1、第一部分 監(jiān)控量測(cè)的目的及意義 監(jiān)控量測(cè)的目的：是預(yù)測(cè)在施工過程中對(duì)地層的不同擾動(dòng)程度，地層中的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)延伸及擴(kuò)散，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物產(chǎn)生沉降、隆起或傾斜，根據(jù)地表監(jiān)測(cè)成果及時(shí)反饋信息指導(dǎo)和控制施工。同時(shí)為盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中正確調(diào)整技術(shù)參數(shù)提供信息，優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工參數(shù)，使隧道施工時(shí)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。 監(jiān)控量測(cè)的意義是：使工程施工在可靠狀態(tài)，滿足設(shè)計(jì)及施工要求，使工施工過程中的地表允許隆陷值（10/-30mm），建筑物的不均勻沉降應(yīng)小于有關(guān)規(guī)范的規(guī)定值。 第1頁(yè)/共18頁(yè)第二部分 相關(guān)規(guī)范及要求 施工過程中所有使用的儀器均應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)及施工要求進(jìn)行配置

2、。 按照地下鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范（GB50308-1999）對(duì)變形監(jiān)測(cè)的要求，采用變形測(cè)量二等水準(zhǔn)測(cè)量，高程中誤差1.0mm，相鄰點(diǎn)高差中誤差0.5mm，環(huán)線閉合差0.6N1/2mm（注：變形點(diǎn)的高程中誤差和點(diǎn)位中誤差是對(duì)最近變形控制點(diǎn)而言，N為測(cè)站數(shù)）。 監(jiān)測(cè)儀器要求：必須使用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺，儀器精度不得大于0.1mm。在測(cè)量過程中，視距60m，前后視距差1.0m，前后視距累計(jì)差3.0m，當(dāng)視線長(zhǎng)度為20m以上時(shí)，視線高度0.5m，當(dāng)視線長(zhǎng)度為20m以下時(shí)，視線高度0.3m。 第2頁(yè)/共18頁(yè)a.基點(diǎn)埋設(shè) 首先要進(jìn)行基點(diǎn)的埋設(shè)，基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在隧道地表沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，埋設(shè)

3、在視野開闊的地方以利于觀測(cè)，同時(shí)應(yīng)埋設(shè)多個(gè)基點(diǎn)（不得少于3個(gè)），以便基點(diǎn)互相校核。基點(diǎn)的埋設(shè)要牢固可靠，不易損壞，基點(diǎn)應(yīng)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)取得原始高程。b.測(cè)點(diǎn)埋設(shè) 根據(jù)施工段的圍巖條件和周圍建筑物情況來布置測(cè)點(diǎn)。一般地段，沿施工影響范圍的中線方向每隔5米布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每隔一定距離布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)橫斷面。橫斷面方向測(cè)點(diǎn)間隔，一般為58米，在一個(gè)監(jiān)測(cè)面內(nèi)因設(shè)48個(gè)測(cè)點(diǎn)，地面頂突出5mm以內(nèi)。 地面沉降測(cè)量應(yīng)在施工影響開挖面附近，每天進(jìn)行及每周進(jìn)行后期的沉降觀測(cè)，直到沉降穩(wěn)定。當(dāng)觀測(cè)值變化較大時(shí)或應(yīng)監(jiān)理工程師要求應(yīng)增加觀測(cè)頻率。具體如下表所示。(1).地表監(jiān)測(cè)第三部分 盾構(gòu)施工監(jiān)測(cè)具體措施及頻率第3頁(yè)/

4、共18頁(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置形式第4頁(yè)/共18頁(yè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及頻率表第5頁(yè)/共18頁(yè)a.建筑物監(jiān)測(cè)建筑物監(jiān)測(cè) 對(duì)在施工影響范圍內(nèi)的建/構(gòu)筑物布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)一般布置在建筑物的四角或其它結(jié)構(gòu)物周圍基礎(chǔ)上，對(duì)于大型建/構(gòu)筑物的監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密布置。 根據(jù)建筑物情況及重要程度，在每棟建筑物上面至少每一個(gè)角設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，以測(cè)量其位移、傾斜等。對(duì)于重要建筑物應(yīng)采用自動(dòng)記錄儀和警報(bào)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。b.地下管線監(jiān)測(cè)地下管線監(jiān)測(cè) 在施工影響范圍內(nèi)的地下管線沿長(zhǎng)度方向每5m布施一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其余各項(xiàng)參照“地面建筑物監(jiān)測(cè)”條款執(zhí)行。監(jiān)測(cè)方法與地面監(jiān)測(cè)相同。c.施測(cè)方法及控制施測(cè)方法及控制 建筑物變形測(cè)量應(yīng)在施工開挖面附近每天進(jìn)行及每

5、周進(jìn)行后期觀測(cè)直到沉降穩(wěn)定，當(dāng)觀測(cè)值變化較大時(shí)或應(yīng)監(jiān)理工程師要求應(yīng)增加觀測(cè)頻率。(2).地表建/構(gòu)筑物與地下管線沉降觀測(cè)第6頁(yè)/共18頁(yè) 盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中，盡管采用了先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)施工，由于受盾構(gòu)推力、注漿、隧道線形等影響，隧道管片產(chǎn)生不同程度的位移，因此必須對(duì)隧道管片隆陷、隧道收斂等情況進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制。1)隧道隆陷量測(cè) 方法與地表沉降量測(cè)方法相同。在始發(fā)掘進(jìn)、正常掘進(jìn)過程中定期進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸分析：未脫出盾尾脫出盾尾后備套內(nèi)脫出后備套范圍的一整套監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)分析。2)隧道收斂量測(cè) 采用收斂計(jì)進(jìn)行隧道收斂監(jiān)測(cè)。及時(shí)做出時(shí)間收斂值及開挖面距離位移散點(diǎn)圖，對(duì)各量測(cè)斷面內(nèi)的測(cè)線進(jìn)行回歸分析，并用收

6、斂量測(cè)結(jié)果判斷隧道的穩(wěn)定性。如果收斂值過大，應(yīng)對(duì)周圍巖體或土體進(jìn)行加固處理；改變開挖方法或修改掘進(jìn)參數(shù)。(3).隧道隆陷及隧道收斂第7頁(yè)/共18頁(yè) 施工影響范圍內(nèi)的所有管線監(jiān)測(cè)嚴(yán)格按“地面建筑物監(jiān)測(cè)”有關(guān)條款執(zhí)行。 當(dāng)?shù)叵鹿芫€密集地段時(shí)，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)地下管線與隧道的相對(duì)位置關(guān)系確定。一般情況下按照地下管線長(zhǎng)度方向每5米布施一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)將布置在管線垂直正上方。針對(duì)較為特殊的管線根據(jù)設(shè)計(jì)及業(yè)主的要求進(jìn)行，條件允許的情況下可將管線挖出實(shí)施直接觀測(cè)，同時(shí)對(duì)較為危險(xiǎn)的管線實(shí)施提前加固處理觀測(cè)其變形規(guī)律。(4). 特殊管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置特殊管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置隧道管線觀測(cè)點(diǎn)第8頁(yè)/共18頁(yè)a.監(jiān)測(cè)儀器

7、設(shè)備及監(jiān)測(cè)精度的要求監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備及監(jiān)測(cè)精度的要求 以徠卡全站儀TCA2003（精度：0.5”,1mm+1ppm）為采集設(shè)備，配合相應(yīng)的通訊及后處理軟件，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。b.監(jiān)測(cè)周期及頻率監(jiān)測(cè)周期及頻率 對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)線路的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)一般情況下1次/6小時(shí)，當(dāng)施工影響較大或出現(xiàn)變形征兆時(shí)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)（1次/1小時(shí)）。c.監(jiān)測(cè)項(xiàng)目警戒值監(jiān)測(cè)項(xiàng)目警戒值 根據(jù)營(yíng)運(yùn)線路的變形監(jiān)測(cè)情況其項(xiàng)目主要有水平位移和沉降監(jiān)測(cè)，沉降的警戒值一般為警戒值一般為615mm（根據(jù)運(yùn)（根據(jù)運(yùn)營(yíng)單位要求以及設(shè)計(jì)計(jì)算定）營(yíng)單位要求以及設(shè)計(jì)計(jì)算定）。第四部分第四部分 盾構(gòu)通過既有線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)盾構(gòu)通過既有線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)第9頁(yè)/共

8、18頁(yè)d.監(jiān)測(cè)斷面布置及監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)斷面布置及監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置 變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)按監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行斷面布設(shè)，每個(gè)斷面在軌道附近的道床上布設(shè)兩個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，中腰位置布設(shè)兩個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隧道拱頂布設(shè)一個(gè)拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。各觀測(cè)點(diǎn)用連接件配小規(guī)格反射棱鏡，用膨脹螺絲及云石膠錨固于監(jiān)測(cè)位置的側(cè)壁及道床的混凝土中，棱鏡反射面指向工作基點(diǎn)，各觀測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)見點(diǎn)位布設(shè)圖。布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格注意避免設(shè)備侵入限界，可以將監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在圖中位置。e.監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)方法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)目前采用徠卡Geomos軟件進(jìn)行自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)較多，該系統(tǒng)由瑞士Leica公司開發(fā)用于自動(dòng)型TCA系列的全站

9、儀的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，具有自動(dòng)控制及變形數(shù)據(jù)分析功能，是目前該方面最先進(jìn)的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)將自動(dòng)完成測(cè)量周期、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)測(cè)量成果、實(shí)時(shí)顯示變形趨勢(shì)等智能化的功能合為一體，是進(jìn)行自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)的理想系統(tǒng)。第10頁(yè)/共18頁(yè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成圖（單線）第11頁(yè)/共18頁(yè) 1) 在無人值守的情況下，可以實(shí)現(xiàn)全天 24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)。列車運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)也可以自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè) , 克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的不足 ,節(jié)約了大量的人力 , 為地鐵提供了實(shí)時(shí)的安全運(yùn)營(yíng)保障。 2)建立高精度的基準(zhǔn)點(diǎn)，采用實(shí)時(shí)差分式測(cè)量方案，可以最大限度地消除或減弱多種誤差因素，從而大幅度地提高測(cè)量結(jié)果的精度。變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位三維精度優(yōu)于1 毫米。 3)

10、簡(jiǎn)化了氣象等附加設(shè)備，為系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、高可靠的變形監(jiān)測(cè)，創(chuàng)造了有利條件。 4) 實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表輸出及提供圖形等。 5) 遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動(dòng)報(bào)警。 6) 在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)求得被測(cè)點(diǎn)位的三維坐標(biāo), 可根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求作全方位的預(yù)報(bào)。 將TCA自動(dòng)化全站儀安置在隧道側(cè)壁的強(qiáng)制對(duì)中托盤架上，現(xiàn)場(chǎng)通過變壓穩(wěn)壓設(shè)備對(duì)其進(jìn)行不間斷供電，保證對(duì)其本身的長(zhǎng)效供電電池充電，全站儀數(shù)據(jù)通過CDMA（或其他網(wǎng)絡(luò)商）模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心（辦公室），同時(shí)將監(jiān)測(cè)指令傳輸?shù)讲杉O(shè)備（全站儀），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)的變形監(jiān)測(cè)。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第12頁(yè)/共18頁(yè) TBM 激光導(dǎo)向系統(tǒng)具有施工數(shù)據(jù)采集功能、

11、姿態(tài)管理功能、施工數(shù)據(jù)管理功能以及施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳功能, 可實(shí)現(xiàn)信息化施工。其中, 激光導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用, 可以準(zhǔn)確地控制TBM 沿著設(shè)計(jì)的隧洞軸線方向掘進(jìn)。激光導(dǎo)向系統(tǒng)能自動(dòng)精確測(cè)定IBM 的三維空間位置和掘進(jìn)方向, 它還給出TBM 偏離設(shè)計(jì)中線的所有必要的導(dǎo)向信息, 計(jì)算機(jī)屏幕可顯示 。總體可分為四種：PPS導(dǎo)向系統(tǒng) 、TACS隧道導(dǎo)航系統(tǒng)隧道導(dǎo)航系統(tǒng) 、SLS-T隧道導(dǎo)向系統(tǒng) 、ZED隧道導(dǎo)向系統(tǒng) 。 無論是 NFM、Robbins公司采用的pps系統(tǒng)，海瑞克采用的VMT SLS-T APD系統(tǒng)，羅威特TACS隧道導(dǎo)航系統(tǒng)，ZED隧道導(dǎo)向系統(tǒng)的精度等級(jí)一般為2，地鐵區(qū)間長(zhǎng)度一般在1000M

12、左右時(shí)，廠家推薦的精度等級(jí)完全能夠滿足掘進(jìn)需要；但大型TBM項(xiàng)目的掘進(jìn)距離一般在數(shù)公里至十幾公里，因此對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)的精度等級(jí)要求也相對(duì)較高，可根據(jù)項(xiàng)目的要求及規(guī)范要求進(jìn)行配置即可，但必須建立健全多級(jí)復(fù)核制度。第五部分 目前國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工導(dǎo)向控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介第13頁(yè)/共18頁(yè) 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 我們將影響系統(tǒng)導(dǎo)向的因素分為人為因素、TBM 與系統(tǒng)本身的因素和其他因素。a、人為因素 測(cè)量人員或者TBM操作人員沒有完全有效地掌握激光導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向原理、操作規(guī)程等引起導(dǎo)向偏移;TBM 操作人員粗心大意, 沒有密切觀察操作臺(tái)上的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)屏幕, 致使隧道掘進(jìn)的實(shí)際中線位置偏移了設(shè)計(jì)中線位置; 技術(shù)人員未經(jīng)常檢測(cè)

13、系統(tǒng)各部件的安裝是否牢固, 位置是否正確致使導(dǎo)向錯(cuò)誤; 由于其他原因沒有及時(shí)按照激光導(dǎo)向系統(tǒng)的要求向前移動(dòng)后視棱鏡或者沒有將后視棱鏡的安裝位置選好等原因造成導(dǎo)向失敗。b、TBM 與系統(tǒng)本身的因素 沒有任何一款無誤差的儀器, 由于儀器本身精度( 系統(tǒng)各個(gè)元器件的測(cè)量誤差、設(shè)備安裝誤差等) 的限制會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向本身產(chǎn)生誤差; 由于電磁干擾或折光影響使得激光導(dǎo)向系統(tǒng)和TBM 控制測(cè)量測(cè)角產(chǎn)生誤差; 由于機(jī)器行進(jìn)過程中產(chǎn)生震動(dòng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響; 由于傳輸電纜的各端接口設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)不完全統(tǒng)一造成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)不穩(wěn)定; 由于電力供應(yīng)系統(tǒng)不完善或設(shè)計(jì)不合理造成TBM與系統(tǒng)不穩(wěn)定等。c、其他因素 原始數(shù)據(jù)的精

14、確測(cè)量、隧道內(nèi)粉塵密度的大小、洞內(nèi)濕度、溫度的高低、流動(dòng)人員有意或無意對(duì)硬件進(jìn)行的破壞等都是影響隧洞正確掘進(jìn)的因素。第六部分 簡(jiǎn)析盾構(gòu)施工測(cè)量系統(tǒng)誤差因素第14頁(yè)/共18頁(yè) 針對(duì)盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)相關(guān)影響因素，可采取以下的措施來提高盾構(gòu)施工導(dǎo)向系統(tǒng)的測(cè)量精度。 （1）建立完善的施工測(cè)量制度, 測(cè)量人員與TBM 操作人員要掌握激光導(dǎo)向系統(tǒng)的組成、原理和性能, 嚴(yán)格操作規(guī)程。 （2）測(cè)量人員與TBM 操作人員要定期對(duì)儀器各部件進(jìn)行檢查, 如果發(fā)現(xiàn)突然異常, 要盡快找出發(fā)生異常的原因, 排除故障, 確保掘進(jìn)方向準(zhǔn)確無誤。 （3）要定期對(duì)測(cè)量?jī)x器的設(shè)站點(diǎn)、定向點(diǎn)坐標(biāo)、后視棱鏡坐標(biāo)進(jìn)行人工檢測(cè)。 （4）在

15、隧道掘進(jìn)過程的間隙, 及時(shí)進(jìn)行TBM 控制測(cè)量, 以檢核、修正激光導(dǎo)向系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。 （5）最好為系統(tǒng)計(jì)算機(jī)配備一個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng), 當(dāng)動(dòng)力電源系統(tǒng)因故障突然停電時(shí), 該獨(dú)立電力系統(tǒng)能自動(dòng)提供電力, 確保工業(yè)用計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行, 防止造成數(shù)據(jù)丟失并將測(cè)得的數(shù)據(jù)處理完畢, 加以妥善保存。第七部分 如何避免盾構(gòu)施工測(cè)量誤差的措施第15頁(yè)/共18頁(yè) 隨著盾構(gòu)施工技術(shù)逐漸走向成熟化，盾構(gòu)施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù)也在不斷的提高，高精密的測(cè)量?jī)x器及設(shè)備不斷誕生，盾構(gòu)施工自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)在機(jī)械化隧道施工中起著指導(dǎo)掘進(jìn)方向的重要作用。不同制造廠商生產(chǎn)的激光導(dǎo)向系統(tǒng)可能在各單元的元器件上有所不同，不管它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)組成中有多么不同，但其基本原理是相同的。 自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用使得隧道采用TBM 法施工極大地提高了準(zhǔn)確性、可靠性和自動(dòng)化程度。全面了解激光導(dǎo)向系統(tǒng)的原理,