文 献 综 述

1 研究背景与意义

1.1 课题的提出

随着经济的快速发展和城市人口的不断增长，我国的地铁建设进入了高峰时期。盾构施工法由于具有施工速度快、安全、高质，对周围环境和人们生活影响小等优点，在地铁隧道施工中得到了广泛应用^[1]。我国率先在北京、天津、上海、广州四大城市进行了地铁建设^[2]。盾构推进测量技术也逐渐得到成功运用，与传统地铁施工方法相比，由于盾构施工隧道结构一次拼装而成，施工精度要求较高。为保证盾构机从始发井出发经过区间隧道准确进入接受井，对盾构机的姿态测量提出了较高要求^[3]。

20世纪70年代以来，盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。伴随着激光、计算机以及自动控制等技术的发展成熟，激光导向系统在盾构机中逐渐得到成功运用和发展完善^[4]。盾构导向系统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^[5]。盾构是横圆柱行，其姿态尤其切面中心点和尾端中心点决定，这两点决定了隧道的最后成型，但这两个中心点不能直接观测。盾构隧道施工时，实时确定盾构姿态，使其沿盾构轴线掘进，是隧道施工的关键技术之一^[6]。目前国内盾构隧道施工仍较多采用人工测量。自动导向仪器有激光全站仪导向和陀螺仪导向两种，自动导向测量技术可全天候对盾构机姿态进行测量、控制，实时计算并显示盾构机姿态，具有人力投入小、测量频率高、对隧道掘进干扰小、测量速度高和数据处理快、数据和图象模拟能实时显示等优点，已成为盾构隧道测量技术的发展方向^[7]。在地铁隧道贯通测量中，及时地获取盾构的姿态非常重要，鉴于地铁工程的需求，对盾构推进测量技术研究还是很有必要的。

1.2 国内外研究现状

我国在隧道施工中测量盾构机姿态所采用的自动监测系统有：德国VMT公司的SLS-T方向引导系统、英国的ZET系统、日本的TOKIMEC的TMG-2B(陀螺仪)方向检测装置等等所采用的设备都是由国外进口来的。据了解目前有些地铁工程施工中如(广州南京)都使用SLS-T系统，但总的来看工程中使用自动系统的较少。究其原因：一是设备费或租赁费较昂；二是对使用者要求高普通技术人员不易掌握；三是有些系统的操作和维护较方法复杂；在精度可靠性上要辅助其他方法来保证。

国外现有系统依据的测量原理是把盾构机各个姿态量（包括：坐标量-XYZ方位偏角、坡度差、轴向转角)分别进行测定准确性和时效性受系统构架原理和测量方法限制，其系统或很复杂而降低了系统的运行稳定性。加大了投入的成本，或精度偏低、或功能不足，需配合其他手段才能完成^[8]。

1.3 研究的意义

随着我国国民经济和城市现代化的不断发展，高度商业化、效率化和功能密集化的现代城市对于工程施工的要求越来越高。另一方面，由于城市用地、城市交通立体化的要求，向地下发展的地下工程会越来越多。作为一种适用于现代城市地下工程的施工方法--盾构隧道施工法必将受到人们的重视。区别于一些传统的施工方法，盾构隧道施工法是一种集机械制造、土木工程、信息工程为一体的综合性的系统技术。虽然我国已有很多成功的施工经验，但距离盾构技术的产业化、系统化尚有一定的距离^[9]。城市地下工程(地铁、顶管、隧道)施工中测控技术及其精度是保证地下工程按设计要求准确贯通和工程质量的关键环节^[10]。