论文总字数：14086字

摘 要

现代地铁建设中，采用盾构法施工的区间隧道所占的比重越来越大，该法推进速度快，一次成洞，对井下定向工作的正确性与定向精度的要求很高。为了确保地铁施工的正常进行，我们需要对各种盾构姿态测量方法的进行比较，在不同的情况下选取合适的盾构姿态测量方法。本文对各种盾构姿态测量方法进行比较，从精度、可操作性方面考虑选择最佳测量方法。最终得出结论：目前的人工测量较陀螺仪测量稳定，人工测量精度优于陀螺仪测量精度，选择自动测量方法进行施工，采用人工测量方法来检验自动测量的准确性，两种方法相结合，可以更好的保证盾构隧道的高精度贯通。

关键字：盾构姿态 测量方法 比较

Comparison of attitude measurement method for shield machine

Abstract

Modern subway construction, shield construction in subway tunnel is used accounted for the proportion of more and more big, the law to promote fast, once a hole, requirements for underground directional correctness and directional accuracy is very high. In order to ensure the normal operation of metro construction, we need to compare the different kinds of attitude measurement method of different kinds of shield, and select the appropriate method of shield attitude in time. In this paper, the method of attitude measurement is compared with different kinds of shield, and the best method of measurement is considered in the aspects of accuracy and operability.. The conclusion is drawn that: The artificial measure a gyroscope to measure the stability, manual measurement accuracy is higher than that of gyro measurement accuracy, automatic measurement method for construction, artificial measurement method is used to test the accuracy of the automatic measurement, two methods combined can better guarantee the shield tunnel of high accuracy through.

Key word: Shield attitude; Measurement method; Comparison

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 选题的目的和意义 1

1.2 国内外现状和动态 1

1.3 研究的内容 3

1.4 解决的问题 3

第二章 理论与技术方法原理 4

2.1 盾构测量参数 4

2.2盾构测量方法 4

2.2.1 常见的盾构测量方法 4

2.2.2 盾构姿态测量原理 5

2.2.3 盾构姿态控制测量的计算原理 6

2.2.4 盾构姿态参数的计算方法 7

第三章 案例分析 12

3.1 工程概况 12

3.2 盾构掘进的施工测量 12

3.3 盾构技术掘进管理系统的主要功能 13

3.4 贯通误差分析 13

3.5 作业方法 14

3.6 数据分析 14

结语 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 选题的目的和意义

随着我国城市建设的发展，为彻底解决城市交通拥挤的状况，我国率先在北京、天津、上海、广州4大城市进行了地铁建设。以往城市建设的交通工程一般都位于地面，对勘测设计的要求也不高，而地铁工程的特点是建于地下，这就对勘测设计提出了更高的要求，传统的作业方法已不能满足地铁工程高速、优质、准确的要求。为使测量技术更好地为地下线性工程勘测服务，需要针对地下线性工程的特点进行相应的研究^[1]。

盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备，它集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。采用盾构掘进机，施工速度快，自动化程度高，一次成型，有利于环境保护和降低劳动强度。而且盾构掘进机适用范围广，从软土、淤泥到硬岩都可应用，施工质量高，可控制地面沉降，开挖时不影响面上建筑和交通，与传统的隧道工程相比，具有明显的优势。

1.2 国内外现状和动态

我国盾构掘进技术的应用可以追溯到1953年东北阜新煤矿用手掘式盾构修建直径为2.6m的疏水巷道，但是由于受这一时期我国经济技术的限制，盾构技术一直没有受到足够的重视，盾构技术的发展非常缓慢，应用也相当有限。直到1985年以后，随着经济技术的突飞猛进，各种地下工程的需求与日俱增，我国开始引进和研制全断面闭胸式盾构，可以说我国起步了现代盾构技术的开发和应用。

现代地铁建设中，采用盾构法施工的区间隧道所占的比重越来越大。该法推进速度快，一次成洞，对井下定向工作的正确性与定向精度的要求很高^[2]。随着城市建设的飞速发展，我国在各大城市都开展了地铁建设，为了满足盾构掘进按设计要求贯通（贯通误差必须小于±50mm），必须研究每一步测量工作所带来的误差，包括地面控制测量，竖井联系测量，地下导线测量，盾构机姿态定位测量四个阶段^[3]。

基于盾构掘进的已有历史数据，周奇才建立了数据库对盾构掘进数据进行管理，分析挖掘影响盾构姿态的主要因素，并得出地质条件与盾构掘进千斤顶推力之间的关系，更有效地实现盾构的姿态控制^[4]。2002年，周振国发表文章，向我们系统地介绍了盾构施工中姿态控制和管片选型的计算方式和相互关系，这对管片拼装和隧道衬砌成型质量有一定的指导意义^[5]。为控制盾构机沿隧道设计轴线前进，要把实际测量值与设计值进行比较，利用差值判别是否需要进行纠偏。以隧道设计给出的设计图形为投影线形，高春香经过推导给出了利用投影线形及求隧道设计轴线上任意点的空间坐标值及倾角的方法，进而进行纠偏判别^[6]。

盾构机隧道施工的自动导向系统，采用全站仪和激光标靶相结合的自动测量技术。为了确保导向系统测量精度达到施工测量的精度要求，必须对自动导向系统的测量误差进行分析。朱国力通过盾构切口中心坐标的求取、系统各元器件的测量误差的介绍，对激光标靶安装位置的确定进行了讨论，并进一步对测量误差作了数学分析，得到该导向系统的测量精度在10mm以内，可满足工程要求^[7]。吕国岭在文章中介绍了自动导向系统在盾构施工现阶段国际、国内的发展及应用概况对比，并结合典型实例对自动测量系统的应用进行了介绍^[8]。

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