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摘要：近年来，随着TBM法施工的工地不断增多，与其相配套的施工测量技术也逐渐成熟，但因测量人员经验及素质原因和导向系统设备原因、加上洞内施工和环境的影响、盾构（TBM）和导向系统之间设计配套、以及隧道平纵线形设计因素、地质因素等客观原因，部分工地出现了较大的掘进偏差现象。为使施工测量工作更好地服务于现场，使TBM按照设计轴线精确掘进，需提高测量技术，做好测量相关工作。本文从TBM姿态定位测量、贯通导向系统测量、管片姿态测量三方面探讨了测量技术。
关键词：测量技术；TBM；掘进
一、TBM姿态定位测量
地铁隧道工程施工测量的任务是保证隧道施工的正确贯通和各种构筑物的形位符合设计要求。对于盾构隧道，为了保证其按照施工方案实现高质量施工和顺利贯通，必须在TBM掘进过程中，对其实现实时高精度姿态定位测量。
現在用于地铁隧道工程施工的TBM都装有盾构自动导向测量系统，其作用主要是实时测出盾构掘进的姿态，计算出盾构与隧道设计中心线的偏差，从而指导盾构司机控制盾构掘进。目前，我国主要使用的盾构自动导向测量系统主要有两种：德国旭普林公司的TUMA系统和德国VMT公司的SLS-T系统。
盾构自动导向测量系统依靠在TBM上安装的导向装置，如陀螺仪、TCA全站仪等，在TBM掘进中可以实时测量、实时标示出TBM的姿态及其纠正参数。但是，由于导向装置本身精度有限，加之施工干扰等因素的影响，导向装置提供的数据往往精度不高、数据不可靠。此时，将依靠人工测量方法对TBM导向系统进行检校，对TBM姿态进行检核测量。
TBM姿态测量主要是测定TBM掘进瞬时位置是否符合设计要求，在测量工作中主要是利用全站仪和辅助工具，根据不同TBM的特点而在TBM上设置一些标志点，通过几何计算确定TBM瞬时掘进位置的正确性，为TBM操作人员提供操作校正参数。TBM姿态测量内容主要包括平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转等。
二、贯通测量
TBM隧道施工的高效率依赖机械设备的高性能和与之配套的先进的激光导向系统。激光导向系统能自动精确测定TBM的三维空间位置和掘进方向，它还给出TBM偏离设计中线的所有必要的导向信息，计算机屏幕可显示令人满意的中线方向，能按照设计线路指导已发生偏离的TBM返回到所设计中线的位置上，使施工隧道顺利贯通。
TBM掘进过程中，影响掘进精度的因素除了设备本身、地质和水文地质等以外，更重要的是导向系统本身的因素、环境因素和作业人员的因素：（1）导向系统本身的因素：系统本身精度误差，如系统各个元器件的测量误差、设备安装误差等；传输电缆的各端接口设计和制造标准不完全统一造成数据传输系统不稳定；原始数据的测量误差。（2）环境因素：电磁干扰或折光影响产生误差；掘进过程中震动对系统的影响误差；隧道内粉尘、湿度、温度的影响。（3）人员因素：作业人员的综合素质；作业人员的责任心；作业人员当时的身心状态。 TBM掘进贯通测量中需要注意：
（1）洞内控制测量的精度等级要高于贯通误差预计所确定的精度等级。随着掘进的延伸，洞内导线的边长应适当加长，以减少对中误差、瞄准误差、测距误差对导向精度的影响。并且要经常用精密导线和精密水准测量的方法检测TBM、后视棱镜、测站点（导向系统中全站仪的置镜点）的实际位置，确保输入数据和导向系统所测得的数据准确无误。在进口和出口两TBM相向掘进时，要定期进行洞内控制测量的联系测量，确保隧道顺利贯通。
后视棱镜的位置要选在可靠、安全、方便使用之地，需用精密测量方法测定其三维坐标，随着隧道的掘进按照激光导向系统的要求及时向前移动。
两前视棱镜位置与TBM的诸轴线形成了固定的相对位置关系，要经常检查棱镜位置是否牢固，避免由于振动引起的棱镜松动。为了避免由邻近棱镜反射光束引起的测量误差，棱镜带有专门的伺服马达，在软件的控制下，它能交替地把棱镜遮挡和打开（当全站仪瞄准一棱镜时，该自动棱镜打开，另一棱镜自动遮挡，反之亦然），保证了在任何时刻都能独立、精确地测量每一个棱镜，在掘进中要注意检查它们的交替遮挡和打开顺序是否正常。
倾斜仪自动监测TBM的掘进姿态，它的安装位置与TBM机身形成了固定的相对位置关系。要经常检测其安装是否牢固，确保其位置关系正确。
密切观察操作台上的工业用PC屏幕，监视隧道掘进的实际中线位置与设计中线位置的关系（包括在纵断面内、水平面内的位置偏差，刀盘的掘进位置等），及时调整掘进偏差。如果发现突然异常，要停止掘进，找出发生异常的原因，排除故障，确保掘进方向准确无误。
（2）加强培训，提高人员的综合素质，使操作人员全面掌握导向系统的组成、原理和性能；建立健全各项制度，严格执行操作规程和施工测量制度。
（3）重视文明施工，加强通风、除尘，按照要求控制好作业范围内的环境温度。
（4）加强管理，保护、保养好仪器设备。定期对系统各种仪器以及各部件进行检查、保养，保证其运转正常、安装牢固、位置关系正确；加强对仪器设备的防护，如防混凝土喷射、防水防潮等；按照规定对仪器进行校核，确保其性能可靠。
（5）做好应急预案，当动力电源系统因故障突然停电时，确保必要的电力供应，使工业用计算机正常运行，以便将测得的数据处理完毕并防止造成数据丢失。
三、管片姿态测量
管片成环后主要测量其与隧道设计轴线的偏离情况、整圆度、环面平整度、旋转度等，若这些指标不符合要求，将会影响到复合式TBM推进轴线的控制、后续管片的拼装、管片开裂等。
（一）环面平整度测量
当全站仪架设在底部时，由于受管片拼装机及联系梁的影响，不能直接进行断面扫描，因此，采用上下架设2个站的方法，分别扫描每环管片的两端及两腰，得出它们与仪器照准面的差值，然后将上下观测数据联系成一个统一的系统，最后按照管片环的坡度换算出环面的平整度。管片安装位置始终在尾盾，根据已测定的复合式TBM尾盾姿态可以提前预测出管片姿态。
（二）管片整圆度
管片成环后，必须测量其整圆度是否符合设计要求，同时根据测量结果对后续管片拼装进行指导，从而保证隧道施工的质量。日常推进是通过测量盾尾间隙来求“米”字型的，而盾尾形状在推进中是不断变化的，因此我们必须经常实测管片的整圆度与盾尾整圆度之间的关系，使得盾尾间隙测量能够如实反映管片的整圆度。
（三）管片沉降、收敛变形及旋转度测量
采取三角高程和普通水准测量，均能监测到管片的沉降，它是通过测量管片顶部沉降的方式来完成的。为了监测复合式TBM推进过程中隧道的沉降变化情况，应在隧道管片上设立一定数量的隧道沉降观测标志点，进出洞段、连接通道段每环设1个点，正常段推进每2环设1点（监测点布设在管片顶部）。若遇特殊施工情况则根据工程需要酌情增加测点。同时，为了隧道贯通后的后续工作，应每隔500m布设一个永久监测点。
（四）隧道收敛变形观测
测量方法：采用水准测量方法，测量布设在管片顶部和底部的实际高程，然后通过计算高差得出管片的竖径。采用对边测量的方法和用测距仪直接测量隧道的横径。
（五）管片旋转度
管片旋转度是指成环后的管片与设计要求相比旋转了一定的角度。用水平尺找到实际拼装后的管片中心（在管片顶部预留设计的管片中心）后，量取其与设计中心的距离D，即能反映出管片的旋转度。通过测量值的大小，以指导施工。
参考文献
[1]梁大伟，李娜，魏冰.全断面双护盾掘进机测量技术的应用[J]. 中国科技博览，2012年4期.
[2]王海龙，戴南.隧道掘进机（TBM）VMT激光导向系统控制[J]. 科技与企业，2012年20期.
关键词：测量技术；TBM；掘进
一、TBM姿态定位测量
地铁隧道工程施工测量的任务是保证隧道施工的正确贯通和各种构筑物的形位符合设计要求。对于盾构隧道，为了保证其按照施工方案实现高质量施工和顺利贯通，必须在TBM掘进过程中，对其实现实时高精度姿态定位测量。
現在用于地铁隧道工程施工的TBM都装有盾构自动导向测量系统，其作用主要是实时测出盾构掘进的姿态，计算出盾构与隧道设计中心线的偏差，从而指导盾构司机控制盾构掘进。目前，我国主要使用的盾构自动导向测量系统主要有两种：德国旭普林公司的TUMA系统和德国VMT公司的SLS-T系统。
盾构自动导向测量系统依靠在TBM上安装的导向装置，如陀螺仪、TCA全站仪等，在TBM掘进中可以实时测量、实时标示出TBM的姿态及其纠正参数。但是，由于导向装置本身精度有限，加之施工干扰等因素的影响，导向装置提供的数据往往精度不高、数据不可靠。此时，将依靠人工测量方法对TBM导向系统进行检校，对TBM姿态进行检核测量。
TBM姿态测量主要是测定TBM掘进瞬时位置是否符合设计要求，在测量工作中主要是利用全站仪和辅助工具，根据不同TBM的特点而在TBM上设置一些标志点，通过几何计算确定TBM瞬时掘进位置的正确性，为TBM操作人员提供操作校正参数。TBM姿态测量内容主要包括平面偏离、高程偏离、纵向坡度、横向旋转等。
二、贯通测量
TBM隧道施工的高效率依赖机械设备的高性能和与之配套的先进的激光导向系统。激光导向系统能自动精确测定TBM的三维空间位置和掘进方向，它还给出TBM偏离设计中线的所有必要的导向信息，计算机屏幕可显示令人满意的中线方向，能按照设计线路指导已发生偏离的TBM返回到所设计中线的位置上，使施工隧道顺利贯通。
TBM掘进过程中，影响掘进精度的因素除了设备本身、地质和水文地质等以外，更重要的是导向系统本身的因素、环境因素和作业人员的因素：（1）导向系统本身的因素：系统本身精度误差，如系统各个元器件的测量误差、设备安装误差等；传输电缆的各端接口设计和制造标准不完全统一造成数据传输系统不稳定；原始数据的测量误差。（2）环境因素：电磁干扰或折光影响产生误差；掘进过程中震动对系统的影响误差；隧道内粉尘、湿度、温度的影响。（3）人员因素：作业人员的综合素质；作业人员的责任心；作业人员当时的身心状态。 TBM掘进贯通测量中需要注意：
（1）洞内控制测量的精度等级要高于贯通误差预计所确定的精度等级。随着掘进的延伸，洞内导线的边长应适当加长，以减少对中误差、瞄准误差、测距误差对导向精度的影响。并且要经常用精密导线和精密水准测量的方法检测TBM、后视棱镜、测站点（导向系统中全站仪的置镜点）的实际位置，确保输入数据和导向系统所测得的数据准确无误。在进口和出口两TBM相向掘进时，要定期进行洞内控制测量的联系测量，确保隧道顺利贯通。
后视棱镜的位置要选在可靠、安全、方便使用之地，需用精密测量方法测定其三维坐标，随着隧道的掘进按照激光导向系统的要求及时向前移动。
两前视棱镜位置与TBM的诸轴线形成了固定的相对位置关系，要经常检查棱镜位置是否牢固，避免由于振动引起的棱镜松动。为了避免由邻近棱镜反射光束引起的测量误差，棱镜带有专门的伺服马达，在软件的控制下，它能交替地把棱镜遮挡和打开（当全站仪瞄准一棱镜时，该自动棱镜打开，另一棱镜自动遮挡，反之亦然），保证了在任何时刻都能独立、精确地测量每一个棱镜，在掘进中要注意检查它们的交替遮挡和打开顺序是否正常。
倾斜仪自动监测TBM的掘进姿态，它的安装位置与TBM机身形成了固定的相对位置关系。要经常检测其安装是否牢固，确保其位置关系正确。
密切观察操作台上的工业用PC屏幕，监视隧道掘进的实际中线位置与设计中线位置的关系（包括在纵断面内、水平面内的位置偏差，刀盘的掘进位置等），及时调整掘进偏差。如果发现突然异常，要停止掘进，找出发生异常的原因，排除故障，确保掘进方向准确无误。
（2）加强培训，提高人员的综合素质，使操作人员全面掌握导向系统的组成、原理和性能；建立健全各项制度，严格执行操作规程和施工测量制度。
（3）重视文明施工，加强通风、除尘，按照要求控制好作业范围内的环境温度。
（4）加强管理，保护、保养好仪器设备。定期对系统各种仪器以及各部件进行检查、保养，保证其运转正常、安装牢固、位置关系正确；加强对仪器设备的防护，如防混凝土喷射、防水防潮等；按照规定对仪器进行校核，确保其性能可靠。
（5）做好应急预案，当动力电源系统因故障突然停电时，确保必要的电力供应，使工业用计算机正常运行，以便将测得的数据处理完毕并防止造成数据丢失。
三、管片姿态测量
管片成环后主要测量其与隧道设计轴线的偏离情况、整圆度、环面平整度、旋转度等，若这些指标不符合要求，将会影响到复合式TBM推进轴线的控制、后续管片的拼装、管片开裂等。
（一）环面平整度测量
当全站仪架设在底部时，由于受管片拼装机及联系梁的影响，不能直接进行断面扫描，因此，采用上下架设2个站的方法，分别扫描每环管片的两端及两腰，得出它们与仪器照准面的差值，然后将上下观测数据联系成一个统一的系统，最后按照管片环的坡度换算出环面的平整度。管片安装位置始终在尾盾，根据已测定的复合式TBM尾盾姿态可以提前预测出管片姿态。
（二）管片整圆度
管片成环后，必须测量其整圆度是否符合设计要求，同时根据测量结果对后续管片拼装进行指导，从而保证隧道施工的质量。日常推进是通过测量盾尾间隙来求“米”字型的，而盾尾形状在推进中是不断变化的，因此我们必须经常实测管片的整圆度与盾尾整圆度之间的关系，使得盾尾间隙测量能够如实反映管片的整圆度。
（三）管片沉降、收敛变形及旋转度测量
采取三角高程和普通水准测量，均能监测到管片的沉降，它是通过测量管片顶部沉降的方式来完成的。为了监测复合式TBM推进过程中隧道的沉降变化情况，应在隧道管片上设立一定数量的隧道沉降观测标志点，进出洞段、连接通道段每环设1个点，正常段推进每2环设1点（监测点布设在管片顶部）。若遇特殊施工情况则根据工程需要酌情增加测点。同时，为了隧道贯通后的后续工作，应每隔500m布设一个永久监测点。
（四）隧道收敛变形观测
测量方法：采用水准测量方法，测量布设在管片顶部和底部的实际高程，然后通过计算高差得出管片的竖径。采用对边测量的方法和用测距仪直接测量隧道的横径。
（五）管片旋转度
管片旋转度是指成环后的管片与设计要求相比旋转了一定的角度。用水平尺找到实际拼装后的管片中心（在管片顶部预留设计的管片中心）后，量取其与设计中心的距离D，即能反映出管片的旋转度。通过测量值的大小，以指导施工。
参考文献
[1]梁大伟，李娜，魏冰.全断面双护盾掘进机测量技术的应用[J]. 中国科技博览，2012年4期.
[2]王海龙，戴南.隧道掘进机（TBM）VMT激光导向系统控制[J]. 科技与企业，2012年20期.