地鐵盾構施工測量技術

中鐵三局集團廣東建設工程有限公司 廣東廣州 510630

摘要：隨著經濟全球化發展和改革開放的深入，廣州城市經濟發展迅速，城市交通問題突出，在高樓密集、道路擁擠的廣州解決交通問題，以安全、快捷、環保著稱的地鐵是首選。廣州地鐵建設取得重大的成功之一是盾構技術的引用。廣州地鐵以修建地鐵一號線為契機，采取國際招標的方式在軟土和復合地層中修建了地鐵隧道。尤其是廣州地區復合地層盾構的成功實踐，結束了關于廣州地區修建隧道宜采用礦山法還是盾構法的爭論。在一號線取得成功經驗的基礎上，廣州地鐵在其二、三、四、五號和廣佛線路大幅度采用盾構技術。

關鍵詞：平面控制；高程控制；聯系測量；導向系統

前言

地鐵是一個綜合體，建設一條高質量的地鐵，是由多學科綜合技術構成的，除了高標準的設計、先進的施工設備、工藝、材料外，主要還取決于施工的精度，所以有效合理的測量措施是實現高標準設計和施工精度（橫向貫通≤±50mm，縱向貫通≤±25mm）的重要保證。

1.地鐵盾構平面控制測量

1.1平面控制測量概述

地鐵施工領域里平面控制網分兩級布設，首級為GPS控制網，二級為精密導線網。施工前業主會提供一定數量的GPS點和精密導線點以滿足施工單位的需要。施工單位需要做的是在業主給定的平面控制點上加密地面精密導線點，然后是為了向洞內投點定向而做聯系測量，最后是在洞內為了保證隧道的掘進而做施工控制導線測量。不管是地面精密導線還是洞內施工控制導線都是精密導線測量，雖然邊長不滿足四等導線的要求，但是基本上是采用四等導線的技術要求施測，其中具體技術要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》都有規定。

1.2地面平面控制測量

在業主交接樁后，施工單位要馬上對所交樁位進行復測。業主交樁數量有限，不一定能很好地滿足施工的需要，所以經常要在業主所交樁的基礎上加密精密導線點，以方便施工。特別是在始發井附近，一定要保證有足夠數量的控制點，不少于3個。其具體技術要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》都有規定。

1.3洞內平面控制測量

洞內施工控制導線一般采用支導線的形式向里傳遞。但是支導線沒有檢核條件，很容易出錯，所以最好采用雙支導線的形式向前傳遞。然后在雙支導線的前面連接起來，構成附合導線的形式，以便平定測量精度。洞內施工控制導線一般采用在管片最大跨度附近安裝牽制對中托架，測量起來非常方便，且可以提高對中精度，還不影響洞內運輸。強制對中托架尺寸形狀要控制好，以便可以直接安裝在管片的螺栓上面，不需要電鉆打眼安裝。

2.高程控制測量

2.1高程控制測量概述

高程控制測量主要包括地面精密水準測量和高程傳遞測量及洞內精密水準測量，在廣州地鐵領域里的精密水準測量也就是城市二等水準測量。不管是地面還是洞內都采用的是城市二等水準測量。其技術要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》都有規定。

2.2 地面高程控制測量

地面水準測量按城市二等水準的要求施測。

2.3洞內高程控制測量

洞內由于軌道上鋼枕太多，軌道下的泥水經常蓋到鋼枕上來了，立尺很不方便，用水準儀配因鋼尺測量非常麻煩。而采用全站儀三角高程測高差的辦法傳遞高程就很方便。當然此時一定要保證前后視的棱鏡高要不變，由于不需要量儀器高，而是通過測量前后兩個點的高差來傳遞高程，所以往返觀測取平均值精度可以滿足施工的需要。這在我們侖官區間左、右線都得到證實，侖官區間約1.5公里，高程貫通誤差左線是8㎜、右線都在11㎜左右。

3 聯系測量

3.1 定向測量

地鐵施工規定，在任何貫通面上，地下測量控制網的貫通中誤差，橫向不超過±50㎜，豎向不超過±25㎜。聯系測量主要有一井定向（聯系三角形定向）、兩井定向、鉛垂儀陀螺經緯儀聯合定向、導線定向四中方式，其中我們施工單位一般都沒有陀螺經緯儀，所以很少采用鉛垂儀陀螺經緯儀聯合定向。用導線定向精度最好且最方便，但是用導線定向受始發井的長度和深度制約，一般也很少用。所以一般都采用一井定向（聯系三角形定向）或兩井定向，其中用兩井定向受地面及洞內各種因素的制約要少，很方便，但是在同樣的始發井長度和深度的情況下最好采用一井定向（聯系三角形定向），這樣有利于提高井下定向的精度。這在我們侖大始發井的多次聯系測量中得到證實。雖然一井定向（聯系三角形定向）對場地要求較高，做起來也很麻煩，但是定向精度很有保證。聯系測量向洞內投點時把點間距盡量拉大些，在始發井底板，最好投四個點，保證始發井兩端都各有兩個控制點。且盡量保證每次聯系測量投點時都投在這四個點上。以便取多次聯系測量的加權平均值做為最終的始發控制點坐標。

3.2 高程傳遞測量

向洞內傳遞高程一般采用懸掛鋼尺的方法，一定要注意加溫度和尺長改正，才能保證導入井下的水準點的精度。如果有斜井或通道，也可以用水準測量的方法向井下傳遞高程。如果全站儀的仰俯角不大的話還可以直接用全站儀三角高程測高差的辦法傳遞高程。

4盾構掘進測量 盾構開挖隧道，利用盾構上的激光導向系統導向

4.1盾構井（室）測量 采用聯系測量將控制點傳遞到盾構井（室）中，并利用測量控制點測設出線路中線點和盾構安裝時所需要的測量控制點。測設值與設計值較差應小于3mm。

4.2盾構拼裝測量

安裝盾構導軌時，測設同一位置的導軌方向、坡度和高程與設計較差應小于2mm。盾構拼裝竣工后，進行盾構縱向軸線和徑向軸線測量，主要測量內容包括刀口、機頭與盾尾連接點中心、盾尾之間的長度測量；盾構外殼長度測量；盾構刀口、盾尾和支承環的直徑測量。盾構機與線路中線的平面偏離、高程偏離、縱向坡度、橫向旋轉和切口里程的測量，各項測量誤差應滿足盾構機姿態測量誤差技術要求

4.3盾構姿態測量

測定盾構機實時姿態時，測量一個特征點和一個特征軸，選擇其切口中心為特征點，縱軸為特征軸。利用隧道施工控制導線測定盾構縱向軸線的方位角，該方位角與盾構本身方位角的較差為方位角改正值，并以此修正盾構掘進方向。

4.4襯砌環片測量

襯砌環片測量包括測量襯砌環的環中心偏差、環的橢圓度和環的姿態。襯砌環片不少于3～5環測量一次（每環為1.5m），測量時每環都測量，并測定待測環的前端面。相鄰襯砌環測量時重合測定2～3環片。環片平面和高程測量允許誤差為±15mm。盾構測量資料整理后，及時報送盾構操作人員。

4.5盾構掘進以SLS-T導向系統為主，輔以人工測量校核 利用盾構上所帶的SLS-T自動激光隧道導向系統及圖像靶來完成隧道內盾構機位置、形態及管片位置等隧道內的測量工作。SLS-T導向系統能夠全天候的動態顯示盾構機當前位置相對于隧道設計軸線的位置偏差，主司機可根據顯示的偏差及時調整盾構機的掘進姿態，使得盾構機能夠沿著正確的方向掘進。為了確保導向系統的準確性、確保盾構機能夠沿著正確的方向開挖，每周進行2次人工測量復核。

5.結束語

由于盾構機的導向系統必須有控制測量的支持才能運作，所以控制測量還是盾構隧道測量的基礎。為了保證隧道的順利貫通，我們首先要做好控制測量，然后就是保證導向系統的正常運行，定期對盾構姿態進行人工檢測，保證導向系統的正確可靠。加強管環姿態檢測，及時發現管環的位移趨勢，防止管環安裝侵限。加強管環姿態的檢測同時也是對導向系統的復核。由于筆者才疏學淺，文中難免有不周全之處，懇請各位提出批評與建議。

參考文獻：

[1]地下鐵道、輕軌交通工程測量規范首都規劃建設委員會辦公室，中國計劃出版社.2000年版