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钢管顶管轴线测量摘要：在市政管道施工中，钢管顶管施工时一种常用的方法，广泛应用于各类管线埋设工程中。在顶管施工之前进行必要而精确的施工测量，对确保施工质量达到设计要求具有十分重要的意义。本文介绍了钢管顶管轴线测量的常用方法，并就顶管轴线偏差测量方法进行了论述，最后提出了一些提高顶管测量精度和施工质量的措施。关键词：1引言在现代都市中，常常需要在各种地面建筑、湖泊、河流、铁路以及公路等地面以下铺设各种市政管道。如今，对市政管道的铺设广泛采用一种不在地面开槽即铺设的顶管施工方法。这种施工方法的基本过程是，首先预先在预定地点挖出工作井和接收井，然后将工具管从工作井吊下，并在工具管前开挖土方，使用千斤顶将工具管顶入土中，然后依次吊下待铺设钢管，并连续地使用千斤顶依次将钢管顶入，直到最初顶入的工具管到达接收井的位置，最后从接收井中吊起工具管回收，即完成对整个管道的施工铺设。顶管施工方法由于技术操作简单、对环境无害等突出优点，因而在市政管道建设中广泛应用。[1]采用顶管施工方法前，必须对整个施工过程中周边的工程建筑物及其附属设施的空间位置和几何尺寸进行仔细的测量，以便使管道施工能够达到预定的效果和质量。因此，顶管施工中的测量控制工作是决定顶管施工质量的关键环节，必须引起高度重视。2顶管轴线测量方法在钢管顶管施工过程中，由于施工人员必须选用一条平行或重合与管道中心线且不受机头及管道运动影响的标志线作为测量基准，才能准确地测定出机头的位置，根据现有技术条件，采用光束作为方向线指引顶管机沿着设计轴线顶进是最理想的。其测量原理是，首先将经纬仪安装在管道设计中线上，使光束位于管道中线所在的铅垂面内，且与管道设计轴线平行即可。但实际施工条件更为复杂，常用的顶管轴线测量方法主要有：1）中线点加密法中线点加密法的核心原理是通过在地面上放样或加密高精度的中线点，以及工作井和接收井上的十字中线，再投影到顶管坑内，从而得到施工控制轴线。[2]工程实践中，一般采用内插法、三角形法或不定向导线法等方法确定加密的高精度中线点。内插法首先将经纬仪放置在工作井中心点O，盘左后视接收坑中心P点，用内插法在距0点约20米的地方标定中线点I；倒镜在另外一侧，距0点约20m的地方标定中线点Ⅱ，盘右后视P点，倒镜标定Ⅱ’点。若Ⅱ点与Ⅱ’点不重合，取两者连线中点作为Ⅱ点。通过0、I、Ⅱ三点放样工作井十字中线。图2-1三角法原理图三角法的基本原理如图2-1所示，由于工作井O点与接收井P点被地面建筑物遮挡，则在附近选择一点L设置全站仪，L点与O、P两点均可通视，则角β以及边长OL、OP容易测量得出，从而计算出角α。在O点设置经纬仪，后视L点拨角α，则可以确定中线点I、Ⅱ，再测量出OI和OⅡ，则可计算出φ、θ角，当工作井O点挖掉以后，则可以通过φ、θ角检查轴线方向。不定向导线法的基本原理与三角法相类似，它是在三角法无法解决实际问题时使用，在工作坑与接收坑O、P两点设置若干不定向导线，首先假设一个O点的相对坐标值，以及O1边的方位角为0，依次测量1、2、……n，所有导线边的角夹角度及O1、12、……nP各点的边长，从而计算出接收井P点的相对坐标以及OP的方位角。2）中线投影方法中线投影方法的基本原理是利用经纬仪直接将地面上的中线方向投影到顶管坑内，工程上常用经纬仪投点法、挂垂线投点法、激光铅垂仪法以及综合投影法几种，确定中线投影。图2-2经纬仪投点法原理如图2-2所示，分别在A、B两点设置经纬仪，在A点处锁紧经纬仪水平制动钮，依次盘左后视、盘右后视中线点B，纵转望远镜在工作井内标定投影点C点用于设置经纬仪。在B点后视A点，得到用于后视定向的坑壁投影点D点。3顶管轴线偏差测量在顶管施工偏差测量前，应把地面控制点坐标引测到工作井顶面定出上游点和下游点的坐标，其两点联线即为顶管设计轴线，然后引测到工作坑底作为导轨轴线之用，至于高程偏差测量仍然是把高程引测到上游点或下游点，再引测到井壁上，供测量高程偏差之用。1)激光经纬仪测轴线偏差激光经纬仪是将激光发射器与经纬仪并联后，固定于望远镜上，按照管线设计的坡度和方向，将发射器调整好，通过棱镜将激光射入望远镜内发射出去。同时在顶管内立上装有接收靶（靶上刻有尺度线），当顶管轴线与设计坡度一致时，投光点直射靶心，当顶管轴线与设计坡度不一致时，则投光点射在靶上的位置与中心点的偏心距即为偏差。偏差值直接从靶上读得。规范规定轴线偏差允许值小于50mm，值得注意的是，望远镜为正像时与正看的实物左右相符。望远镜为倒像时望远镜里的左偏，实际正看为右偏；望远镜里的右偏实际正看为左偏。2)光学经纬仪测轴线偏差使用光学经纬仪测量轴线偏差一般应用于顶管直径不小于DN1200mm的场合。首先将经纬仪放置于工作坑中测量平台上，将仪器整平对中后，用望远镜竖丝对准井上标点，竖向移动至顶管内，在工具管后端接缝处，放置有刻度的水准管气泡居中的一端顶在管内壁的水平尺，用手电筒照射，如果经纬仪竖丝卡在水平横尺中间点（即设计轴线圆心点）则偏差为零，当望远镜为倒像时右偏读数实为左偏值，如果是左偏读数，实为右偏值。3)顶管高程偏差测量顶管高程偏差测量，在建立地下高程控制点后可按常规高程测量方法进行测量控制顶管内底高程。4提高顶管施工质量的措施1)严格要求施工方在进行顶管施工前两个星期内根据铺设管道所处的工作条件编制出合理、详细的施工方案以及施工监理实施细则，保障顶管施工的顺利进行。2）严格审查施工合同及施工图纸，检查顶管段的覆盖土层厚度、水文地质资料、工作坑内后背强度、顶管管口强度是否符合要求，采取有效的预控措施进行控制，确保顶管施工的安全和顺利进行。3）严格审查施工队伍、材料、工具设备等施工必要条件是否符合施工条件。4）检查为顶管安装的导轨的内距、坡度、可靠性等条件是否符合要求。5）掘进时工具管段的长径比大约控制在1～1.5以内为宜，[3]同时，当工具管每顶进500mm时就进行一次轴线和高程的测量，防止顶管轴线顶进偏差过大。6)在顶管施工偏差测量前，要仔细检查顶管中线和管内底高程，确保符合设计要求。结束语总之，为使顶管施工结果和施工质量达到设计要求，各施工单位必须做好顶管轴线的测量工作，合理的选择顶管轴线测量方法与设备，重点控制中线投影、中线点加密的精度，正确地使用和安装经纬仪，确保管道轴线和高程偏差符合要求，提高测量的自动化水平和测量精度。参考文献[1]余彬泉，陈传灿．顶管施工技术[M]．北京：人民交通出版社。1998；[2]李青岳，工程测量[M]．北京：测绘出版社，1984；[3]范品刚，倪昆萍，李远义．谈手掘式直线顶管施工偏差测量与纠偏的监理实践[J]．云南建设监理，2008(5)：26-27；