盾构综合项目施工控制测量专项方案.doc

杭州市地铁2号线一期工程SG2-3标

杭发厂站—人民广场站
盾构施工控制测量方案

编 制：
审 核：
批 准：

中铁隧道集团有限公司
杭州市地铁2号线一期工程SG2-3标项目经理部
二○一一年七月

一、编制根据
1、杭州市地铁2号线工程杭发厂站~人民广场站区间施工设计图及关于阐明；
2、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308—；
3、《都市测量规范》CJJ8—99；
4、《新建铁路工程测量技术规范》TB10101—99；
5、《都市轨道交通工程测量规范》GB50308-；
6、《建筑变形测量规范》JGJ8-；
7、《工程测量规范》GB50026-93；
8、《市政地下工程施工及验收规程》DGJ08-236-1999；
9、《盾构法隧道施工及验收规范》GB50446-；
10、杭州地铁公司发布地铁工程施工测量管理细则。
二、工程概况
2.1、工程位置
本工程位于杭州市萧山区，其中杭发厂站-人民广场站区间为2号线全地下盾构区间，盾构从人民广场南端头井始发沿市心中路下掘进，先后旁穿北河上泰安桥和长廊顶河上华荣桥，到达杭发厂站北端头后调头，再次始发掘进至人民广场南端头。盾构区间平面位置详见图1.1《工程平面位置图》。

图1.1 工程平面位置
2.2、设计状况
【杭～人】区间起讫里程为上行线SDK5+665.328～SDK6+350.666（下行线XDK5+665.328～XDK6+350.666），区间上行线长685.338m（下行线长685.863m）。区间上行线及下行线由直线段和二组缓和曲线构成，曲线半径均为1000m、1500m、。区间上行线及下行线隧道均以0坡出站后以22‰下坡到达区间最低点后，上行线以21.6‰上坡(下行线线以21.56‰上坡)，最后以2‰上坡进站。线路呈节能V型。本区间竖曲线半径最大为5000m，最小为3000m。隧道拱顶埋深为10.2～15.6m。
2.3、技术原则
1)构造设计使用年限为1。
2)构造安全级别为一级。
3)构造按7度抗震设防。
4)构造设计按6级人防验算。
5)衬砌构造变形验算：计算直径变形≤2‰D（D为隧道外径）。
6)管片构造容许裂缝开展，但裂缝宽度≤0.2mm。
7)构造抗浮安全系数不得不大于1.05。
8)盾构区间隧道防水级别为二级。
三、施工测量流程
仪器检测→交桩及控制点复测→测量方案及审批→机载仪器测量→人工复测→监理、建设方复测→施工过程中复测→竣工测量。
四、施工平面控制测量
4.1、施工平面控制网布置原则
(1)、工程测量放样程序，遵守由总体达到局部原则；
(2)、控制点应满足整体控制规定；
(3)、控制点应埋设在牢固不易破坏位置；
(4)、控制点互相之间必要通视，不能满足通视规定应合理设立工作点；
(5)、控制点数据采集后需进行闭合，并进行平差计算；
(6)、严格控制限界规定，满足设备安装规定，放样时需掌握“宁大勿小”原则，运用后续工程加以恰当调节；
(7)、放样后，对所放点妥善保护，定期检查。
4.2、平面控制网建立
(1)、运用杭州市地铁2号线人民广场站控制点复测成果引测二级精密控制网，此控制点宜布置在工作井周边屋顶或距工作井较远且无沉降区域，所有二级精密导线控制点应形成一种闭合，且满足规范精度规定。
(2)、平面加密控制网完善，在监理确认二级平面控制网状况在拟建工作井四周布设加密控制点.
(3)、平面控制网计算依照需要采用严密或简化办法平差，当采用简化办法平差时，应以平差后坐标反算角度和边长作为成果。
(4)、检查频率与规定
二级精度控制网点位，原则上应与交桩点同样，每二个月复核一次；地面加密控制点布置后进行复核；基线及始发前圆心定位及地下高程点完毕后进行复核；地下导线点及水准点在隧道掘进至50m处、200 —300m处和距离贯通面150 —200m处分别进行一次涉及联系测量在内检测（若开挖长度超过1km时，掘进至500m处要增长一次检测）；隧道开挖接近贯通面时，应对隧道内控制点进行一次全面检测。
五、施工高程控制测量
5.1、施工高程控制网布置原则
(1)、工程测量放样程序，遵守由总体到局部原则；
(2)、控制点应满足整体控制规定；
(3)、控制点应埋设在不易破坏位置；
(4)、控制点互相之间必要通视，不能满足通视规定应合理设立工作点。
5.2、高程控制网建立
(1)、暂时水准点布设
依照本工程特性，地面水准点沿工作井长度方向均匀设立，与交桩点形成附合路线，地下水准点设定在隧道内衬上弦右侧螺丝孔位上，精度采用精密水准测量重要技术规定，闭合差≤±8。
(2)、水准点应选在土质坚硬便于长期保存和使用以便地点，并做好警示保护标志。
(3)、两次观测高差较差超限时应重测，测量最后成果精准到1mm。
(4)、水准间计算，应按最小二乘法原理，采用条件观测平差或间接观测平差，并应计算每4米高差全中误差。
(5)、检查频率与规定
高程点与平面控制点检查频率一致。
(6)、所有高程控制网精度规定按规范执行。
六、各分部、分项工程施工测量控制
6.1、建立地面控制网
地面控制点布设，必要因地制宜，既从当前工程建设需要出发，又恰当考虑竣工需要。
地面控制测量误差对地下横向贯通误差影响较为复杂，重要控制其测量终点横向点位误差(终点横向位移)。
终点横向点误差是测角误差和边长误差共同影响成果，建立地面控制网应规定按照规范规定进行布设，完毕地面控制网后及时请监理及业主测量队进行复测，待复测拟定各控制点无误后方可投入使用。
6.2、端头井联系测量
隧道工程盾构掘进机通过端头井出洞后进行地下掘进工作，为了保证盾构掘进机沿设计轴线对的掘进，必要将地面控制网中坐标、方向及高程经端头井传递到地下去，使地下平面控制网与地面上有同一坐标系统。
端头井定向误差对隧道贯通有一定影响，其中坐标传递误差将使地下导线各点产生同一数值位移，其对贯通影响是一种常熟；方向角传递误差，将使地下导线各边方向角转动一种误差值，它对贯通影响将随着导线长度增大而增大。
端头井联系测量对于隧道能否顺利贯通有着相称大影响，进行持续测量过程中应严格按照规范规定进行仪器操作，保证地下控制点精度。
6.3、地下控制测量
6.3.1. 地下导线测量
地下导线测量目是以必要精度按照地面与控制测量统一坐标系统，建立地下控制系统，依照地下导线坐标，即可放样出隧道轴线，指引盾构掘进方向，保证盾构沿理论轴线跟踪，地下导线点起始点普通设在隧道衬砌上弦位置。
布设地下导线时，为保证盾构在土层中掘进姿态对的性，导线点应满足必要精度与一定密度，为了减少两者在敷设时矛盾，普通采用分级布设办法，即施工导线，基本导线和重要导线。
施工导线：盾构出洞后向前掘进时，用以进行放样而指引盾构掘进导线测量，施工导线边长25~50m；
基本导线：当掘进100~200m时，为了检查隧道轴线与设计轴线与否相符合，必要选取某些施工导线点敷设边长较长(50~100m)、精度规定较高基本导线；
重要导线：当隧道长度不不大于1km时，基本导线将不能保证应有贯通精度，这时就要选取一某些基本导线点来敷设重要导线，重要导线边长为150~350m。
最后一种导线点离开贯通工作面距离不应过大，普通为60~80m，导线点编号应按照关于技术规范，尽量做到号码简朴又能按顺序排列，使用以便，利于寻找，便于分析。由于地下导线是布设成支导线形式，并且每测一种新点中间要隔一段时间，这样就需要在每次测定新点时，将此前点位进行检核测量，无论是直线或曲线，都必要对角度、边长进行检核测量，依照检核测量成果，证明标志没有发生变动，就将各次观测成果取平均值，如果证明标志有变动，则应依照最后一次观测成果进行计算。
6.3.2. 地下水准测量
地下水准作业办法与地面水准测量相似，常采用中间法进行测定。由于隧道内光线暗淡，通视条件差，仪器到水准尺距离不适当过大，并用目估法使其相等(前距等于后距)。
定期检查地下水准点标志稳定性，应定期地依照地面水准点进行重复水准测量，将所测高差成果进行分析比较，依照分析成果，若水准标志无变，则取所有高差平均值作为高差成果，若浮现水准点标志变动，则应取近来一次测量成果。
6.4、盾构施工测量
隧道施工过程中，测量人员重要任务是随时拟定盾构掘进方向，普通采用中线法。
中线法拟定盾构掘进方向，其办法是一方面用经纬仪依照导线点设立中线点。如图6-1所示，图中P3，P4为导线点，A为隧道中线点，已知P3，P4实测坐标及A设计坐标和隧道中线设计方位角。依照上述已知数据，即可推算出放样中线点A所需关于数据β4，L与βA。
图6-1 盾构姿态测量
求得关于数据后，即可将经纬仪置于导线点P4，后视P3点，拨角度β4，并在视线方向上丈量距离L，即得中线点A。在A点安顿仪器对中盘，再实测A点坐标，无误后，即旋紧对中盘固定螺丝。将仪器安顿于A点，后视导线点P4，拨角度βA，即得中线方向指使盾构掘进开挖。随着开挖面向前推动(盾构推动)，A点距离开挖面(盾构)越来越远，这时，仪器置于D点，后视A点，用正倒镜或转180o办法继续标定出中线方向，指使盾构掘进开挖，AD之间距离在隧道直线段不适当超过100m，在曲线段不适当超过50m。
6.5、洞门圈及盾构基座放样
运用在井口控制点用导线直传办法，在井底设暂时点位，以此点设站测洞门圈横径和平面坐标，并求出洞门圈平面中心坐标，计算洞门圈平面偏差值。
运用高程传递至井底暂时水准点，测量洞门圈圈底高程，圈顶高程，求出洞门圈直径和高程偏差值。
盾构基座放样是很重要，这关系到盾构出洞后轴线控制，因而，在放样前应依照轴线规定，与项目工程师商讨放样详细规定并征得其承认。在放样过程中，采用将洞门圈中心和盾构基座先后中心三点在同一竖直面上办法安放基座，同步依照设计坡度和出洞后盾构坡度，恰当对盾构基座放坡。安放时，基座平面位置依照事先计算洞门圈中心，盾构基座前中心和盾构基座后中心这三点坐标，用仪器实测它们值，计算这三点实测坐标值与理论值偏差，逐渐调节偏离值直至满足设计轴线规定。高程位置，依照事先计算好基座各重要点高程，运用水准仪对其进行高程放样。
6.6、盾构标志制作及程序编制
盾构上测量标志，依照工程实际状况将盾构测量标志安装在盾构轴线上。一方面对盾构进行多次测量，求出盾构轴线，然后在盾构轴线上选取适当位置安装先后标志，前标、后标应有足够距离，（普通应超过1m），且前标距盾构切口距离越近越好，同步应保证与观测台有良好通视条件，后标志普通为两个红色三角垂直对交标志，前标志在大多数状况下为一有刻度类似刻度尺装置。坡度板安装在盾构以便观测及不容易破坏位置，垂球线长度≥1m。图2 盾 构 长 度 数 据（详细尺寸数据需要实际安装后修改）
在对盾构进行姿态监控时，在井下导线点上设测量台，该测量台与盾构机位置关系事先已测定，并且其与盾构机内前标志、后标志位置关系也已测定，并以稳定井下重要导线点为后视点，对盾构机内前、后标志进行观测，同步，对安装在盾构机内坡度板进行观测。
运用测量台测得前标水平角，后标水平角，和推动环号可算得盾构切口与盾尾坐标，再运用坐标转换公式求得盾构机切口与盾尾与设计轴线平面偏差值。
再运用测量台测得前标竖直角，前标刻度(竖直角位置)，坡度和推动环号可算得盾构切口与盾尾高程，再与设计轴线数据相比较即可得到盾构机高程偏差。要运用在平面上转角存在也对盾构平面姿态有一定影响，但依照实际计算此影响很小，在工程实际中可忽视不计。
所有这些计算程序在盾构正式推动前都先编制好，并上报分公司确认。在施工期间必要经常对盾构及管片进行实测实算以配合施工，特别是在线型变化地方，应及时掌握变化，求证程序对的。
6.7、盾构贯通测量
当盾构掘进距接受井尚有50~80m时，须进行盾构贯通测量工作，它是保证盾构对的进入接受井门洞一项重要测量工作，贯通测量涉及地面控制网连测、接受井门洞中心位置测定、端头井联系测量和井下导线测量等四项测量工作。
6.8、测量检测限差
各项检测限差如下：
·地上导线点坐标互差≤±12mm；
·地下导线点坐标互差在近井点附近≤±16mm、在贯通面附近≤±25mm；
·地上高程点高程互差≤±3mm；
·地下高程点高程互差≤±5mm；
·地下导线起始边（基线边）方位角互差≤±16″；
·相邻高程点高差互差≤±3mm；
·导线边边长互差≤±8mm；
·经端头井悬挂钢尺传递高程互差≤±3mm；
七、盾构姿态寻常测量
盾构寻常测量重要是对盾构机每环推动三维姿态进行测量同步测量已成形管片姿态，对于盾构普通有七个原始数据：
（1） 环号
（2） 转角坡度
（3） 后标水平角
（4） 前标水平角
（5） 竖直角位置
（6） 竖直角（前标）
依照这些原始数据运用事先编制程序计算出盾构机切口及盾尾平面与高程偏值以及盾构机掘进里程，并报出报表。
由于盾构掘进时设计轴线并非始终线，会遇到诸如竖曲线，缓和曲线和圆曲线这些曲线段线路，计算这些线路时有其理论公式。但在工程实际中往往依照实际状况，以及工程实际采用某些经验公式，或是利于计算公式形式。如下是计算时要用到曲线计算公式：
竖曲线公式：
凹曲线：
凸曲线：

其中：
H： 曲线上任意一点高程
： 曲线上切点A处高程
R： 曲线半径
l： 曲线上任一点至切点A 里程
P： 坡度
缓和曲线公式：

其中：
l： 缓和曲线任意一点至ZH（或HZ）点曲线距离
： 缓和曲线长度
R： 半径（圆）
e： e值
实测点与圆曲线偏差计算公式：

此为在推动方向上左曲曲线计算公式，在推动方向上右曲曲线计算公式和上式相反

其中：
为实测点nX,Y坐标
为圆曲线圆心坐标
R 为圆曲线半径
P 为n点与圆曲线轴线偏离值
除了对盾构姿态进行测量外，还要对管片测量，依照相应环盾构姿态及测得管片与盾构间隙变化，盾构采集管片左右两腰、管底及管顶管片间隙，求出管片姿态（涉及平面、高程偏差值，管片里程以及管片水平直径和竖直直径），并报出报表。
八、线形针对测量
针对本区间设计曲线半径较大、距离较短、坡度不是很大，施工测量难度较小，但为保证隧道顺利贯通，咱们在测量方面仍将采用了针对性保障办法，详细实行办法如下：
1、杭发厂站出洞在缓和曲线（直线逐渐变为半径1000米圆曲线）上，故在基座放样时要拟合一段直线，即以隧道中心15米处和洞门实测中心为方向直线延伸放样基座中心线，当盾构推动至15米处切口偏离值为“0”。
2、在进行控制测量中要做到勤复测、勤复核，发现问题及时报告解决。为保证管片姿态良好，咱们对每5环进行复测，数据及时上报监理和业主测量队进行复核，一旦发现问题及时进行解决。
3、加强盾构穿越各建（构）筑物时姿态控制测量，规定井下测量人员，严密监测盾构姿态，及时与值班盾构司机保持联系，对地面监测人员规定加强监测频率，对监测数据及时进行分析和解决。保障盾构穿越房屋时地面沉降在容许范畴内。
4、为了保障盾构顺利进洞，咱们对每一条单线隧道要进行3次定向测量，在距离洞门100米处时进行最后一次定向，然后对所有定向成果进行加权改正分派，然后对洞门进行一次实测，实测成果及时报监理与业主测量队进行复核，对值班盾构司机进行交底让其按照洞门实测成果进行轴线控制。保障盾构进洞高程与平面偏移量在±50mm内。
九、仪器设备投入和人员配备
依照杭发厂站~人民广场站区间工程规模及工期规定和我公司近年地铁施工经验，拟投入仪器设备和人员如下：

9.1、仪器设备
序号
名称
型号
单位
数量
精度规定
进场时间
1
全站仪
徕卡TC402
台
1
2”
.8
2
全站仪
徕卡1201
台
1
1”
.8
3
精密水准仪
DSZ2
台
1
0.1mm
.8
4
铟钢尺
N3、2m
把
1

.8
5
塔尺
5m
把
2

.8
6
徕卡配套棱镜
徕卡系列
套
4

.8
7
脚架
徕卡
个
4

.8
8
对讲机

个
3

.8
9.2、人员配备
对于本工程施工测量控制，我公司拟投入具备地铁测量经验工作人员六名，见下表：
人员
职务
进场时间
陈保华
测量主管（高档技师）
.8
王桂林
测量组长
.8
陈 超
测量工
.8
于宜文
测量工
.8
十、竣工测量
构造竣工时应进行全面竣工测量，并提交竣工成果，涉及：
1、加密平面控制点坐标成果表及网图；
2、车站、线路桩点里程、设计坐标、实测坐标和高程成果表；
3、中线纵、横断面测量成果图；
4、定线桩点（车站、线路）位置平面图；
5、穿越测量及建（构）筑物桩位坐标、高程成果；
6、技术工作报告；
7、以上资料电子文献；
8、技术设计书。
十一、保证办法
1、所用测量仪器使用前均通过专业部门检查规定，合格后使用。
2、测量人员必要掌握仪器对的使用和养护办法，严格按照操作规范进行使用。
3、仪器安顿后必要有人看护，以防施工人员因不慎而损坏机器。
4、一定要按关于“规范”规定进行测量，不合格资料和数据决不采用，数据不合格必要重测。
5、测量记录要工整、清晰，不得随意涂改。
6、现场施测后，必要对现场施工员交底，交底要做到详实、清晰。
7、内业资料由专人负责整顿，现场放样数据必要要进行复核计算，现场计算必要通过两名测量人员复核方可应用。
8、所有测量成果均需监理工程师复核无误后方可使用。

目 录
一、编制根据 - 1 -
二、工程概况 - 1 -
2.1、工程位置 - 1 -
2.2、设计状况 - 1 -
2.3、技术原则 - 2 -
三、施工测量流程 - 2 -
四、施工平面控制测量 - 2 -
4.1、施工平面控制网布置原则 - 2 -
4.2、平面控制网建立 - 3 -
五、施工高程控制测量 - 3 -
5.1、施工高程控制网布置原则 - 3 -
5.2、高程控制网建立 - 3 -
六、各分部、分项工程施工测量控制 - 4 -
6.1、建立地面控制网 - 4 -
6.2、端头井联系测量 - 4 -
6.3、地下控制测量 - 4 -
6.3.1. 地下导线测量 - 4 -
6.3.2. 地下水准测量 - 5 -
6.4、盾构施工测量 - 5 -
6.5、洞门圈及盾构基座放样 - 6 -
6.6、盾构标志制作及程序编制 - 7 -
6.7、盾构贯通测量 - 8 -
6.8、测量检测限差 - 8 -
七、盾构姿态寻常测量 - 8 -
八、线形针对测量 - 11 -
九、仪器设备投入和人员配备 - 11 -
9.1、仪器设备 - 12 -
9.2、人员配备 - 12 -
十、竣工测量 - 12 -
十一、保证办法 - 12 -