地铁10号线盾构施工竣工测量技术设计文献综述

 2020-04-03 11:04

1. 引言

1.1 课题背景

20世纪70年代以来,盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。伴随着激光、计算机以及自动控制等技术的发展成熟,激光导向系统在盾构机中逐渐得到成功运用、发展和完善。激光导向系统使得盾构法施工极大地提高了准确性、可靠性和自动化程度,从而被广泛应用于铁路、公路、市政、油气等专业领域。

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)【1】,必须研究每一步测量工作所带来的误差,由于地铁10号线高架桥梁、明挖隧道、盾构隧道因施工误差、后期沉降变形等诸多因素影响,其现场实际平、纵断面与施工图相比必定存在差别,为避免冒然施工造成返工及对以后运营造成诸多的问题,有必要在铺轨前对实际施工的行车桥梁、隧道区域进行测量,以便根据实际情况设计最适合的轨道平、纵断面,保证工程的合理性。

1.2 研究概况

城市地下工程(地铁、顶管、隧道)施工中测控技术及其精度是保证地下工程按设计要求准确贯通和工程质量的关键环节。它包括地面控制基准的建立、竖井定向测量、地下控制测量及精密导向测量等内容【2】。随着测绘新技术、新仪器在城市地下工程施工测量中广泛应用,城市地下工程测控技术与方法发生了巨大的变革,测量过程趋向自动化、智能化、一体化和实时化,使城市地下工程的测控与导向的精度、可靠性及工作速度大为提高,满足了地下工程实时控制,确保了城市地下工程按设计要求准确贯通。但是,目前我国城市地下工程施工测量中存在着传统经典的测控技术和方法与当代测绘新技术、新方法之间的融合问题;在对地下工程各阶段测控精度的分配上存在着等影响和不等影响分配原则的问题;在盾构隧道施工技术研究开发上仍以掌握施工技术、解决具体施工问题为主要内容,尤其对超长隧道(单向长度超过1km)【3】 ,如何应用高精度陀螺经纬仪最佳地加测地下导线边陀螺方位角,并合理地进行数据处理等方面资料很少;如何更有效地检测地下盾构自动导向系统工作是否正常、显示的偏差值是否可靠等尚需进一步完善。

2. 盾构机姿态测量方法

2.1 激光导向系统(自动导向法)

其工作原理是,在盾构机中体上固定一激光标靶,由激光全站仪发射一束激光自动寻找到激光接收靶上的磨光棱镜,测量出其三维坐标;然后激光指向接收,接收靶内部光栅捕获激光的入射角,间接得到盾构机纵轴水平方位角;接收靶内装有能测量仰俯角及滚动角两个自由度的传感器,这样可以测出盾构机的倾角和旋转角【4】。由于接收靶中心、磨光棱镜中心与盾构机刀盘中心几何位置关系固定,因而可以计算出盾构机姿态的四个要素:左右偏差、上下偏差、旋转角、刀盘里程。导向系统软件依据激光标靶和激光全站仪传输来的数据计算盾构机姿态参数,并在计算机屏幕上以图形和数字形式动态显示盾构机姿态,从而指导盾构机正确掘进【5】。

2.2 人工测量方法( 标尺法,三点法)

标尺法基本原理:测量盾构机中水平摆放的标尺中心处的坐标,根据盾构机组装时确定的几何关系推算盾构机前后胴体中心坐标,与隧道设计轴线比较即可得到偏差。标尺法是盾构施工测量阶段的常用人工测量方法,标尺法还用于环片偏差测量。沥滘大石区间盾构工程所用标尺法。

三点法基本原理:在盾构机组装阶段在盾构机内的合适部位均匀焊接上螺母,将棱镜(或者反射片)固定于螺母上。

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