《隧道盾構(gòu)測(cè)量技術(shù)》課件

隧道盾構(gòu)測(cè)量技術(shù)課程概述基礎(chǔ)知識(shí)盾構(gòu)測(cè)量原理與技術(shù)要求測(cè)量技術(shù)地面控制、掘進(jìn)控制、管片安裝實(shí)踐應(yīng)用第一章：盾構(gòu)隧道測(cè)量基礎(chǔ)測(cè)量目的確保盾構(gòu)按設(shè)計(jì)路線精準(zhǔn)掘進(jìn)測(cè)量范圍地面控制網(wǎng)、豎井測(cè)量、地下導(dǎo)線技術(shù)特點(diǎn)1.1盾構(gòu)隧道測(cè)量的重要性軌跡控制確保隧道按設(shè)計(jì)線路掘進(jìn)施工安全避免穿越風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域減少沉降保護(hù)周邊建筑安全降低成本1.2盾構(gòu)隧道測(cè)量的主要內(nèi)容前期準(zhǔn)備控制網(wǎng)建立始發(fā)測(cè)量安裝定位與姿態(tài)控制掘進(jìn)測(cè)量軸線控制與實(shí)時(shí)導(dǎo)向貫通測(cè)量精度控制與誤差分析竣工測(cè)量成果驗(yàn)收與資料整理1.3盾構(gòu)隧道測(cè)量的基本原理空間坐標(biāo)系建立工程坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換地面至地下控制點(diǎn)傳遞隧道軸線設(shè)計(jì)軸線實(shí)時(shí)投射指導(dǎo)偏差計(jì)算實(shí)時(shí)位置與設(shè)計(jì)位置對(duì)比1.4盾構(gòu)隧道測(cè)量的技術(shù)要求項(xiàng)目平面精度高程精度地面控制網(wǎng)±5mm±2mm隧道軸線控制±10mm±5mm盾構(gòu)掘進(jìn)導(dǎo)向±20mm±10mm管片安裝±15mm±10mm貫通誤差±50mm±30mm第二章：測(cè)量?jī)x器與設(shè)備2.1全站儀的原理與應(yīng)用測(cè)量原理角度和距離一體化測(cè)量電子記錄和自動(dòng)計(jì)算可見(jiàn)光和紅外測(cè)距應(yīng)用場(chǎng)景地下控制網(wǎng)建立盾構(gòu)機(jī)位置確定管片安裝位置測(cè)量隧道變形監(jiān)測(cè)2.2GPS測(cè)量系統(tǒng)在盾構(gòu)測(cè)量中的應(yīng)用GNSS技術(shù)衛(wèi)星定位快速獲取地面控制點(diǎn)RTK技術(shù)厘米級(jí)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位靜態(tài)測(cè)量高精度基準(zhǔn)點(diǎn)建立應(yīng)用限制僅適用于地面控制測(cè)量2.3激光測(cè)距儀的使用測(cè)量原理激光發(fā)射接收時(shí)間差計(jì)算距離測(cè)量范圍0.05-200米，精度±1.5mm應(yīng)用場(chǎng)景隧道開(kāi)挖斷面尺寸檢測(cè)注意事項(xiàng)避免目標(biāo)表面過(guò)于光滑反射2.4水準(zhǔn)儀在盾構(gòu)測(cè)量中的作用高程控制建立并傳遞高程基準(zhǔn)點(diǎn)沉降監(jiān)測(cè)地表及建筑物沉降觀測(cè)盾構(gòu)姿態(tài)盾構(gòu)機(jī)的俯仰角控制精度等級(jí)I級(jí)水準(zhǔn)：±0.5mm/kmII級(jí)水準(zhǔn)：±2mm/km2.5盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)自動(dòng)控制自動(dòng)調(diào)整掘進(jìn)姿態(tài)姿態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)位置姿態(tài)數(shù)據(jù)分析偏差計(jì)算與趨勢(shì)預(yù)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)多源數(shù)據(jù)采集處理第三章：地面控制測(cè)量測(cè)量規(guī)劃控制網(wǎng)設(shè)計(jì)與精度要求確定點(diǎn)位選擇穩(wěn)定性好、通視條件佳網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)多種技術(shù)組合精密測(cè)量數(shù)據(jù)處理嚴(yán)密平差計(jì)算與精度評(píng)定3.1地面控制網(wǎng)的建立三角網(wǎng)高精度角度觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線網(wǎng)點(diǎn)位間的角度距離組合GPS網(wǎng)衛(wèi)星定位網(wǎng)絡(luò)3.2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)網(wǎng)型設(shè)計(jì)閉合圖形幾何結(jié)構(gòu)點(diǎn)位間距離均勻基線交叉連接觀測(cè)方法靜態(tài)相對(duì)定位快速靜態(tài)測(cè)量RTK測(cè)量精度控制水平：1/100,000高程：10mm√KK為距離公里數(shù)3.3精密導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)±3″角度精度采用光學(xué)經(jīng)緯儀重復(fù)觀測(cè)3mm距離精度電子測(cè)距儀多次測(cè)量1/10000相對(duì)精度導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)精度要求3.4水準(zhǔn)測(cè)量網(wǎng)的建立水準(zhǔn)基點(diǎn)國(guó)家高程基準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)水準(zhǔn)路線閉合或附合水準(zhǔn)路線觀測(cè)平差嚴(yán)密平差調(diào)整觀測(cè)值高程監(jiān)測(cè)定期復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)變形3.5地面控制測(cè)量的精度要求測(cè)量類型等級(jí)平面精度高程精度GPS控制網(wǎng)一級(jí)±5mm±10mm三角網(wǎng)一級(jí)±10mm-導(dǎo)線網(wǎng)二級(jí)±15mm-水準(zhǔn)網(wǎng)二等-±2mm√K第四章：豎井聯(lián)系測(cè)量坐標(biāo)傳遞地面到地下的坐標(biāo)傳遞方向傳遞地下定向的基準(zhǔn)建立高程傳遞地面高程向地下延伸誤差控制傳遞精度影響后續(xù)測(cè)量4.1豎井定向測(cè)量方法機(jī)械垂球法重錘懸掛在井內(nèi)雙垂球確定直線方向受空氣流動(dòng)影響大光學(xué)垂直法光學(xué)垂準(zhǔn)儀投射雙點(diǎn)確定基準(zhǔn)方向精度高但受井深限制陀螺定向法利用陀螺儀測(cè)定方位角獨(dú)立于垂直傳遞適用于深井和長(zhǎng)隧道4.2聯(lián)系三角形法井口布設(shè)井口周圍設(shè)置控制點(diǎn)地下觀測(cè)地下觀測(cè)垂球與控制點(diǎn)三角形構(gòu)建構(gòu)建聯(lián)系三角形計(jì)算坐標(biāo)誤差分析幾何條件檢核精度4.3陀螺儀定向測(cè)量工作原理基于地球自轉(zhuǎn)確定真北方向測(cè)量精度方位角精度：±10″測(cè)量方法多次往返測(cè)量取平均值主要優(yōu)勢(shì)不依賴豎井垂直傳遞4.4豎井高程傳遞技術(shù)鋼尺測(cè)量法鋼尺直接量取高差考慮溫度變化與尺長(zhǎng)改正水準(zhǔn)儀測(cè)量法利用水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺適用于淺井高程傳遞激光測(cè)距法激光測(cè)距儀直接測(cè)量快速高效適合深井電子測(cè)距法全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量一體化確定平面與高程4.5豎井聯(lián)系測(cè)量的誤差分析垂球擺動(dòng)對(duì)中誤差觀測(cè)誤差儀器誤差其他因素第五章：地下控制測(cè)量起始測(cè)量基于豎井傳遞的控制點(diǎn)延伸測(cè)量地下控制網(wǎng)向掘進(jìn)方向延伸檢核測(cè)量閉合或附合檢驗(yàn)精度加密測(cè)量布設(shè)施工用控制點(diǎn)5.1地下導(dǎo)線測(cè)量點(diǎn)位埋設(shè)隧道壁永久性標(biāo)志角度測(cè)量全站儀多測(cè)回觀測(cè)距離測(cè)量電子測(cè)距多次往返5.2地下水準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)建立從豎井傳遞高程至基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量實(shí)施數(shù)字水準(zhǔn)儀往返觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建形成閉合或附合路線精度控制閉合差不超過(guò)±10mm√K5.3地下控制點(diǎn)的布設(shè)原則位置穩(wěn)定選擇巖體穩(wěn)定區(qū)域良好通視點(diǎn)位之間視線暢通避免損壞遠(yuǎn)離施工作業(yè)區(qū)域合理間距點(diǎn)距150-200米5.4地下測(cè)量的精度控制±5″角度觀測(cè)采用6測(cè)回觀測(cè)法±3mm距離測(cè)量雙面棱鏡往返測(cè)量1/5000導(dǎo)線精度相對(duì)閉合差小于1/5000±8mm水準(zhǔn)精度每公里高差閉合差第六章：盾構(gòu)始發(fā)測(cè)量精準(zhǔn)定位始發(fā)點(diǎn)精確測(cè)設(shè)姿態(tài)控制盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)設(shè)置基礎(chǔ)測(cè)量反力架與導(dǎo)軌安裝測(cè)量6.1盾構(gòu)始發(fā)的測(cè)量準(zhǔn)備引測(cè)控制地面控制網(wǎng)引測(cè)至始發(fā)井復(fù)核測(cè)量始發(fā)井控制點(diǎn)多次復(fù)測(cè)軸線標(biāo)定隧道設(shè)計(jì)軸線點(diǎn)位標(biāo)定基準(zhǔn)建立激光指向系統(tǒng)安裝調(diào)試6.2盾構(gòu)機(jī)安裝測(cè)量基礎(chǔ)測(cè)量反力架基礎(chǔ)平整度軌道縱橫向偏差標(biāo)高誤差控制盾體定位中心線對(duì)準(zhǔn)軸線高程校正旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整精度要求平面位置：±10mm高程：±5mm軸線方向：±0.5°6.3始發(fā)洞口測(cè)量洞口輪廓測(cè)量開(kāi)挖尺寸與設(shè)計(jì)比對(duì)超欠挖分析處理加固體測(cè)量注漿加固體范圍測(cè)定加固效果評(píng)估防水帷幕測(cè)量帷幕環(huán)位置尺寸測(cè)量密封性檢查6.4盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)控制水平姿態(tài)橫滾角控制在±0.3°范圍內(nèi)垂直姿態(tài)俯仰角符合設(shè)計(jì)坡度旋轉(zhuǎn)姿態(tài)切口方向與設(shè)計(jì)軸線平行調(diào)整方法千斤頂精細(xì)調(diào)整姿態(tài)第七章：盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量7.1盾構(gòu)掘進(jìn)中的測(cè)量?jī)?nèi)容位置測(cè)量盾構(gòu)機(jī)空間位置坐標(biāo)姿態(tài)測(cè)量俯仰角、橫滾角、扭轉(zhuǎn)角偏差分析與設(shè)計(jì)軸線偏差計(jì)算管片測(cè)量安裝位置與變形監(jiān)測(cè)7.2盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量姿態(tài)參數(shù)測(cè)量方法控制范圍俯仰角電子水平儀設(shè)計(jì)值±0.5°橫滾角電子水平儀±0.3°扭轉(zhuǎn)角陀螺儀±1.0°盾尾間隙間隙傳感器均勻性≤10mm7.3盾構(gòu)掘進(jìn)軸線控制位置測(cè)定全站儀測(cè)設(shè)盾構(gòu)機(jī)位置偏差分析計(jì)算與設(shè)計(jì)軸線偏差3趨勢(shì)預(yù)測(cè)偏移趨勢(shì)分析與預(yù)判姿態(tài)調(diào)整千斤頂調(diào)整掘進(jìn)方向7.4盾構(gòu)掘進(jìn)中的實(shí)時(shí)導(dǎo)向?qū)蛳到y(tǒng)組成激光發(fā)射裝置靶標(biāo)接收系統(tǒng)姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)處理單元工作原理激光投射軸線方向靶標(biāo)捕捉激光位置計(jì)算偏差自動(dòng)顯示提供調(diào)整建議精度指標(biāo)位置精度：±10mm方向精度：±0.01°實(shí)時(shí)性：秒級(jí)響應(yīng)7.5盾構(gòu)掘進(jìn)中的測(cè)量頻率第八章：管片安裝測(cè)量位置測(cè)設(shè)管片安裝位置測(cè)設(shè)安裝引導(dǎo)精準(zhǔn)指導(dǎo)安裝過(guò)程驗(yàn)收測(cè)量管片環(huán)安裝質(zhì)量檢測(cè)變形監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期形變量測(cè)定8.1管片拼裝精度要求檢測(cè)項(xiàng)目允許偏差檢測(cè)方法環(huán)徑±20mm鋼尺測(cè)量環(huán)向錯(cuò)臺(tái)≤5mm塞尺測(cè)量縱向錯(cuò)臺(tái)≤10mm塞尺測(cè)量拼縫寬度+2~-0mm塞尺測(cè)量軸線偏差±30mm全站儀測(cè)量8.2管片安裝位置測(cè)量K0安裝關(guān)鍵塊精確定位安裝方位控制管片環(huán)方位角調(diào)整控制高程調(diào)整管片環(huán)高程位置精確控制閉合驗(yàn)證環(huán)完成后幾何尺寸檢測(cè)8.3管片姿態(tài)測(cè)量方法全站儀法測(cè)量管片特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算空間幾何關(guān)系適用于精密測(cè)量激光掃描法三維激光掃描點(diǎn)云管片面形狀重建整環(huán)姿態(tài)分析引導(dǎo)法利用拼裝引導(dǎo)系統(tǒng)LED指示位置偏差實(shí)時(shí)調(diào)整拼裝姿態(tài)8.4管片變形監(jiān)測(cè)收斂測(cè)量測(cè)量隧道斷面變形量裂縫監(jiān)測(cè)觀測(cè)裂縫寬度變化應(yīng)力監(jiān)測(cè)管片內(nèi)部應(yīng)力分布第九章：盾構(gòu)貫通測(cè)量1精確對(duì)接誤差控制在厘米級(jí)坐標(biāo)統(tǒng)一兩端測(cè)量系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致安全控制保障貫通過(guò)程安全可控9.1貫通測(cè)量的重要性精確對(duì)接確保隧道無(wú)縫連接結(jié)構(gòu)安全避免應(yīng)力集中影響結(jié)構(gòu)功能保障確保軌道或管線平順過(guò)渡施工效率減少貫通后的修復(fù)工作9.2貫通前的準(zhǔn)備工作測(cè)量系統(tǒng)檢校儀器精度檢驗(yàn)與校準(zhǔn)控制網(wǎng)復(fù)測(cè)貫通段控制網(wǎng)精密復(fù)測(cè)坐標(biāo)系統(tǒng)一統(tǒng)一兩端控制網(wǎng)坐標(biāo)系貫通點(diǎn)預(yù)測(cè)計(jì)算理論貫通位置與時(shí)間9.3貫通精度控制方法多系統(tǒng)對(duì)比法多種獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)結(jié)果對(duì)比提高結(jié)果可靠性雙向測(cè)量法兩端同時(shí)進(jìn)行位置測(cè)量對(duì)比結(jié)果消除系統(tǒng)誤差實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法貫通前持續(xù)監(jiān)測(cè)位置偏差及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)9.4貫通誤差的分析與處理第十章：盾構(gòu)施工監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)測(cè)量施工前周邊環(huán)境狀態(tài)測(cè)量過(guò)程監(jiān)測(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與趨勢(shì)分析控制措施調(diào)整施工參數(shù)減輕影響10.1地表沉降監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)縱橫向多排布置測(cè)量方法精密水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)分析沉降曲線擬合預(yù)測(cè)10.2建筑物傾斜監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)方法精密傾斜儀測(cè)量全站儀測(cè)量特征點(diǎn)裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)變化監(jiān)測(cè)頻率日常監(jiān)測(cè)：每周一次臨近施工：每日一次風(fēng)險(xiǎn)階段：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)：傾斜率1/1000二級(jí)：傾斜率1/500三級(jí)：傾斜率1/25010.3地下水位監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)井布設(shè)沿隧道兩側(cè)布置觀測(cè)井測(cè)量方法水位計(jì)自動(dòng)記錄水位變化數(shù)據(jù)分析水位變化與降水量關(guān)系措施實(shí)施水位異常時(shí)采取注水措施10.4隧道內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)收斂監(jiān)測(cè)測(cè)量隧道徑向變形量沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量隧道縱向高程變化應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)量管片受力狀態(tài)接縫監(jiān)測(cè)測(cè)量管片間接縫位移第十一章：竣工測(cè)量幾何形狀隧道斷面尺寸測(cè)量線路偏差中線偏差與高程誤差平順性軌道或路面平順度成果整理竣工圖表與資料提交11.1竣工測(cè)量的內(nèi)容與要求中線測(cè)量隧道實(shí)際中線