盾構(gòu)施工技術(shù)論文
盾構(gòu)施工不影響航道，也完全不受氣候影響;對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜、含水量大、圍巖軟弱的地層可確保施工安全;在費(fèi)用和技術(shù)難度上不受覆土深度影響。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的盾構(gòu)施工技術(shù)論文，希望你們喜歡。
盾構(gòu)施工技術(shù)論文篇一
土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)
[摘 要]土壓平衡盾構(gòu)以其高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于地鐵施工中，雖然技術(shù)成熟，但施工中一些常見(jiàn)的問(wèn)題，施工方依然應(yīng)當(dāng)采取預(yù)防及處理措施，從而確保地鐵工程的施工質(zhì)量。本文詳細(xì)介紹了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)組成、工作原理，重點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)隧道的主要施工過(guò)程和關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析。
[關(guān)鍵詞]土壓平衡;盾構(gòu);施工;技術(shù)
中圖分類號(hào)：U455.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2015)43-0251-01
一、盾構(gòu)施工法概述
1.盾構(gòu)施工程序。盾構(gòu)施工法與礦山法相比具有的特點(diǎn)是地層掘進(jìn)、出土運(yùn)輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等主要作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強(qiáng)的一類施工方法。其主要施工程序?yàn)椋航ㄔ於軜?gòu)工作井;盾構(gòu)機(jī)安裝就位;出洞口土體加固處理;初推段盾構(gòu)掘進(jìn)施工;隧道正常連續(xù)掘進(jìn)施工;盾構(gòu)接收井洞口的土體加固處理;盾構(gòu)進(jìn)入接收井解體吊出。
2.盾構(gòu)施工優(yōu)點(diǎn)。盾構(gòu)施工與礦山法施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：地面作業(yè)少，隱蔽性好，因噪音、振動(dòng)引起的環(huán)境影響小;自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工速度快;因隧道襯砌屬工廠預(yù)制，質(zhì)量有保證;穿越地面建筑群和地下管線密集的區(qū)域時(shí)，周圍可不受施工影響;穿越河底或海底時(shí)，隧道施工不影響航道，也完全不受氣候影響;對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜、含水量大、圍巖軟弱的地層可確保施工安全;在費(fèi)用和技術(shù)難度上不受覆土深度影響。
二、盾構(gòu)推進(jìn)隧道施工
1.掘進(jìn)原理。盾構(gòu)在粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)砂土和砂質(zhì)粉土等粘性土層中掘進(jìn)施工時(shí)，由刀盤旋轉(zhuǎn)切削下來(lái)的土體進(jìn)入密封土倉(cāng)后，可對(duì)開(kāi)挖面地層形成被動(dòng)土壓力，與開(kāi)挖面上的主動(dòng)土壓力相抗衡。使開(kāi)挖面的土層處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)螺旋輸送器排土，使排土量等于開(kāi)挖量，即可使開(kāi)挖面地層始終處于穩(wěn)定。排土量一般通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋輸送器轉(zhuǎn)速和出土口裝置予以控制。當(dāng)?shù)貙雍傲砍^(guò)某一限度時(shí)，因土的摩阻力大、滲透系數(shù)高、地下水豐富等原因，泥土塑流性將明顯變差，密封倉(cāng)內(nèi)的土體可因固結(jié)作用而被壓密，導(dǎo)致渣土難于排出，甚至形成泥餅而無(wú)法推進(jìn)，而且單靠切削土提供的被動(dòng)土壓力，常不足以抵抗開(kāi)挖面的水土壓力。出現(xiàn)這種狀況時(shí)，可向密封倉(cāng)內(nèi)注入水、泡沫、膨潤(rùn)土等，同時(shí)進(jìn)行攪拌，以期適當(dāng)改善倉(cāng)內(nèi)土體的塑流性，順利排土。
2.軸線控制。盾構(gòu)軸線的控制是盾構(gòu)推進(jìn)施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，怎樣控制盾構(gòu)能在已定空間軸線的允許偏差范圍內(nèi)是必須掌握的技術(shù)，在實(shí)際施工中盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制不可能是理想的狀況，軸線控制不佳狀況除地質(zhì)不均勻引起的正面阻力不均勻及隧道的平面和豎曲線要求外，往往是產(chǎn)生于人為因素，這是指施工不精心及對(duì)軸線控制操作技術(shù)水平不夠兩個(gè)原因，而后者占多數(shù)。
三、影響盾構(gòu)軸線控制的原因
1.地層土體對(duì)盾構(gòu)產(chǎn)生的偏向。盾構(gòu)在向前推進(jìn)過(guò)程中將受到盾構(gòu)切口貫入土層的阻力、盾構(gòu)正面阻力、盾構(gòu)四周土體與盾構(gòu)殼體間的摩阻力，盾構(gòu)自重與下臥土層的摩阻力等組成。由于受到地層土質(zhì)變化、隧道埋深變化、地面建筑物等因素，造成各種阻力不均勻的作用于盾構(gòu)，從而導(dǎo)致盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)偏向。
2.盾構(gòu)制作誤差造成盾構(gòu)推進(jìn)軸線的偏向。圓形斷面盾構(gòu)是中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，這是對(duì)軸線控制極為有利的形式，但由于加工誤差使其外形并非正圓，導(dǎo)致盾構(gòu)產(chǎn)生偏向。
3.已拼裝成環(huán)的隧道對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)軸線產(chǎn)生的影響。由于管片成環(huán)后與盾尾不同心，兩者之間沿圓周的間隙大小不一，又由于管片軸線與盾構(gòu)軸線在施工中是不一致的，形成了管片與盾殼局部處有接觸現(xiàn)象，產(chǎn)生了摩阻力，這一阻力顯然會(huì)影響盾構(gòu)的推進(jìn)軸線。
四、盾構(gòu)軸線控制的原理
盾構(gòu)推進(jìn)的過(guò)程，是盾構(gòu)軸線控制的過(guò)程，即阻礙盾構(gòu)前進(jìn)的外力F外和盾構(gòu)千斤頂合力F推(見(jiàn)圖2-2)。是一對(duì)方向相反，不作用于一直線上的力，形成一個(gè)力偶，起到控制盾構(gòu)軸線的目的。所以說(shuō)盾構(gòu)推進(jìn)的過(guò)程就是尋找F外作用位置的過(guò)程，選擇最理想的e 來(lái)控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線。
五、盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制方法
1.盾構(gòu)縱坡控制。盾構(gòu)縱坡控制不單是調(diào)整盾構(gòu)高程位置，還可以調(diào)正盾構(gòu)和已成環(huán)管片之間頂部和下部間隙，以減少盾構(gòu)對(duì)圓環(huán)的徑向卡壓及下一環(huán)管片拼裝的困難。
(1)穩(wěn)坡法。這種方法盾構(gòu)推進(jìn)中對(duì)地層擾動(dòng)最小，是最佳控制方法。
(2)變坡法。盾構(gòu)推進(jìn)前應(yīng)先觀察盾構(gòu)與管片上下的間隙情況，遇盾構(gòu)上部已卡管片時(shí)則可采用先抬后壓的縱坡控制所示，反之可用先壓后抬的方法來(lái)控制。
由于操作人員的技術(shù)水平，對(duì)盾構(gòu)的性能不熟，以及施工人員思想不集中等原因，往往發(fā)生在一環(huán)距離的推進(jìn)過(guò)程中，多次進(jìn)行縱坡起伏的調(diào)正。這是施工中最忌的方法，因?yàn)檫@種極不平穩(wěn)的控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線，對(duì)地層將產(chǎn)生最大的擾動(dòng)，對(duì)地面建筑物危害很大，特別是當(dāng)?shù)貙邮艿酱髷_動(dòng)時(shí)，后期變形要有一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，且變形量亦較大。
2.左右兩腰對(duì)稱千斤頂伸出長(zhǎng)度差值的控制。盾構(gòu)平面軸線的控制其含意及方法與縱坡控制相同，而不同的其一是控制對(duì)象，即盾構(gòu)運(yùn)動(dòng)的軌跡方向不同，而兩個(gè)軌跡面是兩個(gè)相互垂直的面，另一點(diǎn)是表示形式不同，一般平面是采用比較容易的左右兩腰千斤頂伸出長(zhǎng)度差值來(lái)表示，也有用平面夾角表示。
(1)盾構(gòu)推進(jìn)阻力大小及合力作用位置的調(diào)整。上面所講述的用盾構(gòu)自身前進(jìn)動(dòng)力千斤頂來(lái)控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線，是主動(dòng)、積極的技術(shù)措施。當(dāng)用千斤頂難以控制軸線時(shí)，可采用調(diào)整作用于盾構(gòu)上的阻力大小及其合力的位置。對(duì)盾構(gòu)阻力大小及合力作用位置調(diào)整，效果顯著，但受到盾構(gòu)型式的限制。
(2)選擇合理壓漿位置，改善糾偏條件。利用壓漿的壓力調(diào)正管片與盾構(gòu)兩者相對(duì)位置的關(guān)系，改善盾構(gòu)的糾偏條件。
六、盾構(gòu)推進(jìn)軸線控制時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題
1.盾構(gòu)推一環(huán)的糾偏幅度應(yīng)以小到大最后到小的規(guī)律控制。由于開(kāi)始推進(jìn)時(shí)管片埋入盾尾內(nèi)的深度為最長(zhǎng)，這就使盾構(gòu)與管片之間相對(duì)位置調(diào)節(jié)量是處于最小的狀態(tài)，過(guò)量的糾偏將會(huì)導(dǎo)致危機(jī)管片安全的現(xiàn)象，故而這時(shí)推進(jìn)糾偏量應(yīng)控制合理，而隨推進(jìn)距離的增加，管片脫出盾尾量增多，就改善了盾構(gòu)與管片之間相對(duì)位置的調(diào)節(jié)條件，則糾偏量也可隨之加大。但當(dāng)一環(huán)推進(jìn)快結(jié)束時(shí)，為了保證下一環(huán)管片拼裝便利與質(zhì)量，這時(shí)糾偏量也應(yīng)相應(yīng)減少，使盾構(gòu)位置處于理想的位置。這控制盾構(gòu)軸線的規(guī)律盾構(gòu)操作人員必須做到正確運(yùn)用、掌握。以往施工經(jīng)驗(yàn)可知這三個(gè)階段的劃分，一般為每環(huán)推進(jìn)距離各1/3范圍最佳。
2.盾構(gòu)軸線控制糾偏必須要按“及時(shí)、連續(xù)”的原則。當(dāng)施工時(shí)產(chǎn)生有過(guò)大偏差時(shí)，其糾偏應(yīng)做到合理，使盾構(gòu)糾偏軸線和順，有利于施工及隧道的使用要求?？刂坪枚軜?gòu)推進(jìn)軸線是建造優(yōu)質(zhì)隧道的手段，目的是使每環(huán)管片能拼裝于理想的位置上，使連接形成的隧道軸線為最佳狀態(tài)，從而滿足隧道建造后使用上的需要。
參考文獻(xiàn)：
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盾構(gòu)施工技術(shù)論文篇二
地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)
【摘要】本文介紹了地鐵盾構(gòu)施工中的VMT導(dǎo)向系統(tǒng)、盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)、管環(huán)檢測(cè)等內(nèi)容。其中VMT導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用和維護(hù)以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)還有盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)和管環(huán)檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)和技巧是本文介紹的重點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】導(dǎo)向系統(tǒng);盾構(gòu)姿態(tài);管環(huán)檢測(cè)
1 導(dǎo)向系統(tǒng):
1.1導(dǎo)向系統(tǒng)介紹
1.1.1 VMT導(dǎo)向系統(tǒng)概述：
在掘進(jìn)隧道的過(guò)程中,為了避免隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)發(fā)生意外的運(yùn)動(dòng)及方向的突然改變, 必須對(duì)TBM的位置和DTA(隧道設(shè)計(jì)軸線)的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行持續(xù)地監(jiān)控測(cè)量。這就是TBM采用“導(dǎo)向系統(tǒng)”(SLS)的原因。
1.1.2 導(dǎo)向系統(tǒng)基本組成
導(dǎo)向系統(tǒng)是由激光全站儀(TCA)、中央控制箱、ESL靶、黃盒子和計(jì)算機(jī)及掘進(jìn)軟件組成。
1.1.3 導(dǎo)向基本原理
洞內(nèi)控制導(dǎo)線是支持盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)導(dǎo)向定位的基礎(chǔ)。激光全站儀安裝在位于盾構(gòu)機(jī)的右上側(cè)管片上的拖架上，后視一基準(zhǔn)點(diǎn)(后視靶棱鏡)定位后。全站儀自動(dòng)掉過(guò)方向來(lái)，收尋ELS靶， ELS接收入射的激光定向光束，即可獲取激光站至ELS靶間的方位角、豎直角，通過(guò)ELS棱鏡和激光全站儀就可以測(cè)量出激光站至ELS靶間的距離。TBM的仰俯角和滾動(dòng)角通過(guò)ELS靶內(nèi)的傾斜計(jì)來(lái)測(cè)定。ELS靶將各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)傳向主控計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將所有測(cè)量數(shù)據(jù)匯總，就可以確定TBM在全球坐標(biāo)系統(tǒng)中的精確位置。將前后兩個(gè)參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)與事先輸入計(jì)算機(jī)的DTA(隧道設(shè)計(jì)軸線)比較，就可以顯示盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)了。
1.2 導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)用
1.2.1 激光站人工移站
盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)時(shí)的姿態(tài)控制是通過(guò)全站儀的實(shí)時(shí)測(cè)設(shè)ELS的坐標(biāo)，反算出盾構(gòu)機(jī)盾首、盾尾的實(shí)際三維坐標(biāo)，通過(guò)比較實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)與DTA三維坐標(biāo)，從而得出盾構(gòu)姿態(tài)參數(shù)。隨著盾構(gòu)機(jī)的往前推進(jìn)，每隔規(guī)定的距離就必須進(jìn)行激光站的移站。激光站的支架用角鋼和鋼板做成可以安裝在管片螺栓的托架形似, 托架的底板采用400×400×10mm鋼板，底板中心焊上儀器連接螺栓,長(zhǎng)1�。采取強(qiáng)制對(duì)中，減少儀器對(duì)中誤差。托架安裝位置在隧道右側(cè)頂部不受行車的影響和破壞的地方。安裝時(shí)，用水平尺大致調(diào)平托架底板后，將其固定好，然后可以安裝前視棱鏡或儀器。托架示意圖如圖1：
一般在后視靶托架即將脫出盾構(gòu)機(jī)最后一節(jié)臺(tái)車后進(jìn)行，這樣就可以直接站在盾構(gòu)機(jī)上移站，不需要搭樓梯。把前視棱鏡安裝在后視托架后，測(cè)量出棱鏡中心到托架底板的高程，然后直接從下面的測(cè)站采用極坐標(biāo)測(cè)量方式測(cè)出托架的三維坐標(biāo)。然后在后視靶托架上設(shè)站，前視直接采用極坐標(biāo)測(cè)量方式測(cè)出激光站托架的三維坐標(biāo)。然后把后視棱鏡安裝在后視靶托架上，把激光全站儀安裝在激光站托架上整平，把黃盒子固定好，給全站儀接上電源，手動(dòng)把全站儀瞄準(zhǔn)后視棱鏡，瞄準(zhǔn)的精度在±10�左右，然后把全站儀電源關(guān)閉。接著在主空室里，啟動(dòng)SLS-T，按“編輯器―F2”進(jìn)入編輯器窗口，進(jìn)入激光站編輯窗口，輸入激光全站儀中心和后視靶棱鏡中心的三維坐標(biāo)。按“保存”鍵保存，然后關(guān)閉編輯器窗口。再按“定位―F5”鍵，給激光全站儀定位。定位完成后，再按“方位檢查―F5”鍵，檢查激光站和后視棱鏡的坐標(biāo)有沒(méi)有錯(cuò)誤。如果超限，將會(huì)顯示差值，如果不超限，那么將不顯示。最后再按“推進(jìn)―F4”就完成了激光站的人工移站的全過(guò)程。
1.2.2 光站自動(dòng)移站
VMT導(dǎo)向軟件SLS―T有激光站自動(dòng)移站功能，移站的過(guò)程除了托架和全站儀及后視棱鏡的安裝，其它測(cè)量工作都可以通過(guò)此功能完成。
操作流程為：
程序的啟動(dòng)及后續(xù)測(cè)量工作在主控室進(jìn)行。此時(shí)SLS-T軟件處于“管片拼裝”狀態(tài)，按功能鍵F3，關(guān)閉測(cè)量后，通過(guò)功能鍵“激光站移站―F6”來(lái)啟動(dòng)程序。在初始窗口中，按下按鈕“測(cè)量開(kāi)始―F2”，啟動(dòng)方位檢測(cè)程序。方位檢測(cè)被成功的執(zhí)行后，顯示檢測(cè)結(jié)果，在得到理想的結(jié)果后，按下F2確認(rèn)后方位檢測(cè)的結(jié)果。在測(cè)定新激光站點(diǎn)坐標(biāo)前，事先在信息輸入窗口中輸入如下信息：水平與垂直方向上偏移的近似值及新激光站點(diǎn)的大致里程;當(dāng)前棱鏡的高度及儀器的高度;新站點(diǎn)的點(diǎn)位編碼。在信息輸入窗口下，按下F2鍵啟動(dòng)程序。全站儀自動(dòng)搜索到前視棱鏡(即新激光站點(diǎn))后，自動(dòng)瞄準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行測(cè)量。屏幕顯示計(jì)算出來(lái)的新激光站點(diǎn)坐標(biāo)。在測(cè)定新激光站坐標(biāo)時(shí)，為避免獲得錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，須遮蓋住其他的反射棱鏡。新激光站點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)定后，將全站儀和后視棱鏡轉(zhuǎn)移到新的位置。全站儀和后視棱鏡轉(zhuǎn)移到新的位置后，主控室按功能鍵F2進(jìn)行確認(rèn)，新的信息窗口會(huì)顯示新激光站點(diǎn)三維坐標(biāo)，然后將新激光站點(diǎn)上的全站儀手動(dòng)轉(zhuǎn)向新的后視點(diǎn)即原先的激光站，按下F2，重新調(diào)整定位全站儀上的刻度。成功執(zhí)行上述的步驟后，出現(xiàn)一新的信息窗口。通過(guò)按下F2功能鍵完成激光站移站程序。
1.3 導(dǎo)向系統(tǒng)維護(hù)與檢修
1.3.1 ELS靶：
1.由于ELS靶的安裝位置附近有注漿管，在注漿的過(guò)程中很容易被人碰到，而前面板是玻璃作成的，容易被破壞特別是ELS棱鏡更是容易被工人碰動(dòng)，在沒(méi)有對(duì)ELS靶進(jìn)行保護(hù)之前，我們的ELS棱鏡曾多次被工人碰掉，對(duì)掘進(jìn)造成不小影響。后來(lái)我們?cè)贓LS靶的四周用4塊木板保護(hù)起來(lái)后，就再也沒(méi)有人碰掉ELS棱鏡了;2.ELS靶前面板保護(hù)屏要經(jīng)常擦干凈，防止激光接收靶接收的信號(hào)太弱;3. ELS靶附近不能有強(qiáng)光，強(qiáng)光會(huì)使VMT姿態(tài)顯示不正常。
1.3.2電纜：
在前期我們按常規(guī)安裝好導(dǎo)向系統(tǒng)傳輸電纜卷后，在盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)的過(guò)程中，經(jīng)常把傳輸電纜拉斷。嚴(yán)重的時(shí)候，甚至把激光站托架都拉動(dòng)，把黃盒子拉掉，還威脅到激光全站儀的安全，極大地破壞了導(dǎo)向系統(tǒng)。為了克服這個(gè)問(wèn)題，我們采用了三種辦法。1.把在導(dǎo)向系統(tǒng)的傳輸電纜卷安裝在激光站的前面，這樣盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)，電纜一直是順著拉;2.在盾構(gòu)機(jī)電纜經(jīng)過(guò)的地方用安全網(wǎng)覆蓋，把盾構(gòu)機(jī)上的各個(gè)突起物蓋住，防止勾斷電纜;3.通過(guò)加強(qiáng)平時(shí)的巡視，經(jīng)常整理傳輸電纜。通過(guò)以上辦法后，電纜再也沒(méi)有被拉斷過(guò)。
1.3.3 激光站和黃盒子：
(1)在始發(fā)時(shí)，由于激光站托架是安裝在豎井里面，激光全站儀和黃盒子容易被雨水淋濕，一定要加以保護(hù)。2.在隧道里面時(shí)，由于工人沖洗管片時(shí)，容易被水澆濕，需要經(jīng)常提醒掘進(jìn)工人。激光全站儀和黃盒子要經(jīng)常擦干凈、涼干。
2 盾構(gòu)姿態(tài)人工復(fù)測(cè)
在盾構(gòu)施工的過(guò)程中，為了保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正確性和可靠性，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一定的長(zhǎng)度或時(shí)間之后，應(yīng)通過(guò)洞內(nèi)的獨(dú)立導(dǎo)線獨(dú)立的檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，即進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的人工檢測(cè)。
為了大家能更好的理解后面的內(nèi)容，在介紹盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)前，先簡(jiǎn)單介紹一下盾構(gòu)施工中所用到的坐標(biāo)系統(tǒng)。
2.1 盾構(gòu)施工坐標(biāo)系統(tǒng)：
2.1.1 全球坐標(biāo)系統(tǒng)
整個(gè)工地的測(cè)量都與這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)有關(guān),工地負(fù)責(zé)將有關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)(全球坐標(biāo)系統(tǒng))提供給VMT.這包括DTA的數(shù)據(jù),激光站、后視靶的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
2.1.2 DTA坐標(biāo)系
DTA坐標(biāo)系是盾構(gòu)施工坐標(biāo)系統(tǒng)，它是以線路設(shè)計(jì)中線為參照的一種三維坐標(biāo)。只要將盾構(gòu)始發(fā)站開(kāi)始的線路設(shè)計(jì)資料輸入，掘進(jìn)中任意點(diǎn)里程點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，以及線路的平面、縱剖面狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，均為已知并可顯示出來(lái)。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中某一時(shí)刻的里程位置，則是通過(guò)設(shè)置在導(dǎo)線點(diǎn)上的激光自動(dòng)全站儀、自動(dòng)跟蹤盾構(gòu)機(jī)上的光靶進(jìn)行測(cè)量獲取的。
2.1.3 TBM坐標(biāo)系
TBM坐標(biāo)系是盾構(gòu)機(jī)本身的一種局部坐標(biāo)系統(tǒng)，它主要用來(lái)檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，也是三維坐標(biāo)。
2.2 盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)的布置
在進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)組裝時(shí)，VMT公司的測(cè)量工程師就已經(jīng)在盾體上布置了盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量的參考點(diǎn)(共21個(gè))，并精確的測(cè)定了各參考點(diǎn)在TBM坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。我們?cè)谶M(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的人工檢測(cè)時(shí)，可以直接利用VMT公司提供的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
2.3 盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)的坐標(biāo)(S267盾構(gòu)機(jī))
2.TBM坐標(biāo)系以盾體中軸線為X軸，X軸的水平法線為Y軸，垂直法線為Z軸。
3.盾體前參考點(diǎn)坐標(biāo)(0，0，0)，后參考點(diǎn)(0，-3.9491，0)
2.4 盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)的測(cè)量
盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)的測(cè)站位置選在盾構(gòu)機(jī)第一節(jié)臺(tái)車的連接橋上,此處通視條件非常理想,而且很好架設(shè)全站儀。只要在連接橋上的中部焊上一個(gè)全站儀的連接螺栓就可以了。測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量使所選參考點(diǎn)之間連線距離大一些，以保證計(jì)算時(shí)的精度，最好保證左、中、右各測(cè)量一兩個(gè)點(diǎn)，這樣就可以提高測(cè)量計(jì)算的精度。例如在我們?cè)谶x擇S267盾構(gòu)機(jī)的參考點(diǎn)時(shí)，即是選擇的1、10、21三點(diǎn)作為盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)的參考點(diǎn)。
2.5 盾構(gòu)姿態(tài)的計(jì)算
2.5.1 盾構(gòu)姿態(tài)的計(jì)算原理
盾構(gòu)機(jī)作為一個(gè)近似的圓柱體，在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中我們不能直接測(cè)量其刀盤的中心坐標(biāo)，只能用間接法來(lái)推算出刀盤中心的坐標(biāo)。
如圖A點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)刀盤中心，E是盾構(gòu)機(jī)中體斷面的中心點(diǎn)，即AE連線為盾構(gòu)機(jī)的中心軸線，由A、B、C、D、四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)四面體，測(cè)量出B、C、D 三個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)(xi, yi, zi),根據(jù)三個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)(xi, yi, zi)分別計(jì)算出LAB, LAC, LAD, LBC, LBD, LCD, 四面體中的六條邊長(zhǎng)，作為以后計(jì)算的初始值，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中Li是不變的常量，通過(guò)對(duì)B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量來(lái)計(jì)算出A點(diǎn)的三維坐標(biāo)。同理，B、C、D、E四點(diǎn)也構(gòu)成一個(gè)四面體，相應(yīng)地求得E 點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由A、E兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)的絞折角就能計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)刀盤中心的水平偏航，垂直偏航，由B、C、D三點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機(jī)的扭轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的目的。
2.5.2 通過(guò)COORD坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件來(lái)推算盾構(gòu)姿態(tài)
此方法在外業(yè)作業(yè)時(shí)，只需測(cè)得任意三點(diǎn)的坐標(biāo)，把實(shí)測(cè)的三點(diǎn)當(dāng)成是公共點(diǎn)，利用COORD軟件，可以方便快捷地推算出前后參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)，解算出前、后參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)后，與盾構(gòu)機(jī)所在里程的線路設(shè)計(jì)坐標(biāo)相比較，其差值為 ，可獲得如下資料：
同理可得盾體后參考點(diǎn)的水平及垂直偏差值
盾構(gòu)機(jī)的坡度= ( 為盾體前后參考點(diǎn)連線長(zhǎng)度)。
3 管環(huán)檢測(cè)
3.1 管環(huán)測(cè)量概述
由于在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，剛拼裝的管環(huán)還沒(méi)有來(lái)得及注入雙液漿加固，因此還不穩(wěn)定，經(jīng)常發(fā)生管環(huán)位移現(xiàn)象。為了防止管環(huán)的侵限，我們首先是提高控制測(cè)量的精度，其次是提高導(dǎo)向系統(tǒng)的精度，最后就是通過(guò)每天的管環(huán)測(cè)量，實(shí)測(cè)出管環(huán)的位移趨勢(shì)，采取措施盡量減小位移量。
3.2 管環(huán)測(cè)量方法
根據(jù)管環(huán)的內(nèi)徑是2.7米, 采用鋁合金制作一鋁合金尺,鋁合金尺長(zhǎng)3.8米(可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整長(zhǎng)度)。在鋁合金尺正中央，貼上一個(gè)反射貼片。根據(jù)管環(huán)、鋁合金尺、反射貼片的尺寸，就可以計(jì)算出實(shí)際上的管環(huán)中心與鋁合金尺上反射貼片中心的高差。測(cè)量時(shí)，首先用水平尺把鋁合金尺精確整平，然后用全站儀測(cè)量出鋁合金尺上反射貼片中心的三維坐標(biāo)，就可以推算出實(shí)際的管環(huán)中心的三維坐標(biāo)。
3.3 管環(huán)姿態(tài)計(jì)算
管環(huán)測(cè)量設(shè)站時(shí)，建立一個(gè)管環(huán)檢測(cè)作業(yè)“GHJC”，把管環(huán)檢測(cè)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在這個(gè)作業(yè)里?；氐睫k公室后，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)下載到電腦，導(dǎo)入EXCEL里面，編輯成如下格式。
表中第1列是管環(huán)號(hào)，第2列Y值，第3列是X值，第4列是點(diǎn)的絕對(duì)高程Z值。接著在EXCLE里，把上面表格數(shù)據(jù)編輯成如下表：
接著把上面表格中的數(shù)據(jù)復(fù)制到記事本程序里面，保存。文件的后綴名必須是.SCR，如“管環(huán)檢測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù).SCR”。這樣就把管環(huán)檢測(cè)的外業(yè)數(shù)據(jù)編輯成了CAD的畫點(diǎn)腳本文件。通過(guò)CAD的腳本功能，就很方便快節(jié)地在CAD里面把點(diǎn)畫出來(lái)。
打開(kāi)AutoCAD，在模型狀態(tài)下，打開(kāi)菜單欄的“工具(T)”選項(xiàng)，在下拉子菜單中選擇“運(yùn)行腳本(R…)”，或者在命令行中輸入“.SCR”，兩種方式都是運(yùn)行腳本，AutoCAD便查找腳本文件。操作者找到要調(diào)用的腳本文件 “管環(huán)檢測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù).SCR” 后，直接打開(kāi)它。AutoCAD 便自動(dòng)把點(diǎn)畫出來(lái)了。
點(diǎn)位畫出來(lái)后，就可以在CAD里直接量出管環(huán)的水平和垂直姿態(tài)了。通過(guò)以上管環(huán)的測(cè)量和計(jì)算方法，解決了管環(huán)檢測(cè)數(shù)據(jù)量大，計(jì)算難，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。大大提高管環(huán)檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確度。
4 結(jié)束語(yǔ)
由于盾構(gòu)機(jī)上的VMT導(dǎo)向系統(tǒng)必須有控制測(cè)量的支持才能運(yùn)作，所以控制測(cè)量還是盾構(gòu)隧道測(cè)量的基礎(chǔ)。為了保證隧道的順利貫通，我們首先要做好控制測(cè)量，然后就是保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正常運(yùn)行，定期對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行人工檢測(cè)，保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正確可靠。加強(qiáng)管環(huán)姿態(tài)檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管環(huán)的位移趨勢(shì)，防止管環(huán)安裝侵限。加強(qiáng)管環(huán)姿態(tài)的檢測(cè)同時(shí)也是對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)的復(fù)核。由于筆者才疏學(xué)淺，文中難免有不周全之處，懇請(qǐng)各位提出批評(píng)與建議。
參考文獻(xiàn)
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