隧道盾构法施工测量作业指导书.docx

1、隧道盾构法施工测量作业指导书成都市轨道交通 号线土建工程 标施工测量作业指导书 文件编号： 版 本 号：A版 修改状态： 0 发放编号： 编 制： 复 核： 审 核： 批 准： 有效状态： 2014年11月间右线隧道盾构施工测量作业指导书1、工程概况 1.1工程概述成都地铁 号线土建工程 标金沙博物馆站茶店子站两个盾构区间右线地铁隧道，即金沙博物馆站一品天下站茶店子站区间右线隧道，区间盾构自茶店子站小里程端下井始发，沿一品天下大街掘进至一品天下站大里程端接收，过站（一品天下站180.49m），在一品天下站小里程端二次始发，沿同和路至青羊大道下穿摸底河到金沙博物馆站大里程端接收并吊出，本标段采用

2、一台海瑞克S-786#盾构机（7号线编号25#盾构机）掘进施工。盾构施工线路平面示意（如1-1图所示）。图1-1 金一茶右线区间盾构施工线路平面示意图1.2 设计概况成都地铁7号线土建工程6标金沙博物馆站茶店子站两个盾构区间右线地铁隧道,茶店子站一品天下站右线里程YCK33+789.9YCK34+870.5，全长1080.6m。线路最小半径R-800m，最大半径R-1200m，最小坡度2，最大坡度26，隧道埋深11.521.7m。一品天下站金沙博物馆站右线里程YCK32+346.8YCK33+609.687，全长1249.911m，长链1.731m。线路最小半径R-400m，最大半径R-120

3、0m，最小坡度2，最大坡度25,隧道埋深10.2-17.3m，左右线间距1516.2m。1.3地质概况1.3.1区域特征（1）气象特征成都市属中亚热带湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，夏无酷暑，冬少严寒。（3）地形地貌一品天下站茶店子站区间区间隧道位于川西平原岷江级阶地，为侵蚀堆积地貌。区内地形平坦，地面建筑物密集。站区地形略有起伏，地面高程（以钻孔孔口标高为准）509.89511.97m，相对高差约2m。最低点位于YDK33+991右侧附近。金沙博物馆站一品天下站区间区间隧道位于川西平原岷江级阶地，为侵蚀堆积地貌。区内地形平坦，地面建筑物密集。站区地形略有起伏，地面高程（以钻孔孔口标

4、高为准）509.90511.33m，相对高差约1.5m。最低点位于M7Z3-JY-21钻孔附近（不含河床）。（4）地层岩性金沙博物馆站茶店子站区间范围上覆第四系全新统人工杂填土、素填土（Q4ml），第四系冲积(Q4al)粉质黏土、粉土、粉细砂及卵石土层；其下为第四系上更新统冰水沉积层砂类土和卵石土（Q3fgl+al）；下伏基岩为上白垩统灌口组（Q2g）泥岩层。1.3.2水文地质 （1）河流据调查拟建区间隧道在YDK33+838.9YDK33+854.2段下穿摸底河而过。该河常年流水(2009年12月因治理河道污染有过人为断流)，流量变化较大。水深最小时约0.2m，汛期水位2m左右。该河河床标高

5、497.61m距区间隧道顶板约7.19m；摸底河受上游都江堰来水及降水补给，由北西向南东泾流，排泄方式以向下游泾流为主，蒸发、下渗为辅。 （2）地下水类型及富水性本标段区间隧道地下水主要有两种类型：一是赋存第四系砂卵石地层中的孔隙型潜水，二是基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于上更新统（Q3）的卵石土中，地下水具有微承压性，卵石土层结构比较松散，含水丰富，含水层厚度为11.9014.50m。本区间隧道基本位于卵石土层中，受地下水影响较大。（3）地下水的补给、径流、排泄及动态特征1）地下水的补给、径流、排泄成都市充沛的降雨量（多年平均降雨量947mm，年降雨日达104天），构成了地下水的主要补给源

6、，同时，雨洪期河水及附近沟渠也为其补给源，此外，区内地下水还接受NW方向的侧向径流补给。地下水径流方向为NW向，向下游府河、南河排泄。2）地下水的动态特征场地内地下水具有埋藏深，季节性变化明显，受降水影响大，水位西北高东南低。在本标段设计文件资料显示，本区间隧道部分地下水位远低于正常水位，主要由于周边许多建筑基坑在进行施工降水，造成场区地下水位大幅下降。1.4区间右线管线与隧道关系本段金一区间右线隧道位于2.5环青羊大道下方，上方管线众多，故根据具体情况拟定如下加固原则（管线主要为大直径（管径0.6m）的污水、雨水、给水管，以及市政燃气管线等）： 平面影响范围：管线平面投影位于隧道外边1.5m

7、范围内；竖向影响范围：分为管线与隧道竖向净距6m和6m。 （1）管线位于平面影响范围内，同时与隧道竖向净距d16m时，所有管线均需加固，通过隧道内增设注浆孔对隧道拱顶150范围内，1.5m带宽的条状进行注浆加固； （2）管线位于平面影响范围内，同时与隧道竖向净距d26m时，需分情况对待：当管径0.6m（燃气管线无论管径大小）时，按（1）中要求加固；当管径0.6m（燃气管线除外）时，原则上无需进行特殊加固处理，但应根据现场复测、核实管线情况后采取措施保证管线安全，必要时也需进行洞内注浆加固； （3）管线位于平面影响范围外（d31.5m），原则上无需进行特殊加固，但应根据现场复测、核实管线情况后采

8、取措施保证管线安全，必要时也需进行洞内注浆加固。2、适用范围本作业指导书使用于金沙博物馆一品天下站茶店子站区间隧道施工测量。3、编制目的为更好地为金沙博物馆一品天下站茶店子站区间隧道盾构法施工测量提供施工测量精度依据，使隧道的各项工作精度指标均满足地下铁道、轻轨交通工程施工测量规范和工程施工设计要求。4、编制依据（1）城市轨道交通工程测量规范(GB50308-2008)； （2）城市测量规范(CJJ8-99)； （3）国家一、二等水准测量规范GB/T12897-2006；（4）成地铁建201493 号 成都地铁有限责任公司建设分公司关于印发成都地铁工程施工测量管理细则的通知；（5）成都市轨道交

9、通7号线土建工程（金沙博物馆站一品天下站茶店子站区间右线隧道）区间盾构隧道施工设计资料；（6）依照成都市轨道交通7号线土建工程施工招标相关文件；（7）国家其它测量规范、强制性标准；5、施工测量内容5.1地面控制网测量5.1.1平面控制测量（精密导线网）主要技术要求如下：平均边长(m)导线总长(km)每边测距中误差(mm)测距相对中误差测角中误差()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级全站仪级全站仪3503561/600002.5465n1/350008注：n为导线的角度个数，级全站仪、级全站仪标称精度分别为m =1, m=2,测距：1mm1ppm,2mm2ppm其中：导

10、线视线尽量不要在建筑物的狭窄间缝穿过去，尽量避离建筑物边墙、顶墙，不要从树林间穿过；导线点只有两个观测方向时，宜采用左、右角观测，左右角平均值之和与360。的较差应小于4；如遇长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测；观测竖直角不应30；测距每条导线边长应往返各测两测回，每测回三次读数，读数较差3mm往返平均值较差应小于5mm。5.1.2 高程控制测量地面高程控制网应在城市二等水准点下布设的精密水准网。主要技术参数应符合以下技术要求：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高差、附合或环线

11、闭合差(mm)与已知点联测附合或环线偶然中误差M全中误差Mw平坦地山地2424DS1因瓦尺往返测各一次往返测各一次8L2n注：L为往返测段，附合或环线的路线长度（以km计）：n：为单程的测站数 其中： 车站、隧道洞口或竖井口应设置二个以上水准点 观测方法：往测：奇数站上为：后前前后。 偶数站上为：前后后前。 返测：奇数站上为：前后后前。 偶数站上为：后前前后。 由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。 视距50m，前后视距差1.0m，前后视距累计差3.0m 每测站观值限差：基辅分划读数差0.5mm 基辅分划所测高差之差0.7mm检测间歇点高差1.0mm 为了保证前后视距不超限，在测量时应带一把

12、皮尺由两人专门负责量距以确保测量成果一次合格。 测量宜选择在早上或下午，根据目前当地的天气情况选择适应的天气进行测量，严禁在高温太阳直射下测量，需测量事仪器必须使用遮阳伞，避免太阳直射仪器。 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。5.2联系测量（几何定向，标高传递）测角、测距精度要求与地面控制测量技术要求一致。5.2.1 竖井平面联系测量（1）导线直接延伸法可以根据现场实际情况，选择通视条件较好，且不影响施工的位置布设井上、下控制点，然后按照精密导线的技术要求施测。导线直接传递法要求井上下直接连接的控制点边长不得小于30 米；传递边连接

13、点观测俯角不得大于30;观测时左右角各测六个测回，左右角之和与360较差，不得大于4，然后取其平均值作为观测方向角值。如下图所示：图5-1 导线直接传递法示意图（2）一井定向双联系三角形法进行井下方向传递，每条隧道各4次, 即在盾构始发前，隧道掘进到100150m、300m、和距离贯通面150-200m处左右时分别进行一次。实施时拟采用0.3mm钢丝吊10kg重锤，悬挂三根钢丝，在平面上钢丝绳与井上、井下的观测台组成两个直伸三角形。图示如下：图5-2定向测量示意图在布设时使三角形长短边之比值应至少大于2.5倍，而a/c则不应大于1.5倍，同时点也不宜离仪器过近，联系三角形的两个锐角应接近零，在

14、任何情况下角都不能大于2。钢丝下端悬挂垂球，为防止钢丝晃动，将垂球浸在盛满稠度相对较高的润滑油桶内，垂球不得与油桶接触。观测时井上、井下连接角及联系三角形观测要求以两台1级的全站仪做全圆观测，测角要求4测回，各方向值测回较差6（最大角与最小角差值），各方向2C差9，归零差6，测角中误差应2。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，每次独立测量四组，这四组数据间每次较差应1mm，并在测量时修正仪器的温度、气压及乘常数。地上、地下同一边测量较差应小于2mm。对三角形解算时，利用三角形闭合差的条件，进行严密平差，求得井下方位和井下控制点坐标。然后，再对另一组数据进行如上计算，求得的

15、方位和坐标与第一组的进行比较，当方位角互差小于2倍测角中误差时，取二者的平均值作为最终使用成果。联系三角形定向推算的地下起始边方位角的较差应不小于12，方位角平均中误差为8。（3）两井定向 两井井定向法进行井下方向传递，每条隧道各4次, 即在盾构始发前，隧道掘进到100150m、300m、和距离贯通面150-200m处左右时分别进行一次。两井定向所用设备和一井定向相同，作业精度要求也相同。其操作方法如下：在两竖井中分别悬挂一根吊锤线，在地面上采用导线测量测定两吊锤线的坐标，在地下使地下导线的两端点分别与两吊锤线连测，内业计算采用不定向导向原理进行平差计算。见下图所示。图5-3两井定向示意图5.

16、2.3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。先作近井水准导线测量，再作竖井高程传递，如图下图所示： 图5-4 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35cm，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约每100m布设一点，采用DSZ2+FS1型平板测微器或电子水准仪及配套铟瓦水准尺进行放样、复测，往返限差满足8 mm（L以km计）。对地下临时加密水准点可采用DSZ2水准仪和5m塔尺进行往返观测，其闭合差应在20 mm（L以km计）之内。5

17、.3地下施工控制导线测量 5.3.1地下平面控制点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60100m）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附图，导线测量按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

18、伸测量。施工控制导线在隧道贯通前150m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。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3 mm，往返测较差 5 mm。隧道内控制点布置如图下图所示。图55 隧道内控制点布置示意图5.3.2地下高程控制点测量地下高程测量采用水准测量方法，并起算于地下近井水准点。高程控制点可利用地下

19、导线点，单独埋设时宜每200m埋设一个。地下施工水准测量采用天宝电子水准仪和3m铟钢尺进行往返观测，其闭合差应在8mm（L以千米计）之内。地下控制水准测量在隧道贯通前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。重复测量的高程点与原测点的高程较差应小于5mm，并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一致。5.3.3全站仪移站在测量过程中，后视点吊篮可以设计成直接安装在管片螺栓上。每次移站时把吊篮安装在盾构机的尾部，吊篮安装在离盾头20m左右的距离。由于管片距盾尾较近，成型管片很不稳定，易出现偏位，所以要经常做后视方位检测。如果超

20、限，必须人工复测吊蓝和后视点的坐标，重新定向。特别是在盾构机出洞前50m更要加强吊蓝的方位检测和人工复测。5.4 盾构施工测量5.4.1盾构机始发测量（1）盾门中线复测 盾构机就位前，利用近井控制点，用导线直传法，在井底埋设临时平面控制点，使用全站仪测量洞门圈的横径和平面坐标，并求出洞门圈的平面中心坐标，计算实际洞门圈中心与设计中心的偏差值。利用近井高程点传递至井底并设临时水准点，测量洞门圈的圈底高程，圈顶高程，求出洞门圈直径和高程偏差值。洞门中心测量方法如下图所示：图5-6 盾门复测示意图洞门圈中心坐标为：xo=( xA+ xB)/2, yo=( yA+ yB)/2洞门圈中心高程为：Ho=(

21、 HC+ HD)/2 （2）始发基座测量盾构基座的放样精度关系到盾构出洞后轴线的控制，因此，在放样时应根据盾构掘进轴线的位置要求，并结合项目工程的具体实际情况进行放样。放样的平面位置和高程均在现场用稳定点做明显标示，基座安放过程中要随时跟踪测量，安放就位后要对基座的平面位置，相对尺寸和轨面高程进行测量检查，看是否符合设计、规范及符合盾构出洞后轴线达到最小偏差的要求。自检合格后报测量监理工程检查。（3）、反力架定位测量主要是指反力架的安装位置测量及反力架的平整度测量。a.反力架的安装位置测量。分为平面定位及高程定位。平面定位主要是利用地下导线点直接精确定位反力架的轴线，并使此轴线与设计轴线严格重

22、合。高程定位利用地下高程控制点直接测定底板预埋钢板的顶高程，并通过调整钢板使反力架轴线高程与设计轴线高程一致。b.反力架的平整度控制。如下图9，利用严格与设计轴线垂直并距反力架基准面50cm的基准线AB实现。在现场置镜A点照准B点旋转望远镜就形成了一个铅垂面，通过与计算的反力架上的点和基准面的关系既可控制反力架的平整度。图5-7 反力架平整度控制平面图（4）盾构机的始发姿态盾构机始发前，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。具体测量方法采用在盾构机盾壳外侧盾头、盾尾和盾尾悬挂三跟0.3mm的钢丝，在钢丝下方悬吊重锤，重锤要侵入到阻尼液或废机油中，防止

23、钢丝晃动，在钢丝上张贴反射片，测量钢丝的坐标与轴线之间的距离与盾构机半径比较计算出盾构机偏离轴线的差值。高程测量盾构机顶对应钢丝的位置，盾壳顶部的高程减去盾构机半径与隧道中心轴线高程进行对比，计算出的偏差即为盾构机的垂直偏差。（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。吊篮测量采用支导线测量的方法，测量采用测回法测量，I级全站仪测量4测回（左、右角各两测回，左、右角平均值之和与360的较差应小于4），II级全站仪测量6测回（左、右角各三测回，左、右角平均值之和与360的较差应小于4）。5.5 VMT系统安装、调试、检测（1）ELS激光标靶安装线圈连接

24、一定要固定牢固，导线要绑扎，不能有悬吊现象出现。（2）棱镜托架安装：注意钢板一定要用水平尺置平才可固定。整个托架安装不能有任何松动。托架侧面距后续台车右侧主粱偏差（150d200mm）,底板距油管最高的高差为50h10mm，高程偏差5mm，则要停机对托架进行检测。包括平面坐标和高程的测量。（5）SLA自动导向系统一般故障的处理程序：重新启动SLS5检查VMT系统各电源检查VMT连续电缆接头检查TCA是否正常打开SLS电脑程序查看相关参数是否正确通知上报（6）TCA移站工作顺序：测量新点坐标输入新坐标及点号保存定向测量检查定向测量OK（7）定期对导向系统的吊篮控制点进行复测，一般在在一个月复测一

25、次。5.6盾构掘进测量盾构开挖隧道，利用设置在盾构上的激光导向系统进行导向。隧道施工测量，采用地下施工控制导线点和施工水准控制点逐次重复测量成果的加权平均值作为起算数据。盾构法掘进隧道施工测量包括盾构井下联系测量、盾构姿态测量和衬砌环片测量。采用联系测量将测量控制点传递到盾构井（室）中，并利用测量控制点测设出线路中线点和盾构安装时所需要的测量控制点。测设值与设计值较差应小于10mm。安装盾构托架时，测设同一位置的托架方向、坡度和高程与设计较差应小于10mm。(1) 测定盾构机实时姿态时，测量一个特征点和一个特征轴，选择其切口中心为特征点，纵轴为特征轴。利用隧道施工控制导线测定盾构纵向轴线的方位

26、角，该方位角与盾构本身方位角的较差为方位角改正值，并以此修正盾构掘进方向。衬砌环片测量包括测量衬砌环的环中心偏差、环的椭圆度和环的姿态。衬砌环片不少于35环测量一次，测量时每环都测量，并测定待测环的前端面。相邻衬砌环测量时重合测定23环片。重合环片平面和高程测量允许误差为15mm。盾构测量资料整理后，及时编制测量成果表，上报测量监理工程师。盾构掘进测量以VMT导向系统为主，辅以人工测量校核。利用盾构上所带的VMT自动激光隧道导向系统及图象靶来完成隧道内盾构机位置、形态及管片位置等隧道内的测量工作。并通过控制系统随时进行调整。VMT导向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

27、置偏差，盾构司机可根据显示的偏差及时调整盾构机的掘进姿态，使得盾构机能够沿着正确的方向掘进。（2） 衬砌环片检测在衬砌环片时，及时测量衬砌环的姿态。每12天测量一次，必要时每天测量12次,保证每环都能测到，及时掌握管环的位移情况,同时也是对导向系统的较核。相邻衬砌环测量时重合测定约10环管片，管片平面和高程控制在50mm之内。衬砌环片检测方法：按环片的直径计算出弦长4.2米的矢距，水准测量出环片底部的高程，环底高程加上矢距即为水平尺的高程，用全站仪测出水平尺的中心坐标，计算出该点坐标与隧道中心线的偏移量，用该偏移值减去计算出的理论偏移量即为环片中心线的偏移值，测量位置定在每环接缝处。水准尺用铝

28、合金型材加工制成，规格100mm50mm4200mm,在中部安装电子水平尺、反射贴片，并以气泡零点左、右刻出刻度线，水准尺定期用水准仪进行校正。如果是在曲线段时，可以通过测量出来的管环中心的大地坐标，然后在CAD里，通过作CAD里事先绘出的隧道轴线（空间）的垂线就可以计算出管环中心的偏差。见下图：图5-8 管片测量示意图（3）、联络通道施工放样 盾构掘进过联络通道位置后，计算出通道中线与线路中线的交点坐标，并利用全站仪将此交点测量出来（实放联络通道中心里程点与设计里程点相差应控制在600mm间），然后利用此点及计算出的方位角定出通道走向，以此为依据进行联络通道的施工。5.7贯通测量隧道贯通前1

29、50m200m，须进施工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，纵向贯通误差测量。并及时向业主和监理汇报结果，若测量结果不符合有关要求，及时调整自动导向系统参数，确保隧道标准贯通。贯通后，用两边的导线点做贯通误差测量，包括隧道的纵向、横向和方位角贯通误差、高程误差测量。5.8隧道竣工测量竣工测量包括： （1）隧道轴线检测 以施工控制导线点为依据，组成附合导线。隧道成型管片中心轴线检测每5环检测一次。隧道的导线点均采用全站仪进行边角测量，左、右角各测一测回，左、右角平均值之和与360的较差应小于4，测距往返观测各二测回。 （2）隧道净空断面测量 以测定的中线点为依据，每

30、10环测量一次隧道结构横断面，结构断面可采用全站仪进行施测，测定断面里程误差允许50mm，断面测量精度允许误差为10mm。6、仪器的维护及测量注意事项6.1 测量仪器使用与维护 （1）各种测量仪器出箱后严禁相互传递。 （2）严禁在固紧螺旋打开前旋转仪器。 （3）测量完毕后应将仪器基准螺母调整至中间位置。 （4）仪器各种镜头严禁用手、衣去擦拭。（5）仪器刚到隧道时应开箱使仪器温度与环境温度一致方可测量。（6）仪器架设在现场必须有专人看（一般为测量技师）（7）测量仪器严禁放在盾构机台上走道板上。（8）严禁一人背着测量仪器攀登盾构机（9）测量仪器要凉干、钢尺、水准尺要清洗擦干6.2 测量作业安全注意事项 （1）在地面、各种道路上测量应设立安全警示牌，作业人员必须穿好交警黄背心。严禁将电缆横跨公路。发电机应与冲击钻同一边使用。 （2）车站、隧道内测量：a、两米以上高空作业必须系好安全带；b、必须戴好安全帽和穿好