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盾构施工测量技术是隧道工程中至关重要的环节，它贯穿于整个盾构机掘进过程，确保隧道按照设计要求精确开挖。这项技术主要包括前期测量、实时测量和竣工测量三个主要阶段。

1.前期测量：在盾构机正式开始作业之前，需要进行详尽的地质勘查及地面控制网建立工作。通过三维激光扫描等手段获取详细的地形地貌信息，并利用GPS定位系统精确确定隧道两端点坐标，为后续施工提供准确的基础数据。

2.实时测量与监控：

利用陀螺仪、测距仪等设备监测盾构机的姿态变化和掘进方向；

采用近景摄影测量技术对盾构机前方地表进行三维建模万科2019设计标准化技术标准化管理标准化手册上，及时发现可能存在的地质风险因素；

结合虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术模拟施工过程，预测可能出现的问题并提出解决方案。

3.竣工测量：隧道建成后，需对最终的隧道轴线位置、高程等关键参数进行全面检查与记录。利用激光扫描仪获取隧道内部及周围环境数据，通过专业软件分析比对设计图纸和实际状况之间的差异，确保工程质量和安全标准得到满足。

4.应用技术进步：随着科技的发展，盾构施工测量正向着自动化、智能化方向发展。例如，基于物联网的远程监控系统可以实时传输各种参数信息；无人机摄影测量则能高效获取大面积地面数据；三维激光扫描仪提高了测量精度和效率等。

综上所述，盾构施工测量技术是保障隧道工程顺利进行的关键所在，其精确度直接影响到项目的成功与否。

1、地面平面控制网的布置

盾构机从大塘北端头施工竖井出发在中间风井第一次小的贯通，在从中间风井出发最终在客村调头断面处贯通，盾构隧道掘进示意图如图1,我们根据业主给的二号线的GPS导线点和一级导线控制网，在我们分别在始发井、中间风井和客村竖井近井位置设置我们需要往井下传递的导线点，在始发竖井、中间风井和客村竖井附近各布设4个近井导线点，其中两个点作为坐标起算和起始方向，另两个点作检核方向。盾构施工导线平面控制网，起算于地铁2号线首级GPS控制网和一级导线控制网，采用规范规定的四等技术要求进行观测。

2、地面高程控制网的布设

为了方便地下盾构隧道施工及地面的变形监测，在线路沿线布设一条二等加密水准线路，采取往返等距二等水准的施测方法观测，往返闭合差不大于8L1/2，（L为单程水准线路长度，以千米计）。

根据现场情况，利用业主交给的GPS点和一级精密导线网经复测后，再延伸到每个竖井近井点。延伸的近井导线点必须要满足下一道测量工序的需要，选点的位置必须要保证在现场不被破坏和扰动。下图为地铁三号线大塘站地面控制网布设形式：

图1大塘站地面控制网布设示意图

图1大塘站地面控制网布设示意图

竖井联系测量是隧道贯通中的一个重要环节，它主要是将地表的平面及高程，通过井筒传至地下导线点及水准点，使洞内、外形成统一的空间坐标系统，以便确定隧道中线的空间位置。因此，竖井联系测量的内容包括：a.投点：将井口点位投影至井底，以便传算坐标和方位；b.定向：将井上定向边的方位角按同一坐标系统传递井下的定向边，以便推算井下导线的起始坐标和方位；c.导高：将井上水准点的高程按同一高程系统传递到井下。

根据地下铁道测量的精度等级要求和现有测量仪器的情况，我们在实际工作中利用现有的仪器和现有的条件制定了我们的测量方法，经过分析我们的线路长度只有1.2公里，用传统的联系测量方法就能满足我们的精度要求。

（2）竖井联系测量的要求

a.在进行联系测量前，须制定测量方案，根据地面控制测量，建立近井点平面控制和高程控制，在井底车场稳固的地面埋设不小于三个永久导线点和水准点，也可用永久导线点作为水准点。b.联系测量在同阶段、同时期应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，取加权或算术平均值。其精度应符合规范要求。c.每次联系测量前，应对近井平面控制点和水准点进行检测，在证实点位没有移动的情况下，才能进行联系测量。d.联系测量方案应根据仪器设备、技术水平及工程情况选定。其基本原则是在满足测量精度的条件下，最大限度的提高工效，优先选用新技术。凡井深大于40m时，应根据横向及高程贯通精度要求进行竖井联系测量技术设计。

3）竖井联系测量坐标和方位角传递选用的方法：

（a.坐标和方位角传递选用下列方法：当井筒不太深（100m以内），井筒直径较大时，可采用联系三角形测量法：当开挖面距竖井中心小于50m，可采用串线法（方向线法），超过50m以上，以光学投点配合陀螺仪定向方法为主；当两井间已贯通，可采用两井定向法。

3）竖井联系测量坐标和方位角传递选用的方法：

b.高程的传递方法有：井深在40m以内，可以采用钢丝导入法或长钢尺导入法；超过40m，宜采用光电测距法。

（4）联系测量步骤如下:

①在竖井中悬挂两根吊锤线B、A，称为投点，吊锤重量和吊锤丝的直径随井深的不同而不同（例如在井深为100m时，吊锤重60kg，钢丝直径为0.7mm），为了使吊锤很快静止下来，一般将其放入盛有油类液体的容器中。等待钢丝静止下来后，在井上井下钢丝上贴反射棱镜片。

（4）联系测量步骤如下:

②在近井控制点C设置全站仪，后视另一控制点D，观测水平角∠DCB和∠DCA，即图中和，并用全站仪测量三角形的边长a、b和c。在地下架仪器于地下近井点C＇，类似观测和，并测量a＇、b＇和c＇。其中B＇和A＇分别为B、A的投影点，D＇为另一导线点。三角形ABC和三角形A＇B＇C＇称为联系三角形。井上井下联系三角形应满足下列要求：

（4）联系测量步骤如下:

a.两悬吊钢丝间距不应小于5m。b.定向角α应小于3°c.a/c及a＇/c＇d的比值应小于1.5倍。d.用J2级仪器在地面、地下按全圆测回法均观测4测回。

（5）竖井定向精度分析：

经过竖井用联系三角形法将方向角传递到地下去时，地下导线起始方位角的误差，可用下式表示：M0=((M0)S2+(M0)β2+(M0)P2)1/2其中：(M0)S为边长测量所引起的计算角度的误差(M0)β为角度观测误差的影响

（5）竖井定向精度分析：

(M0)P为用吊锤投点误差的影响地面与地下联系三角形的形状相似，则(M0)S=如果ms=0.8mm，α=3°，a=4.5m，b/a=1.5m，则：(M0)S=±4.6″

（5）竖井定向精度分析：

(M0)β2=在实际工作中可以认为地下方向观测的误差约等于地面上方观测误差的一倍半,即m1=1.5m，若再取b/a=1.5，则(m0)β2=2×3.25m2（1+1.5+2.25）=30.9m2(m0)β=5.5m如地面测角中误差规定为±4″，于是方向中误差为m=±3″

（5）竖井定向精度分析：

故得(m0)β=±16.5″当竖井深为80m，吊锤线的距离为5m时，其投点误差引起的方向误差大约为(m0)p=±8″则地下导线起始方向角的误差为：mo=±=±=±19″在进行竖井定向时，都要移动吊锤线，使方向的传递经过不同的三组联系三角形，进行的定向称为一次定向。三组联系三角形定向平均值的中误差为11”。

经过理论探讨和实践证实：地铁区间线路较短，而且中间有设置中间风井，用联系测量的方法传递方位和高程可满足我盾构施工贯通精度的需要，是一种较好的竖井定向方法，不仅提高了定向精度和定向的可靠程度，而且大大减少了定向时由于误操作造成的返工，提高了工作效率。

1、联系测量完成之后，我们得到经传递到地下起始边和高程，然后就是怎样布设施工测量控制导线，以指导盾构机掘进。2、地下导线随着盾构推进而不断延长，导线点也随着盾构掘进而向前进行布设。根据我们施工无数次的测量复测发现盾构施工隧道的特殊性，地下施工控制导线精度将主要受到隧道里的折光的影响和不稳定的隧道管片环影响。

3、为了消除和减弱折光差对横向贯通误差的影响，我们将施工测量控制导线点埋设在隧道两侧并且交叉向前延伸达到消除或减弱折光差影响的目的。

5、经过我们对施工控制导线长期的测量发现在埋设和测量时应注意以下几个方面：a、导线点一定要埋设在稳固、标志完好的地点。b、直线段施工控制导线点的平均边长180m左右，特殊情况下，不应短于100m，曲线段施工控制导线点的平均边长150m左右，并要交叉分布。

盾构法施z工洞内的测量空间较大，顾我们布设成等边直伸导线，我们都知道横向误差是制约盾构隧道贯通的主要因素，按等边直伸形导线估算，其最远点横向误差可用下式计算。 式中：ma：测角中误差L：支导线长度；N：支导线边数。

根据上式，按边长平均150m，测角中误差为2.5″计算，我们计算出地下控制导线任意一点的横向误差。下表给出了不同长度和边数的导线最远点横向误差。（见右图）

1、盾构施工自动导向测量（1）自动导向系统的作用与优势

盾构施工之前首先要将测量控制点从地面引到井下地板上,检查好洞门的位置,调试好盾构机始发托架,确保盾构机始发前定位的准确性。盾构机掘进过程中的姿态控制是盾构法施工中控制隧道精度的关键，也是盾构施工操作水平的主要反映。因此，测量人员需要实时为盾构机操作手提供盾构机偏离隧道设计中线的数值及盾构机自身的仰俯、旋转和偏航情况，作为纠编的依据，以确保运动中的盾构机始终被控制在理想的偏差范围之内。

a.可以显示盾构机的行进曲线（相对DTA）；实时显示盾构机的位置坐标和相对偏差；实时显示盾构机的俯仰和旋转姿态，可实现远程控制。b.测量复核的频率低。c.工作量相对小,施工过程中的导向测量需要人员少。d.施工控制方便，精度高。e.结合导向功能，实现在管片的拼装和管片环测量方面的应用。

图4隧道顶部激光站位置安装布置图

b:电子激光接收靶接收激光全站仪的激光252焊材保管环境记录，通过其可测出盾构机的俯仰和旋转姿态。

c:后视棱镜为导向系统提供后视点。

d:黄盒子给激光全站仪提供电源，同时也实现PC机和激光全站仪之间的通信。e:电脑

f:网卡g:电缆卷盘此外要实现该系统的功能，相关联的部件和软件还有：盾构机掘进系统的PLC，要实现一些附加功能的部件如自动测量盾尾间隙的部件、要实现管片环收敛等量测的部件等，隧道掘进软件等。

db23∕t 3368-2022 沥青路面冷再生设计与施工技术规程整个系统的组成情况及各个部件之间的相互关联如图所示：

（3）自动导向系统的工作原理

（3）自动导向系统的工作原理