基线边方位角互差应满足相关规范要求；
f.由联系测量所测定的基线方位角中误差在±4″之内；
g.竖井定向测量
为保证盾构施工基线边方向的准确性，采用投点仪和陀螺仪定向方法或吊钢丝联系三角形法为主要手段进行定向。
如利用竖井倒入，则采用竖井联系三角形测量，如图2所示，即通过竖井悬挂两根钢丝，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。
如下图示：
图2联系三角形定向测量示意图
3.2.2高程联系测量
高程联系测量时应注意以下事项：
i>．近井点稳定可靠；
ii>．每次高程联系测量独立作业三组，各组高差互差应满足相关规范要求，取其平均值作为本次高程联系测量成果；
iii>．三次高程联系测量基点高程成果互差，应满足相关规范要求。
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3所示。
经竖井传递高程采用悬吊钢尺（经检定后），井上和井下两台水准仪同时观测读数，施测三次，高差较差不大于3mm时，取平均值使用。
地下施工控制水准点，可与地下导线点合埋设于一点，亦可另设水准点。
水准点密度与导线点数基本相同，在曲线段可适当增加一些。
地下控制水准测量的方法和精度要求同地面精密水准测量相同。
地下施工水准测量可采用苏州一光DSZ2精密水准仪和2米铟钢尺进行往返观测，其闭合差应在±8
mm（L以km计）之内。
图3竖井高程传递示意图
3.3隧道内控制测量
3.3.1地下导线施工控制测量
地下导线测量按精密导线精度要求施测。
测角中误差≤±2.5″，导线全长闭合差≤1/35000。
在隧道未贯通前，地下导线为一条支导线，建立时要形成检核条件，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，应选择另外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应测量三次，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±10mm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。
直线隧道施工控制导线点平均边长150m，特殊情况下，不应短于100m。
曲线隧道施工控制点宜埋设在曲线元素点上，一般边长不应小于60m。
施工控制导线测量宜采用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″，边长往返观测各二测回，往返观测平均值较差应小于7mm。
施工控制导线最远点点位横向中误差应在+25mm之内。
隧道内平面控制测量是以平面联系测量基线边为起点，支导线向洞内延伸，主导线点统一为强制归心的角钢制作观测台，观测台固定在管片上。
施工导线是隧道（盾构）掘进的依据，随着盾构的推进，应首先布设施工导线，直线段平均边长100m左右布设一个控制导线点，曲线段尽量在曲线元素点上设置控制导线点,曲线段每60m布设一个控制导线点。
地下施工控制导线测量精度要求同地上精密导线的测量要求，随着隧道的推进，不断设置，不断引测。
每次引测时必须先复测前三点的坐标及方位角的变化，如发现变化超出一定范围，须从地上联系测量基点进行全面复测。
定期对主控导线点及联系测量隧道内部基点进行全面复测，周期为一个月左右一次。
3.3.2地下水准施工控制测量
地下高程测量应包括地下施工水准测量和地下控制水准测量。
隧道内高程控制点（即高程联系测量控制点）为基础的加密控制测量，洞内水准测量按二等水准测量或不低于精密水准测量作业精度要求进行施测，高差往返闭合差不超过±8
ｍｍ。
地下施工水准点宜每50m设置一个，地下施工控制水准点宜每200m设置一个。
地下水准点可利用地下导线点，也可在隧道的边墙上单独设置控制水准点。
地下控制水准点测量应在隧道贯通之前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。
重复测量的高程控制点与原测点的高程较差小于5mm，并应采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值。
地下控制水准测量的方法和精度要求同地面精密水准测量相同。
3.4盾构机施工测量
3.4.1洞门预埋件测量
盾构机始发及破壁前应对洞门预埋件进行检测,并根据预留洞门实际位置与设计值之差来确定盾构机始发及破壁位置。
3.4.2始发托架测量
盾构始发方位确定后，应对始发托架定位测量。
3.4.3反力架安装测量
在各始发相关参数确定后，应对反力架进行定位安装测量，并在反力架安装时进行跟踪调试测量。
3.4.4盾构机始发姿态测量
盾构机始发前，应对盾构机始发姿态进行测量，并对盾构机姿态随时进行调整，以保证盾构机姿态的正确性。
3.4.5始发吊篮测量
盾构机始发前应对盾构机始发吊篮控制点进行测量，以便指导盾构机正常掘进。
3.4.6盾构机姿态实时测量
盾构始发前应在盾构机的土压舱后壁测设５～７个点，并利用盾构机的几何关系及所测设的点的相对关系来推算盾构机的姿态，所测定的盾构机机头平面中误差为±10mm，高程中误差为±10mm；一般情况下拟20天测量一次盾构机的实时姿态，如遇盾构机操作面板显示的偏差值较大时则需增加测量频率。
以便对盾构机姿态进行适当调整，确保盾构机按设计线路掘进。
（此部分主要为VMT公司提供相关依据和方法）。
3.4.7盾构机吊篮控制点复测
随着盾构机掘进，吊篮控制点通过VMT导向系统的自动移站功能向前移站，同时定期通过主控导线点对吊篮进行复测，复测周期为VMT导向系统自动移站两次后进行一次复测。
复测的基准起点为主导线向后退三站开始。
3.4.8环片姿态检测
为确保盾构机及环片姿态的正确性，盾构机每掘进一定深度后，应对已安装好环片进行检测。
其高程直接测量环片的高程，平面偏移采用铝合金尺配水准器，利用全站仪任意拔角法，实测偏移值与理论值之差即为该环片的实际偏移。
环片姿态检测每两天测量一次，并即时将测量成果上报给驻地监理及业主代表。
3.5贯通误差预计
3.5.1平面贯通预计
本盾构区间隧道单程长约1620.35m，由于盾构法施工为单向式掘进，故该段的贯通面为新机场安监中心隧道设计终点里程处。
现拟把平面贯通误差主要分为四部分：
地面控制网误差、联系测量误差、地下控制导线误差、盾构姿态测量误差。
贯通误差预计如下：
i>．由地面导线测量引起的在贯通面上贯通点横向贯通中误差为：
首先对业主提供的13个精密控制导线点进行全线复测，复测结果满足规范要求后，以ⅢBJO72和ⅢBJO73作为盾构机掘进过程中的常用基线（定期联网复测），ⅢBJO72和ⅢBJO73的距离为320.6065米，索佳SET2130R的测角精度为一测回中误差为2″左右，拟设计测角6测回，则由于地面基线产生的横向贯通中误差为：
△
=
ⅱ>.由地面转站及联系测量在贯通面上贯通点横向贯通中误差为（三次联系测量和在距起点里程1100~1300之间加测一次200米边长的陀螺仪方位角）:
在本工程中基线边长可大于100米，由以往实践检验单次联系测量对基线方位角的影响中误差大约为±4″左右，如果联测3次，则对贯通产生的横向中误差△1为（其中Ls=1200米，因为在里程1100~1300米直线段加测陀螺仪方位角）：
△
1=
设加测陀螺仪方位角后联系测量对贯通产生的横向中误差△2为（一般施工单位使用的陀螺经纬仪一次定向标称准精度为±20″，每条陀螺边观测三测回，两条陀螺边共观测六测回，则两条陀螺边归算到同一条定向边的中误差为±8.2″，陀螺经纬仪测前、测后各三测回的陀螺常数测定平均误差也同样有±8.2″时，则定向误差为±8.2″×
=11.6″；另陀螺边与趋近导线的起始边的连接角α的观测误差为±4″，则起始边的方向误差为±12.3″,如果连测三次，则最后起始边方向误差为7.1″。
），由此产生的贯通中误差为：
△
2=
则联系测量对隧道贯通的总的中误差为：
△
=
ⅲ>.由隧道内导线测量时测角引起的在贯通面上贯通点横向贯通误差为:
由于在距隧道离起点里程为1100~1300米左右设置一条陀螺仪方位角，因此地下导线测量的贯通误差分两部分来讨论。
第一部分为加测陀螺仪方位角以前里程，由于测角误差而产生的贯通误差；第二部分加测陀螺仪方位角后，后视边方位角得到改正，此部分的误差又分为两部分，其一是后视方位角改正的误差（陀螺仪方位角中误差），其二是测角误差。
设隧道贯通一共设置主导线点14个（平均边长120m），隧道内导线测量采用索佳SET2130R左右角各观测三个测回，测角中误差为2″，其中在10站至12站之间加测陀螺仪方位角（精度为±20″）。
根据下公式：
由于测角产生的第一部分误差为：
△
1=
设陀螺仪方位角中误差为±20″，由以上叙述，得最后陀螺仪方位角中误差为7.1″。
此时通过地下导线测量的方位角中误差为
=±6.3″，按中误差加权平均得此时的方位角中误差为
则产生的贯通中误差如下：
△
2’=
由于后一部分测角产生的贯通中误差如下：
△
2”=
由于地下导线测量部分产生的总贯通中误差为：
△
=
ⅳ>.盾构姿态测量时的误差：
盾构姿态测量时，由于系统老化，始发及施工过程中人工校正时定位误差，施工因素等影响估计姿态横向中误差为±10mm
综上所述，横向贯通总中误差为：
±
=±37mm
中误差小于贯通误差50mm。
3.5.2高程贯通预计
由于高程测量误差的传递特性不是线形扩大的，所以利用苏州一光DSZ2精密自动安平水准仪＋FS1平行玻璃板测微器一台套及2米铟钢尺进行高程控制测量是完全能满足贯通要求的。
通过以上估算，方案所设计的观测方法、仪器配置是能满足隧道贯通的要求的。
3.6贯通测量
隧道贯通前约50米左右要增加施工测量的次数，并进行控制导线的全线复
测，直至保证隧道贯通。
贯通后，应进行横向贯通误差，纵向贯通误差及高程贯通误差测量。
隧道贯通后，应及时进行贯通测量，并将贯通测量成果上报监理及业主，提请业主测量队进行贯通复测。
3.7联络通道施工测量
由于联络通道拟计划在该区段隧道贯通后才进行施工，因此联络通道施工测量控制点坐标成果采用隧道贯通后平差值成果进行施工放样测量。
施工期间，对其地面进行同期沉降监测，以确保联络通道施工。
3.8竣工测量
竣工测量包括：
贯通测量后，须对隧道内各控制点进行整体平差，并以该成果作为竣工测量的控制点测量成果，对该区段隧道进行直线间距６米（４环）、曲线间距4.5米（３环）为原则进行断面净空测量。
（1）平面贯通测量，在隧道贯通面处即吊出井位置处，采用坐标法从始发井向吊出井处测定贯通点坐标，并归算到预留洞口的断面和中线上，求得横向贯通误差和纵向贯通误差进行评定其标准见下表。
（2）高程贯通测量，用水准仪从两端测定贯通点的高程，其互差即为竖向贯通误差，评定标准见表3.8-1。
（3）隧道贯通后，地下导线由支导线经与另一端基线边联测变成了附合导线，支水准变成了附合水准，当闭合差不超过限差规定时，进行平差计算。
城市地下铁道平面与高程贯通误差限差表表3.8-1
项目
误差
地面控制
测量
联系测量
地下控制
测量
总贯通中
误差
横向贯通中误差
≤±25mm
≤±20mm
≤±30mm
≤±50mm
纵向贯通中误差
L∕1000
竖向贯通中误差
≤±15mm
≤±9mm
≤±15mm
≤±25mm
（4）按导线点平差后的坐标值调整线路中线点，调整后再进行中线点的检测，高程应用平差后的成果。
（5）隧道贯通后导线平差的新成果作为净空测量、调整中线、测设铺轨基标及进行变形监测的起始数据。
（6）在隧道施工和测量全过程中始终坚持“质量第一，优质施工”的原则，建立健全质量保证体系；为确保本工程质量、工期、将实行目标管理；确保测量全过程严格按照测量规范、规程的技术规定及方案实施，及时进行复测，指导和解决测量难题，确保测量工作万无一失。
（7）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。
中线点组成的导线就采用ⅱ级全站仪，左、右角各测二测回，左、右角平均值之和与360°的较差应小于5″，测距往返观测各二测回，往返观测平均值较差不超过±7mm。
（8）隧道净空断面测量
以测定的中线点为依据，直线段每6m,曲线元素点每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，测定断面里程允许误差为±50㎜，断面测量精度允许误差为±10㎜。
3.9施工动态分析与监控量测技术方案
施工过程的动态分析，其主要目的是在施工之前了解始发井、吊出井明挖深基坑与暗挖隧道施工过程中所可能产生地层变位和应力的影响，明确这种影响的大小量级和范围，明确危险可能发生的部位、方式及应采取的施工对策，同时为
现场监控量测提供管理基准和依据。
3.9.1监测项目
根据招标文件、设计资料以及现场实际情况，本标段施工过程中需对场区内及周围环境进行日常的常规监测主要有：
地表沉降、地面建筑物沉降、倾斜及裂缝、地下管线沉降、隧道拱顶下沉及水平收敛、桩顶位移、衬砌结构内力、临时支护内力、墙背土压力、地下水位、地中土体垂直位移、地中土体水平位移等。
各种观测数据相互印证，确保监测结果的可靠性，为确保周围建筑物的安全，合理确定施工参数提供依据，达到反馈指导施工的目的。
监测项目及仪器详见表。
根据《广州轨道交通施工测量管理细则（第二版）》相关规定要求，并结合我公司实际情况，拟建立项目部、公司两级为主体的测量复（审）核制度，项目部内又成立不少于二级的测量复核制度，所有测量工作从外业采集到内业资料整理，要求不少于两名测量工程师进行复（审）核签名后，方可进入下一道测量工序。
关键部位的测量工作，应由公司富有相关测量经验的工程师指导下进行，并上报驻地测量监理工程师和业主，提请业主测量队进行检测。
本项目部测量组拟设测量主管工程师一名、主测工程师一名、测工三名。
姓名
职称
职务
工作年限
学历
备注
工程师
公司精测队队长
11年
大学本科
公司精测队
工程师
测量员
8年
大学本科
技术员
测量员
3年
大学本科
测量工程师
测量班长
16年
大专
项目部参测人员
技术员
测量员
9年
大专
技术员
测量员
8年
大专
具体工作流程图如下：
8．测量仪器及设备配备
类别
型号
精度
厂家
鉴定日期
有效期止
备注
全站仪
SET2130R
2"
SOKKIA
2007-08-31
2008-08-30
水平仪
DSZ2+测微器
0.7mm/KM
苏州一光
2007-09-22
2008-09-21
其它
计算机一台
LENOVO
计算器2台
Fx-4800
导线2.0平差软件一套
9．附件：
1．SOKKIASET2130R全站仪检定证书复印件一份。
2．苏州一光精密水准仪＋FS1平行玻璃板测微器检定证书复印件一份。
3.5０米钢卷尺检定证书复印件一份。
4.相关人员资质证书复印件。
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