盾构隧道工程测量检测

盾构隧道 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 测量检测 年 月2005 12 Dec., 2005 地 理 空间 信 息 第 卷第 期 3 6 GEOSPATIAL INFORMATION Vol.3, No.6 中图分类号文献标识码文章编号: P258 : B : 1672- 4623( 2005) 06- 0036- 03 盾构隧道工程测量检测 1 , 2 2 2 毅杨刘祖强蔡红 ,, 三峡大学 土木水电学院长江水利委员会 三峡勘测研究院湖北 宜昌 湖北 宜昌 ( 1. , 443000; 2. , 443000) 摘 要阐述了盾构工作原理分析了竖井定向的主要误差来源以忠武输气管线红花套长江穿越盾构隧道工程为实例 : , , ,运用精密工程测量陀螺仪定向等工程测量检测方法保证了忠武输气管线红花套长江穿越盾构隧道的贯通GPS、、, 。 关键词盾构隧道竖井工程测量检测: ; ; ; ; GPS Detection of Engineer ing Sur vey for Shield Tunnel 1,222YANG Hong , LIU Zuq ia ng , CAI Yi ( 、, , , , ; 1College of Civil Engineering & HydrodynamicCTGUYiChangHubei 443000China 、, , , , ) 2Three Gorges Investigation and Research InstituteCWRCYichangHubei 443000ChinaAbstr act: In this paper, we described the working principle of shield construction and analysed the errors in the vertical shaft direction. With example of the Honghuatao Shield Tunnel under Yangtsz River in Zhongxian- Wuhan gas conduit project, to ensure the connecting of Honghuatao Shield Tunnel under Yangtse Rive in Zhongxian- Wuhan gas conduit project by the engineering survey and detect methods such as GPS, precision en- gineering survey, gyro- orientation etc. Key wor ds: shield tunnel ; vertical shaft; engineering survey; detection; GPS 忠武输气管线红花套穿越盾构隧道工程位于湖 差 竖向贯通与纵向容易达到贯通要求, ,。北省宜昌市境内是控制忠武输气管线施工进度的关 , 贯通误差主要来源1 对于一般隧道而言其贯通误差主要来源于地面, 键工程由南北两岸竖井和穿越江底的隧道组成, 、, 南北竖井分别深隧道直径长、48 m、22 m, 2.4 m, 控制网的点位误差联系测量误差地下导线测量误、、 红花套地段河床砂卵石层松散地质结构 1 380 m。, 差高程传递误差经分析红花套穿江隧道的贯通要、。 复杂且隧道长大工期紧适合盾构法施工盾构 , , , 。 求 对于的隧道竖向贯通误差?通,1 380 m, ?50 , 设备分盾首举重臂和盾尾三部分盾首设有刀刃、。, 过水准测量和竖井高程传递很容易达到规定的贯通精 凭借油压千斤顶的推力用机械的力量 旋转的刀, ( 度 对于此隧道而言纵向贯通误差也不是主要影响因, 盘对掘进面进行全断面破碎 随即通过泥浆管道运) , 素因此主要考虑横向贯通误差的影响。。用预制的钢筋混凝土 出废渣在尾部盾壳的保护下, ,m 0 每节管片间用钢螺栓 m= ×lq0 管片装配成一节节的衬砌隧道,! 联成整体 同时在管片接缝处和螺栓孔眼用防水材料,为横向贯通误差为起始边方向角误差, , mml q00嵌缝衬砌完成后再将盾构推向前进继续开挖 。, , 。为隧道长度。 横向贯通误差的地面控制测量误差通当使用盾构设备时在已成型的衬砌隧道壁上以导线 , 过提高地面 测量的形式布设测量控制点并在测量控制点上设置, 控制网的精度解决地下导线测量的精度也易控制, , 测量机器人由盾构控制室控制 在盾构设备上设置, ,在隧道壁设置固定仪器的支架强制对中因此 贯, , ,照准目标控制测量机器人测量得到相关信息利 , , , 通误差的主要来源为地面控制引入地下控制的联系测 量联系测量的方法有联系三角测量传递方位陀螺。、 用这些信息即可调节油压千斤顶以控制盾构机械 , , 的推进方向达到导向的目的, 。 采用的联系三角仪定向等两种方法在施工过程中 。, 根据此段河床的特点以及地质条件 首先在江 ,形测量方法传递方位角。然后使, 南江北分别开挖竖井并待其成型稳定、, ; 工程测量检测方案2 该隧道施工原地面平面控制网按级网精度 GPS_D用盾构机械由江南竖井向江北竖井方向掘进盾构法。 施测由于地面控制网点设置时间较长可能出现沉 。, 施工是全断面一次成型盾构机械断面大于成型隧道 , 陷及变动竖井联系测量及洞内测量设备数量有限受, , 断面盾构机械只能前进不能后退而且只能从江, , , 洞内测量条件差干扰大等因素的影响且穿江隧 道贯, , 允许横向贯北竖井的密封圈穿出 ?预留间隙,100 , 通误差要求较高要求提高施工平面控制测量的, 通误差? ?50 。 , 北岸检测时同样用专用标志将竖井中隧道中心 , 隧道贯通要求。经纬仪和测延伸至竖井口部以上 用WILD T2DI2002 ,为了提高网的精度GPS, 采用独立坐标系 选择, 距仪以 为已知点按 三, GPS03 ( C) ,GPS04 ( C) , 穿江隧道施工高程面作为投影面同时考虑以下三个 。等测角精度用边角交会法精确测定北岸竖井中隧道中 心坐标。 方面一是 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 轴线方位角的系统 二是已放样的方: ; 与的距离为GPS03 ( C) GPS04 ( C) 492.533 m, 位角系统三是已形成的竖井测得的方位角 ; 。 其 点 位 中 误 差 分 别 均 为 与地面施工控制网的布设与观测?1.1 mm, GPS03 ( C) 3 万北岸只与 的边长相对中误差为GPS04 ( C) 1/142。 和天线墩在长江南岸新建GPS01 (C) GPS02 (C) 出口中心坐标有关无需定向方位两座 天 线 墩 两北岸新建和, 。 ;GPS03 (C) GPS04 (C) 南岸检测时用专用标志将竖井中管道中心延伸 , 座加上长江中下游和两个参网, GPS ( C) CHHTCYC 至竖井口部以上用经纬仪以考基准点采用边连式构成级 三等平面控, WILD T3, GPS01 ( C) , GPS C( ) 为测站点后视按三等测角精度用极坐, GPS02 ( C) , 制网见图作为放样检核测量的依据( 1) , 、。 标法测定南岸竖井中隧道中心的方位角 利用高精度, 测距仪测量点与竖井中隧道中心的距离GPS01 ( C) , 并计算出竖井中隧道中心的坐标。 与的距离为GPS01 ( C) GPS02 ( C) 366.193 m, 其点位中误差分别为?1.7 mm、?1.3 mm, GPS01 ( C) 与万的边长相对中误差为GPS02 ( C) 1/58。 利 用 计 算 得 出 与 POWERADJ GPS01 ( C) GPS02 方向中误差这对定向的精度影响很小( C) m=?1.6″。。 " 竖井联系测量5 由于掘进从南岸向北岸北岸不需要定向只需, , 图级 三等平面控制网示意图1 GP S C ( ) 提供预留出口中心坐标因此 以下仅对南岸竖井联。, 根据接收机的标称精度Trimble 4600LS5 mm+1× 系测量做描述。- 6采用静态测量方法技术措施如下 10。: 设 站经 纬 仪 在 地 面 利 用 WILD T3 GPS01 C ( ) , 时段观测不小于 120 min; 后视按三等测角精度测量两钢丝的方向GPS02 ( C) , 天线高测前测后取中数两次量高互差应不大于( 值 然后利用测距仪测量测站到两钢丝的距,DI2002 3 mm)。 离计算出竖井中两条铅垂线的坐标 见图,,2。 同步观测各站同时跟踪视野内相同的卫星 起, , 始结束时间一致、。 在同步观测过程中观测者手机对讲机远离 , 、、 接收天线 GPS。 观测中保持接收机工作正常。每日观测结束后, 及时将采集的数据传输到计算机中 然后再进行基线, 向量的解算并及时进行同步环和异步的检验 , 。 两时段间采用边连接的方式向前推进本次级 。C 网在测区两点及中间联测二个国家三角点点名 GPS。 分别为统一平差CHHT、CYC, 。 图南岸竖井联系测量剖面示意图2 此次测量中关于同步环异步环重复基 GPS, 、、南岸竖井联系测量操作程序见图3 线的技术要求均按以下规定执行。 应小于接收机标称算精度 重复基线测量差值1) , 的倍2 2 。 ! 异步环各坐标分量闭合差应符合以下规定2) : n; n。W3 n ;W3 W3 !!!""" !!y2! x 图南岸竖井联系测量平面示意图3 网 数 据 处 理 采 用 专 用 平 差 软 件进GPSPowerADJ 地理空间信息年?38 ?2005 架设仪器利用经在地下导线点主要利用陀螺仪此次检核测量的地下导线1) A0, WILD T2 830 m, , 纬 仪 后 视利 用 三 等 精 度 测 定 , 、 、对原导线边进行方位检测在起始点和附近各A A0 - L3A0 - G2。800 m 下 方向值并利用铟钢尺精密量出测站点至测设一条边经比较 陀螺仪所测方位与常规定向所, A0 。,A0- B下 及两钢丝间测方位仅差完全附合贯通要求两钢丝的距离 ( A0- A、A0- B) 10″。。 A- B下 下 下下 的距离 利用测定的距离在,DI2002A0- L3、A0- G2, 结语7 确定的三角形中计算出地下导线的起、、, A0AB三个月后隧道顺利贯通 盾构仪从北岸竖井中下 下 , ,算点坐标然后求出坐标 A0,L3。穿出 其中心相差仅,30 mm。 点设站后视方向值 在测量) , , , 2G2 A0G2- B下 从上述检测结果来看 经过提高地面控制网精, 利用 组成无定向导线计算出“”, A- A0- G2- BA0下下 度提高隧道中心坐标的测量加强竖井联系测量 , , ,坐标 其与联系三角形计算出的的坐标差值不超,A0 并用陀螺仪检核等一系列措施与方法 保证了隧道的,过20 mm。 贯通可为一个综合性精密工程测量的经验之交流 , 。 所求出的坐标为地下导线的起算点变A0、L3。 换两钢丝的位置利用点成果精确测定两根, GPS 参考文献 钢丝坐标根据以上的操作步骤 再次测量和的, ,A0L3 杨红在天然气管道军山长江穿越工程中的应用水[1] .GPS. 坐标两次联系测量的坐标值的差值不得大于利水电测绘科技论文集武汉湖北辞书出版社。20 mm。 [M].: , 2003 刘基余李征航王跃虎等全球定位系统原理与应用 , , , .[M].[2] 在联系测量中边长采用钢卷尺测量的边所用 , , 北京测绘出版社 : , 1999 钢卷尺须经过检定并以一定拉力悬空丈量获得 边, ,水利水电测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 SL197- 97, [S][3] 长量距主要技术要求见表 1。陈永奇工程测量学武汉测绘出版社 [4] , [M].: , 1995 钢尺丈量技术要求表1 测量规范全球定位系统[5] CH2001- 92, ( GPS) [S] 量距量距 每次量距 估读 温度读至 每次读数 经各项改正后 ,[6] 工程测量规范GB50026- 93, [S] 方法 次数 读数次数较差 边长较差 mm mm mm ? 长距离输油输气管道测量规范 [7] SY0055- 93, [S] 悬空丈量 4 3 0.5 0.5 2 40 D # 地下导线测量6 杨主要从事工程测红 工程硕士男作者简介 (1966- ), , , :隧道施工地下导线测量, 量方面的管理与研究由于水平向隧道已施工。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [2] Langran Gail. A R eview of Temporal Database R esearch and 页上接第( 32) its Use in GIS Applications [J]. International Journal of Geo 地籍信息系统" graphic Information Systems, 1989, 3(3 ):215- 232 Langran Gail. Issues of implementing a spatiotemporal system [3] 时空引擎[J]. International of Journal of Geographical Information sys " tems, 1993, 7(4):305- 314 Peuquet D J, Duan N . An event - based spatiotemporal data [4] ST- DCDB model (ESTDM) for temporal analysis of geographical data 空间数据属性数据[J]. International Journal of Geographical Information Systems, 历史数据1995, 9 (1):7- 24 R enolen. Temporal Maps and Temporal Geographical Infor [5] 图时空地籍信息系统结构4 mation systems (R eview of R esearch).1997[ EB/ O L]. http:/ / toolkit.virginia.edu/c gi - local/ tgisreview.pdf Access at Mar. 结语4 20,2005 时态有着广泛的应用前景是实现数字城市GIS, 、 Yuan May. Temporal GIS and Spatio - Temporal Modeling [6] 数字地球的关键技术之一也是难点所在目前 已, 。,[A].Proceeding of the Third International Conference/ Work 提出了许多时空数据模型 但基本上处于概念和模型,shop on Integrating GIS and Environmental Modeling [C]. 还的研究阶段还没有实际意义上成熟的应用系统 , ,Santa Fe, N M, 1996.21(v):126 需要进一步做出努力研究。张祖勋黄明智时态的概 念 能 和 应 用测 绘 通 报功[7] , . GIS、[J]. , 1995(2):12,15 参考文献 罗年学时空对象模型及其在地籍信息系统中的应用研究[1] . 作者简介曹 伟 现从事应用男硕士研究生: (1982- ), , , GIS 武汉武汉大学博士学位论文[D]. : , 2002 与测量数据处理研究