地铁工程测量技术.ppt

城市轨道交通工程测 量 技 术,轨道交通工程测量的任务和内容,轨道交通工程测量应满足其工程建设中的设计、施工和运营阶段对测量工作的需要。其主要内容包括地面测量、联系测量、地下测量等三方面的工作。设计阶段任务：为设计工作的各个阶段提供所需要的地形图或专项测绘资料；施工阶段任务：为实现设计意图进行施工放样和设备安装、为施工安全进行监控量测、为完工的工程进行竣工测量等；运营阶段任务：维护线路和改造、结构变形监测等进行的测量工作。,城市轨道交通工程控制网简介,一、平面控制网,二、高程控制网,一、地面平面控制测量,1、地面平面控制网的特点平面控制网是在城市一、二等控制网的基础上建立,通常分两个等级布设,即一等GPS网和二等精密导线两个等级。GPS网点数较少，起到整体骨架的作用，而精密导线则是在GPS网的基础上布设成附合导线、闭合导线；地面平面控制网不但是隧道横向贯通的基础，还是设备安装、变形监测的基础；由于城市轨道交通建设周期较长，工程建设期间平面控制点难免发生变化，因此需要在一定的周期内进行检测，评价原网稳定状况和可靠程度，确保地面平面控制网满足工程建设需要。,2、地面平面控制网的测量步骤收集资料。根据拟建线路的设计资料(尤其是车站位置、竖井位置和线路走向)，收集和了解沿线现有城市首级控制网；现场踏勘。在拟建线路附近普查现有首级平面控制点的保存情况与车站、车辆段以及沿线建筑物情况和拟埋设控制点的位置条件情况等；选点。根据控制网布设原则以及观测条件进行选点，GPS点和精密导线点可以同时进行；点位埋设；控制网观测；数据平差。,二、地面高程控制测量,1、地面高程控制网的特点高程控制网的形状、点位分布应满足工程施工的需要，根据城市轨道交通总体规划布设全面网。高程控制网通常分两个等级布设，首级是与国家二等水准相当的城市轨道交通一等水准网，二级是用于加密的城市轨道交通二等水准；一等网是基础网，一般沿工程线路布设成附合、闭合线。水准网起算点一般不少于3个，且应该是城市一等水准网；二等水准网起算于一等水准网，主要为施工服务，其网形主要取决于线路形状，一般在车站、竖井及车辆段附近布设水准点，点数不应少与2个。,2、地面高程控制网的测量步骤收集资料。根据拟建线路的设计资料(尤其是车站位置、竖井位置和线路走向)，收集和了解沿线现有城市首级控制网；现场踏勘、选点。在拟建线路附近普查现有首级平面控制点的保存情况与车站、车辆段以及沿线建筑物情况和拟埋设控制点的位置条件情况等；点位埋设；控制网观测。按照控制网等级进行观测；数据平差。,第一章:贯通误差及测量精度估算,1、贯通误差的概念 轨道交通工程的车站、区间是分别施工的，在区间中有时为了加快施工进度会在中间开挖一些竖井以增加掘进面。这样就会出现对向掘进在中间相通或从车站一端向相邻车站一端掘进在车站端头相通的情况。不论哪种情况，我们把隧道开挖相通之处的横截面称为贯通面。相向开挖施工中线在贯通面处不能按设计位置衔接而产生的偏差称为贯通误差。贯通误差从几何上说是一条空间线段，其长短取决于地面控制测量、联系测量和地下控制测量误差影响值的大小。,贯通误差在垂直于中线方向上的投影水平长度称为横向贯通误差,沿中线方向上的投影水平长度称为纵向贯通误差,在高程方向的投影垂直长度称为高程贯通误差。2、地铁隧道贯通误差限值的确定隧道贯通测量包括地面控制测量、联系测量和地下控制测量，因此横向贯通误差主要受上述三项测量误差影响，可以认为各项测量误差对贯通的影响相互独立，根据误差传播理论则有：m 2=m12+m22+m32,式中m-地铁隧道横向贯通中误差(mm)；m1-地面控制测量引起的横向中误差(mm)m2-联系测量引起的横向中误差(mm)；m3-地下控制测量引起的横向中误差(mm)由于地面测量的条件较地下好，在分配测量误差时可在等影响原则的基础上作适当的调整，即对地面测量的精度适当提高一些，而地下控制测量的精度降低一些。按此原则分配方案如下：m1=25，m2=25，m3=35根据误差传播理论可推出：m=SQRT(252+252+352)=49.7mm50mm同理,高程测量误差的计算公式为 mH 2=mh12+mh22+mh32,式中 mH-城市地铁隧道高程贯通误差(mm)；mh1-地面高程控制测量引起的中误差(mm)；mh2-联系测量引起的高程中误差(mm)；mh3-地下高程控制测量引起的中误差(mm)。测量误差分配方案如下:mh1=16，mh2=12，mh3=15 mH 2=mh12+mh22+mh32根据误差传播理论可推出:mH=SQRT(162+122+152)=25mm25mm,城市轨道交通隧道贯通中误差分配值（mm）,3、地铁隧道贯通测量精度估算R2X-两洞口之间导线点至贯通面的垂直距离的平方和；d2Y-两洞口之间导线点至贯通上投影长度的平方和；m-导线测角中误差（根据导线等级进行先设计）；ml/l-测边平均相对中误差或精度（根据导线等级进行先设计一般取1/6000）my、myl-导线测角、测边误差引起的横向贯通中误差。,横向贯通精度m=SQRT(m2y+m2yl)m2y=（m/）2*R2X m2yl=（ml/l）2*d2Y举例说明：,第二章：施工阶段控制测量,一、地面控制测量 二、联系测量 三、地下控制测量,一、地面控制网测量,1、项目开工前设计院桩点交接1）交桩由业主主持，设计、监理、施工单位参加；2）项目部接受测量桩点后，应执设计交桩表逐一对照，防止交错桩点并进行拍照；3）现场确认桩点交接无误后，复印2份交桩表用于日常控制测量，原件则组卷入盒。,2、GPS网介绍,GPS网以城市二等三角点为基础，布设成闭合或附合路线。沿地铁线路布设GPS控制点，平均边长12km，原则上每个车站至少2个点。每个GPS点至少应与两个相邻GPS点直接通视，便于常规方法检测及使用；GPS网最弱点点位中误差不大于12，最弱边的相对中误差不大于1/80000，相邻点的相对点位中误差10；观测要求及数据处理均按相关GPS测量规范要求进行。,3、精密导线网介绍,精密导线点应沿线所经过的实际地形选定，以GPS网为基础布设成附合导线、闭合导线或结点网。导线点点位可充分利用城市已埋设的永久标志，或按城市导线标志埋设，点位可选在楼房上。位于车站地区的导线点必须选在施工范围之外，稳定可靠，而且应能与附近的GPS点通视。具体点位要求如下：点位附近不宜有散热体、测站应尽量避开高压电线等强电磁场的干扰。相邻点间的视线距离障碍物的距离以不受旁折光影响为原则。相邻边长不宜相差过大，个别边长不宜短于100米。,相邻导线点间高差不宜大于25，特殊情况下也不宜大于30。每个导线点应保证两个以上的后视方向，点位选择应能控制地铁线路和盾构始发、接受的车站位置，导线点埋设应避开施工可能影响的范围，导线点应方便使用，利于长期保存。在盾构始发、接受的车站工作井附近，最好将点位布设成为强制归心标的形式。,4、导线网测量要求,外业按四等网精度施测，可采用2级仪器，水平角方向观测6测回(测角精度不低于2.5)，往返观测距离，并加入气象、仪器加、乘常数改正，天顶距观测一测回。当精密导线点上只有两个方向时，宜按左、右角观测，左、右角平均值之和与360的较差应小于4。水平角观测遇到长、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。在附合精密导线两端的GPS点上观测时，应联测两个高级方向，若只能观测一个高级方向，应该适当增加测回数。,精密导线测量的主要技术要求应符合下列规定：,5、观测成果处理,附合导线或导线环的角度闭合差，不应大于下式计算的值。W=2mn 式中：m测角中误差（）n附合导线或导线环的角度数。导线网方位角闭合差计算的测角中误差应按下式计算 M=(ff/n)/N,式中：f附合导线或闭合导线环的方位角闭合差；n计算f时的角度个数；N附合导线或闭合导线环的个数。精密导线测距边的边长投影改正 归化到地下铁道交通工程线路测区平均高程面上的测距边长度，应按下式计算：D=D01+（Hp-Hm）/Ra式中：D0-测距两端点的平均高程面上的水平距离；Ra-参考椭球体在测距边方向上法截弧的曲率半径,可取6371000m；Hp测区的平均高程(m)；Hm测距边两端点的平均高程(m)。,6、导线网平差,精密导线应采用严密方法平差，并分析点位误差椭圆及相对点位误差椭圆，为下一步区间测量设计提供基础数据。,二、地面高程控制网测量,1、水准点的选点布设精密水准网应沿工程线路布设成附合路线、闭合路线或结点网。车站附近应设置2个以上水准点。精密水准点应选在离施工场地变形区外稳固的地方，墙上水准点应选在永久性建筑物上。水准点点位应便于寻找、保存和引测。,2、高程控制网的观测精密水准测量的观测方法如下：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：后前前后每一测段的往测与返测，宜分别在上午、下午进行，也可以在夜间观测，由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。精密水准测量观测的视线长度、视距差、视线高不应超过表3的规定。,精密水准测量观测的视线长度、视距差、视线高的要（m）,3、观测成果处理平差处理：水准网的数据处理应采用严密平差，以深埋水准点作为已知点，采用强制附合平差，并应计算每千米高差偶然中误差、最弱点高程中误差。,三、联系测量,1、概述联系测量是将地面坐标系统引测传递到地下。主要工作包括地面趋近导线测量、趋近水准测量，通过竖井、通道的定向测量和传递高程测量，地下趋近导线测量、地下趋近水准测量。2、平面联系测量常用方法铅垂仪、陀螺仪联合定向联系三角形几何定向(目前广泛运用于城市地铁测量)导线定向测量 钻孔投点,3、高程传递常用方法：悬吊钢尺（钢丝）法 水准测量 光电测距精密三角高程测量 在日常施工控制中,我们主要采用联系三角形几何定向和两井定向。4、联系三角形几何定向 联系三角形定向测量亦称一井定向测量。一井定向测量是在一个竖井中悬挂两根0.5mm钢丝，钢丝下部配重为10Kg并置于废机油之中稳定。在地面近井点与钢丝组成三角形，并测定近井点与钢丝的距离和角度，从而算得两钢丝的坐标以及它们之间的方位角。,在井下，同样井下近井点也与钢丝构成三角形，并测定井下近井点与钢丝的距离和角度，由于钢丝处在自由悬挂状态，可以认定钢丝的坐标和方位角与地面一致，通过计算便可获得地下导线起算点的坐标和方位角，这样就把地上与地下导线联系起来了，一井定向示意图如下：,三角形图形条件要求连接三角形最有利的形状是锐角不大于1的直伸三角形，在实际测量中一定要达到这个要求。传向角的误差，随角的误差增大而增大，随边长比值b/a的减小而减小，因此在联系测量的时候，应尽量使连接点A靠近钢丝（b/a1.5），并精确的测量角度。两根钢丝的距离a越大，则连接角度的误差就越小，两根钢丝的间距不得小于5m，在施工测量中，我们都保证了钢丝间距至少达到8m以上。在直伸三角形中，测距误差对定向精度的影响很小。m=ma*b/a每次应该悬吊3根钢丝组成两个联系三角形，便于起到校核作用。,联系三角形定向地下起算边起始方位角应独立进行3次,方位角平均数值中误差应在8之内。传向角度计算：sin=sin*b/a；=*b/a（当、均小于1的时候）4、两井定向两井定向是在两施工竖井中分别悬挂一根钢丝，与一井定向相比,由于两根钢丝间的距离大大增加了，因而减少了投点误差引起的方向中误差，有利于提高地下导线的精度，这是两井定向的主要优点。两井定向中两根钢丝处缺少两个连接角，这样的地下导线是没有起算方位角的，所以两井定向的实质就是测量无定向导线，它是一种特殊的附合导线。,两井定向时，是利用地面近井点导线测量方法直接测定两根钢丝的平面坐标值；在地下隧道中，将已经布设好的地下导线与竖井中的钢丝的联测，即可以将地面坐标系中的坐标和方位传递到地下，经计算求出地下导线各点的坐标与导线边的方位角，两井定向示意图如下：,两井定向在城市地铁施工中的主要布置形式,第一种布置形式,第二种布置形式,第一种布置形式就是在车站底板（侧墙）预埋导线组成两组或更多的无定向导线，对于施工干扰不大情况下，布置这种形式还是不错的，但导线点的边长都不长，除非车站主体已经竣工，才能拉大导线边长。第二种布置形式就比较灵活，不需要在车站内埋导线点，将地下起算边直接设置在洞内管片上，它增大了无定向导线的精度，因为中间的插点D3可以同时观测钢丝G1和G2。在测量地下导线时候，采取自由设置测站，不需要对中具体点位，整平就可以了，首先置镜车站底板上任意一点D3，后视D1，然后前视三个方向D2、G1、G2，观测6个测回，距离单向观测两个测回。置镜D2，后视G2，前视D1、G1（这一步骤是起复核检查作用）D1D2就是区间隧道的地下起算边，在实际施工测量中，我们一般悬吊3根钢丝，组成两组无定向导线，最后在D1D2进行方位角闭合差比较，根据我们在各个项目部实测量情况显示，地下起算边的方位角闭差从没有超过2，第二种导线布置形式是我们施工中采用的最多的一种方式，它不仅定向精度高，而且完全可以不受现场施工干扰的影响。,5、高程联系测量,测量近井水准点的高程线路应附合在地面相邻精密水准点上，采用在竖井内悬吊钢尺的方法进行高程传递时，地上和地下安置的2台水准仪应同时读数,每次独立观测3测回，每测回变动仪器高度，3测回得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm，并在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤。3测回测定的高差进行温度、尺长修正。传递高程测量见下图：,第三章：盾构测量原理及自动测量系统简介,盾构机姿态测量原理,盾构机测量的实质就是通过间接测量方法推算出盾构机切口中心和盾尾中心的三维坐标，从而知道盾构机实时姿态。目前国内主要采用自动测量系统进行盾构姿态测量，部门施工单位也在采用人工测量方法，自动测量系统主要有两大体系：棱镜法和激光导向法，下面就这两种系统测量方法做个简单介绍。1、日本演算工房ROBOTEC自动测量系统简介 1.1硬件组成测站全站仪一台、后视棱镜一个、前视棱镜三个（一个备用）；,双向测斜仪器一台（含传感器）；测量黄盒子3个（分别位于测站、前视、后视，用于数据交换，其中测站和后视还兼作电源箱）；计算机一台（在盾构机操作室，用于测量数据处理）；数据线：三个前视棱镜通过3根数据线与黄盒子连接，然后黄盒子通过1根数据线与操作室连接；全站仪通过数据线与黄盒子连接，黄盒子通过数据线与操作室连接并通过电源线与电箱连接，为全站仪提供电源；后视棱镜通过数据线与黄盒子连接，黄盒子通过电源线与电箱连接，为后视棱镜提供电源。电箱2个，为测量系统提供电源。,1.2测量原理及测量过程1.2.1测量原理根据3个前视棱镜和盾构机中心的空间关系，在盾构掘进过程中通过测量3个棱镜的坐标并通过双向倾斜仪测量出盾构机的俯仰和滚动角而间接地推算出盾构机的中心坐标。1.2.2测量过程盾构始发前首先测量出安装在盾构机上面的3个棱镜和盾构机中心的空间关系保存到自动系统工业电脑里；根据区间线路设计资料，计算出隧道中心三维坐标，并保存到自动测量系统工业电脑中；测量自动系统的测站、后视三维坐标并将实测坐标保存到工业电脑中；后视复位：就是利用自动系统的全站仪复核人工测量坐标，复核无误后方能进行姿态测量；,3个前视棱镜相互关系复核：就是复核其空间距离和人工实际测量值是否一样；运行自动测量系统进行姿态测量。,自动导向系统工作界面,2、德国VMT公司的SLS-T激光导向系统简介 2.1系统组成具有自动照准目标的全站仪。主要用于测量(水平和垂直的)角度和距离、发射激光束。ELS(电子激光系统),亦称为标板或激光靶板。这是一台智能型传感器,ELS接受全站仪发出的激光束,测定水平方向和垂直方向的入射点。坡度和旋转也由该系统内的倾斜仪测量,偏角由ELS上激光器的入射角确认。ELS固定在盾构机的机身内,在安装时其位置就确定了,它相对于盾构机轴线的关系和参数就可以知道。,计算机及隧道掘进软件。SLS-T软件是自动导向系统的核心,它从全站仪和ELS等通信设备接受数据,盾构机的位置在该软件中计算,并以数字和图形的形式显示在计算机的屏幕上,操作系统采用Windows2000,确保用户操作简便。黄色箱子,它主要给全站仪供电,保证计算机和全站仪之间的通信和数据传输。,2.2激光导向系统原理和工作过程,在掘进过程中，激光导向系统按如下流程工作：由系统控制激光全站仪实时测定激光靶上的小棱镜三维坐标；同时发射激光自动照准激光标靶中心，并自动记录激光水平方位角；激光靶内部光栅捕获激光的入射角(入射角也就是激光靶偏航角)，间接得到盾构机纵轴水平方位角；利用安装在标靶中相互垂直两立面内的两把测角仪测得盾构机倾角和旋转角。利用以上参数及切口、盾尾、棱镜中心三者的几何关系，通过空间坐标变换解算切口、盾尾中心坐标，结合设计隧道中线参数计算盾构机与隧道中线的相对偏差。盾构机水平方位角：设自激光全站仪发射到激光标靶的激光束的水平方位角为A0，光栅根据折射率捕获的激光入射角为。则系统获取盾构机方位角为A=A0-(见图5)。俯仰和滚动通过ELS中的两只相互垂直的测角仪测得。本文规定A顺时针旋为正，、逆时针旋为正。,2.3激光靶参数修正,盾构机经过从新组装后,激光靶和盾构机切口、盾尾中心的空间会发生变化，因此每次始发前，必须通过人工测量盾构机上的参考点反算出盾构机的切口、盾尾三维坐标、俯仰角度、滚动角度，人工测量出靶上小棱镜坐标，从而推算出小棱镜和盾构切口、盾尾新的空间关系并修正保存。根据人工测量出的俯仰角度、滚动角度和靶内双向倾斜仪器测量出的数值作比较，其差值就是修正值。激光靶偏航角偏差修正：人工测量出的盾构相对隧道中线的趋向值和在还没有进行参数修正前采用自动系统测量出的盾构相对隧道中线的趋向值之差就是偏航角偏差修正值。,参数修改后,参数修正前姿态测量,参数修正后姿态测量,2.4人工测量盾构机姿态方法,在隧道推进的过程中,必须独立于SLS-T系统定期对盾构机的姿态和位置进行检查。间隔时间取决于隧道的具体情况,在有严重的光折射效应的隧道中,每次检查之间的间隔时间应该比较短。这主要是由于空气温度差别很大的效应。在隧道测量时必须始终考虑这一效应。低估这个问题可能会引起严重的困难,尤其在长隧道中。我们采用棱镜法来对盾构机的姿态进行检查。在盾构机内有18个参考点(M8螺母),这些点在盾构机构建之前就已经定好位了,它们相对于盾构机的轴线有一定的参数关系(见下表),即它们与盾构机的轴线构成局部坐标系(见下图)。在进行测量时,只要将特制的适配螺栓旋到M8螺母内,再装上棱镜。现在这些参考点的测量可以达到毫米的精度。已知的坐标和测得的坐标经过三维转换,与设计坐标比较,就可以计算出盾构机的姿态和位置参数等。,如何用棱镜法来计算盾构机的姿态和位置?我们利用洞内地下导线控制点,只要测出18个参考点中的任意三个点(最好取左、中、右三个点)的实际三维坐标,就可以计算盾构机的姿态。对于以盾构机轴线为坐标系的局部坐标来说,无论盾构机如何旋转和倾斜,这些参考点与盾构机的盾首中心和盾尾中心的空间距离是不会变的,他们始终保持一定的值,这些值我们可以从它的局部坐标计算出来。假设我们已经测出左,中,右(3,8,15号)三个参考点的实际三维坐标,分别为(X1,Y1,Z1),(X2,Y2,Z2),(X3,Y3,Z3),并设未知量为盾首中心的实际三维坐标(X首,Y首,Z首)和盾尾中心的实际三维坐标(X尾,Y尾,Z尾),从图2中可以看出,在以盾构机轴线构成局部坐标系中,盾首中心为坐标原点,坐标为(0,0,0),盾尾中心坐标为(-4 34,0,0)。从表1中也可以看出各参考点在局部坐标系的坐标值。,上述解方程组的办法可行但麻烦,还有一种就是在CAD里面直接进行转换计算。,第四章：区间盾构测量,4.1始发前准备工作4.1.1洞门钢环复测量、反力架及始发基座放样洞门钢环复测量是基座及反力架放样的依据，在施工现场我们主要采用分别在钢环的上部、中部、下部分别测量6个点位，然后计算出钢环实测中心坐标和设计钢环坐标进行比较，可以推算出当前钢环的横向偏差；利用水准仪实测钢环的底部、顶部高程并和设计高程相比较，这样钢环在空间的真实位置就被确定下来。根据钢环的实际偏移位置，结合设计中心线，就可以放样出盾构始发基坐中心线，主要有切线发、玄线发、中分发三种，在曲线上始发多采用中分法进行放样。,反力架不仅起到后背墙的作用而且也起到导向的作用，所以反力架的端面是和始发基座的轴线是垂直的，反力架的里程是由+1环的里程决定的，必须先计算出隧道两端的井接头长度，然后计算所需要的负环管片数量，才能计算出反力架的里程。,管片拼装点位的选取：对于错缝拼装的隧道，其+1环的拼装点位是由联络通道的拼装点位决定的，对于通缝拼装的隧道来说，则不需要进行点位选取。管片排版工作：在上报管片生产计划前就应该完成此项工作，由于砼龄期原因，在盾构始发时候就至少应该有满足一个月推进的合格管片。对于通缝拼装的隧道，管片排版与现场推进较为符合，而错缝拼装仅对管片生产计划有关系，在实际推进中管片选型是根据现场盾构机姿态、千斤定行程、盾尾间隙来决定的，有时候按照排版本来应该采用直线环，但是当前盾尾间隙比较小，必须插入弯环来增大盾尾间隙，而通缝拼装则不一样，它可以通过纠偏楔子来实现这一目标，所以在错缝拼装的盾构隧道中设计排版弯环数量比实际使用量小，这个在提管片生产计划时候要特别注意。,工程实例：本始发段位于半径R=4000m的平曲线和半径R=8000m的竖曲线地段，通过计算对其进行拟合。半径R=4000m的平曲线地段：圆曲线段落：可得 L1/R1=L2/R2 即 L1/4003=L2/3997 得L1=1.0015 L2 内、外弧长差值为：L=L1-L2=0.0015L2 当L2=1.0m时，L=1.5mm 当L2=25.5m时，L=38mm，即安装17环管片时，其内外弧楔形量为38mm。由于设计的一环楔形环的楔形量为38mm，故在安装17环管片时必须安装有一环楔形环才能保证圆曲线的弧度，因此其预排版方案为：16+1，即16环标准环+1环楔形环。,JD12左线（左转）：圆曲线长L=75.085m，L=112.6275mm；安装时采用16+1+16+1+16+1进行安装。JD12右线（右转）：圆曲线长L=57.002m，L=85.503mm；安装时采用16+1+16+1进行安装。缓和曲线段：应注意小半径曲线的详细搭配缓和曲线偏角为0=（线-圆）/2每一环转弯环所产生偏角为=tan-1(38/6000)经计算可得每一段缓和曲线所需转弯环数量为n=0/JD12左线（左转）：n=1.18环，安装时采用27+1+12进行安装。JD12右线（右转）：n=0.99环,安装时采用21+1+11进行安装。半径R=4000m的竖曲线地段：对于线路竖曲线，考虑采用左右转弯环通过变化K块的位置来拟合。,4.2盾构机零位测量4.2.1零位测量的概念零位测量是指盾构机处于无俯仰、无滚动的状态下，盾构机切口、盾尾与盾构参考点间的空间关系。4.2.2零位测量的方法方法一：壳体分中法 盾构机虽然体积大，但是其制造、安装误差是很小的，可以将其看作一个理想的圆柱体。如图1，在盾尾内壳体圆弧上找到两个等高点（可使用水准仪或经纬仪划出水平面），两点连线中心的坐标即为盾尾中心平面坐标。然后利用全站仪测量出其坐标并测量出盾构机的方位角，根据盾构机的长度即可以根据坐标正算方法计算出盾首中心坐标。,如下图：,同理，也可以在盾首、尾的外壳圆弧上分别找出两组等高点，等高点的弧长中点坐标就是盾构首、尾的平面坐标。如图2，首先找出等高点1#、2#的弧长中点，然后找出等高点3#、4#的弧长中点，并和1#、2#点的中点复核比较，确认无误后在进行下一步坐标测量。,方法二：支撑环法,侧视图,正面图,通过侧视图和正视图，很清楚地看到盾构机轴线垂直于支撑环面并且过支撑环的环心。实际中会因为盾构机加工制作的误差影响，而导致盾构机轴线不是严格地垂直于支撑环面，也可能与支撑环环心有些偏差，但是机械加工带来的这些偏差影响完全可以忽略不计。另外，盾构机结构中支撑环部分是比较稳定部分，零位测量时可通过测量支撑环来间接地测定盾构机盾首、盾尾的坐标值，保证结果的良好性。空间圆测量已经有很成熟的测量技术。工业上常用测量空间圆上很多点，利用这些点的测量值进行空间圆拟合确定空间圆的方法，支撑环的环心坐标可以通过在支撑环上贴反射片进行测量。在整个支撑环上均匀地贴反射片，然后用全站仪测量每个贴片的三维坐标，测量坐标值导入软件进行拟合计算，支撑环的圆就测定。,4.3自动测量系统调试、运行管片坐标输入完毕后，检查平面、高程线形是否连续；启动盾构测量系统进行调试；输入测站点坐标；后视点复位：全站仪自动搜索到后视控制点后，进行度盘归零、然后测量距离，和人工测量结果相比较；参考点测量：后视点复位无误后，进行参考点坐标测量即盾构姿态测量，然后和人工测量结果做比较；自动测量系统和人工测量结果比较无误后，方能进行盾构机试掘进。,4.4盾构掘进过程控制测量4.4.1地下平面控制测量地铁隧道地下控制导线是一条支导线，随着盾构机的推进而延伸。地下控制网是指导盾构掘进的依据，应根据地下导线的长度、线型和贯通误差要求进行测量设计，并经常复测。当区间长度超过1000m时，地下导线可分成两级布设，即施工导线和基本导线。对于长区间（大于1500m）为提高地下导线的测量精度和增加可靠性，应考虑在掘进到区间0.7倍处加测陀螺方位边。为提高精度与加强检核，地下导线常布设为46边的双闭合导线环。,控制点点位布设:地下导线点点位可设在隧道管片的顶部和侧边，要求不受车辆和施工的影响，保证点位的稳定性。用于盾构机自动导向系统测量的导线点通常建立在管片的侧面仪器台上和右上侧内外架式的吊篮上，仪器采用强制归心（如下图）。为了提高地下导线点的精度，应尽量减少支导线点，拉长两导线点的距离，并尽可能布设近乎直伸的导线。,洞内导线布置图,测量方法:前后视点均采用强制对中对点，采用（标称精度2，2+2ppm）全站仪观测6个测回，左、右角各三测回，左、右角平均值之和与360的差4，导线边长对向观测各2测回。为了减少仪器的偏心误差，采取每三测回变换180方向重新对中整平进行测量，以提高测角精度。控制导线复测:施工控制导线点应定期检测，保证控制网的精度和点位的稳定性。隧道掘进150m、隧道全长的二分之一时、隧道全长的四分之三时、和接近贯通面150m时必须分别进行一次包括联系测量在内的全面检测。导线数据处理:导线资料处理应用软件进行严密平差处理。,4.4.2地下高程控制测量地下水准测量精度要求:地下水准测量用II等水准测量方法和仪器施测，往返高差不符合值8L（L以公里计算）的精度。水准点布设:因环境条件狭小，运输车辆干扰大，洞内水准点每200米布设一个点，曲线段可适当增加一些。水准复测:开挖至隧道全长的1/3处时、2/3处时、贯通前50100m时，按II等水准精度要求进行复测，确认成果正确或采用新成果，保障高程贯通精度。,4.4.3成型管片测量椭圆度测设:首先根据施工导线放出隧道中线、并附上中线标高，然后用激光断面仪测出其实际内净空并与设计断面作比较，通过后处理软件能比较准确的计算出施工后的管片形状。管片中心简易测量法如图下图，在水平尺中点A处安置一基座并测出其三维坐标，然后根据管片半径和水平尺的长度计算出A点到圆心O点的距离就求出了圆心O的实测三维坐标。根据实测坐标与设计坐标作比较就可知道管片在横向、竖向发生的位移情况。,如图,管片里程测量:盾构隧道井接头长度要求一般在400800mm，始发反力架的里程根据+1环里程来反算，所以始发洞口井接头长度是完全能保证的。而隧道管片的排版是很理想化的，在掘进过程中由于盾构姿态的调整、管片加贴纠偏楔子，导致管片实际里程大于设计里程。为了保证盾构进洞时有足够的井接头长度，一般每150环就要进行一次管片实际里程测量。根据管片实际里程情况调整好管片与盾构机的姿态及盾构机自身的姿态，减少纠偏楔子的数量。4.4.4贯通测量地铁盾构隧道地下导线使盾构准确地沿着设计轴线开挖推进,并进入接收井的预留门洞。区间隧道的贯通测量是在已建成的两个车站的隧道预留洞之间进行的测量。施工时，盾构是从一个车站的预留洞推进，按设计的线路方向和纵坡，再从一个车站的预留洞中推出，这时盾构中心和预留洞中心的偏差值，就是贯通误差(包括测量误差和施工误差)。,贯通误差测定测量贯通误差时，从始发端将地下导线引测到接收井的地下控制点上，平面坐标差就是测量贯通误差；投影到贯通面上的分量为横向贯通误差；高程差为竖向贯通误差。贯通误差调整隧道贯通后，地下导线附合到了接收井地下控制点上，支水准也变成了附合水准。当闭合差不超过限差规定时，进行平差计算。按附合导线平差后的坐标值调整线路中线。隧道贯通后平面和高程导线平差的新成果作为净空测量、调整中线、测设铺轨基标及进行变形监测的起始数据。如果贯通误差超限，说明导线测量存在有粗差或累计误差很大，则要再从地表联测导线、在洞内从一个车站联测到另一个车站，找出问题，合格后再进行平差处理，并作为放样中线的依据。此时洞内存在调线问题，一般是保证车站中线不动，然后在洞内进行中线调整（一般不改变曲线半径，而调整曲线偏角和缓和曲线的长度等）。,4.4.5区间盾构测量质量控制要点施工过程中控制测量成果的检查和检测为了确保隧道正确贯通和满足设计的净空限界，必须建立严格的检查和复核制度。检测均应按照规定的同等级精度作业要求进行，及时提出成果报告。测量频率：地表控制网一般3个月进行一次复测，联系测量及洞内导线一般在一个区间要进行5次测量。检测坐标互差12；检测地表高程互差应3、地下高程互差应5；检测地下导线起始边方位角的互差应8“。人工测量检核自动导向系统对于盾构机安装的自动导向系统，应注意人工测量检核并及时校正。,管片测量后，根据该环管片的位移并考虑其盾尾间隙值，可以推算出推进该环时的盾尾姿态并和自动系统显示的姿态作比较，通过数环的比较则可以比较自动系统与人工测量之间的误差，一般较差在10mm以内。在盾构机始发时，在其千斤顶支撑环左右两侧贴反射片，并测量出反射片与盾首、盾尾的相互关系；推进过程中，人工测量出反射片的坐标，根据其与盾构机的相互关系可推算出盾首、尾坐标，然后与自动系统所测坐标作比较，找出两者之间的误差。也可以人工直接测量参考点的坐标来进行比较。还可以通过推进千斤顶行程差来检查自动系统测量数据的正确性。,