王桂林
盾构施工测量主要内容应包括地面控制测量、联系测量、盾构掘进测量、贯通测量和竣工测量。
一、 地面控制测量
盾构施工平面控制网一般分两级布设，首级为GPS控制网、二级为精密导线网，在满足精度要求的情况下可采用其它方法布网。施工路线长度较短时，可一次布网。盾构施工平面首级GPS控制网应在已有的国家二等三角网或B级GPS控制网下布设。精密导线网应在C级GPS控制网或国家三等三角网下扩展。
盾构施工高程控制网应在已有的国家二等水准网下一次布设全面网。盾构施工高程控制网可采用精密水准等测量方法一次布设全面网。当水准路线跨越江、河、湖塘视线长度小于100m时可采用一般方法进行观测，大于100m时，应进行跨河水准测量。跨河水准测量可采用光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法和测距三角高程法等，其技术要求应执行国家一、二等水准测量规范。
二、 联系测量
联系测量内容应包括：地面近井导线测量和近井高程测量、工作井定向测量和导入高程测量以及地下近井导线和近井高程测量。
地面近井导线和近井高程路线应采用附合路线形式，近井导线和高程测量技术 。利用以最近的导线点为基点，采用边角三角形测量，在隧道两端各引测至少5个导线点，水准点不少于3个。地下应埋设永久近井点。近井导线点不应少于3个，点间边长宜大于100m。近井高程点不应少于2个。各类点间应构成检核条件。
在一个贯通区间始发井联系测量应不少于3次，在隧道初始掘进50～100m及贯通前200m应进行联系测量。
三、盾构掘进测量
1、.准备工作
（1） 对盾构推进线路数据进行复核计算。实测始发、接受井预留洞门中心横向和垂直向的偏差。（2）按设计图在实地对盾构基座的平面和高程位置进行放样，基座就位后立即测定与设计的偏差。（3）盾构就位后精确测定相对于盾构推进时设计轴线的初始位置和姿态。安装在盾构内的专用测量设备就位后立即进行测量，测量成果应与盾构的初始位置和姿态相符。（4）盾构就位后应利用人工测量方法准确测定盾构的初始位置和姿态，盾构自身导向系统测得的成果应与人工测量结果一致。
2、盾构测量包括的内容
（1）盾构姿态测量：盾构姿态测量内容包括平面偏差、高程偏差、俯仰角、方位角、滚转角及切口里程。目前盾构多有自动测量系统完成，但要、定期进行人工测量复核，测量频率应根据其导向系统精度确定。盾构始发10环内，到达接收井前50环内应增加人工测量频率。 以地下控制导线点和水准点测定盾构测量标志点，测量误差应在±3mm以内。
（2）衬砌测量：衬砌测量应在盾尾内完成管片拼装和衬砌环完成壁后注浆两个阶段进行。1）在盾尾内管片拼装成环应测量盾尾间隙（包括掘进前盾尾间隙和掘进后盾尾间隙），并结合盾构姿态测量数据，为管片选型和盾构姿态调整提供依据。2）衬砌环完成壁后注浆后，宜在管片出车架后进行测量，内容宜包括衬砌环中心坐标、底部高程、水平直径、垂直直径和管片里程。测量误差应在±3mm以内。每次测量完成后，应及时提供盾构和衬砌环测量结果，供盾构掘进方向使用
3、盾构推进中测量（自动测量系统）
目前采用较广泛的盾构主要是德国海瑞克(Herrenknecht)、法国法马通（NFM）和日本小松盾构。 海瑞克自动测量系统采用是VMT公司开发的SLS—T 自动测量系统。法马通自动测量系统采用PPS自动测量系统。其系统的基本原理是一样。日本小松盾构采用演算工房导向系统。德国海瑞克和法国法马通盾构一般适用于硬岩土层掘进，在我国的华南、华中地区应用较多。日本小松盾构主要适用于软土施工在我国的华东地区应用比较广泛。
使用方法：导向系统是一个很精密的系统，它的构造很复杂，涉及测量、机械、电子、计算机等多个方面的知识。对于它自身的工作程序有着很严格的要求，我们在工作的过程中必须遵循它的要求来进行。比如说：在进行搬站时，它的每一步程序都是固定的，我们必须严格按照程序要求一步一步的进行操作，才能得出正确的结果，完成我们的工作。如果不按要求来，那么就无法得出正确的结果，甚至会对系统造成损坏。对于工业计算机，在使用过程中要特别注意：为了防止系统文件的丢失，不能进行非正常关机。
为了检查系统的正确性，有必要对它的成果进行定期的复核，一旦发现有问题可以及时更正。为了保证计算机系统的正常工作，必须定期对导向系统的计算机系统的数据进行备份，至少做到一个星期一次。
4、自动测量系统的应用
（1）、盾构掘进方向控制的基本原则与方法
盾构的姿态控制是盾构施工中的一个重要环节。盾构姿态控制的基本原则：以隧道设计轴线为目标，根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势，偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程进行盾构姿态调整确保不破坏管片。通俗的说“就是保头护尾”。
盾构姿态控制与管片拼装相互影响，相互制约的两个过程。管片拼装的基本原则是适应盾构姿态调整，进行合理管片选型。
盾构姿态控制与管片拼装应以隧道设计轴线控制为目标，同时两者相互协调，保证管片拼装质量，避免管片产生破损。总结一句话：“总体是盾构跟着设计轴线走，管片拼装跟着盾构走”。
（2）、盾构滚动控制
当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。允许滚动偏差≤1.5º，当超过1.5º时，盾构机报警，提示操纵者必须切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。
（3）、盾构上下倾斜与水平倾斜
盾构掘进过程中可能存在盾构机轴线与隧道设计轴线方向的偏差，为了保持盾构良好姿态，避免管片的受力不均，盾构上下倾斜与水平倾斜应控制在2%以内，通过应用盾构千斤顶逐步进行纠正。避免因管片衬砌环的中心和盾构机的中心有偏移过大，使管片局部受力过大引起管片破损。
四、贯通测量
隧道贯通后应进行贯通测量，贯通测量包括隧道的纵、横向贯通误差、方位角和高程贯通误差。测定贯通误差时，应在盾构接收井的贯通面设置贯通相遇点。
隧道的纵、横向贯通误差，可利用隧道贯通面两侧平面控制点测定贯通相遇点的坐标闭合差确定，也可利用隧道贯通面两侧中线在贯通相遇点的间距测定。
方位角贯通误差可利用两侧平面控制点测定邻近贯通面同一导线边方位角较差确定。隧道的纵、横向贯通误差应投影到线路的法线方向上。
隧道高程贯通误差，可利用隧道贯通面两侧高程控制点测定与贯通面邻近的（贯通面上同一）水准点的高程较差确定。
五、竣工测量
隧道贯通后以始发井和接收井内的控制点为起算点，对隧道内的导线点和水准点分别重新组成附合路线或附合网，进行竣工测量，作为后的成果作为以后建设工作的测量依据。应包括隧道平面偏差值、高程偏差值、椭圆度以及纵、横断面测量等。
地铁、铁路隧道一般直线段每12m，曲线段每5m测量一个净空断面，断面上的测点位置、数量应按设计要求确定。公路、水工隧道应按设计要求确定断面间距和测点位置。
断面测量可采用断面仪或全站仪极坐标等测量方法，断面点测量误差在±10mm以内。 竣工测量成果按要求整理归档，作为隧道验收依据。
六、盾构与管片姿态控制
1、 姿态控制目标：纠偏原则：（1）偏离量增加之前及早修正（2）勤纠、量小。（3）遵循偏离量的管理值和允许值 （4）确保管片质量
2、姿态控制基准：管理基准：定为最大允许偏差的60％，及达到上限时必须纠偏。
具体项目如下：水平和高程均为±50mm、趋势大于1％、自转角小于2度、盾尾间隙不宜过小。
3、最大单次纠偏量的确定：掘进每环水平和高程变化量±10mm、自转角小于1度、趋势变化小于0.3％。
4、纠偏主要方法：通过改变分组千斤顶的推力来实现。（1）改变分区千斤顶压力（2）减少一个或多个千斤顶
5、辅助纠偏措施 ：（1）开启刀盘超挖装置（2）单侧注浆（3）胶接装置的利用
6、管片姿态控制
管片的姿态必须尽量和盾构姿态保持一致，保证盾尾间隙正常，避免漏浆，管片拉裂等。错缝拼装的管片采用安装转弯环来实现，同缝拼装管片主要通过加贴不同厚度的石棉橡胶板来实现。错缝拼装通用管片采用“K”块拼装点位选择来实现。
转弯环和楔考形石棉垫时必须和盾构姿态，盾尾间隙、推进千斤顶和绞接千斤顶的行程综合。“K”块拼装点位选择可根据自动测量系统的管环安装自动选型作为参考，结合实际盾尾间隙、管环超前量和盾构姿态来确定。
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