三角聯系測量和鉆孔投點在地鐵暗挖隧道施工中的應用

王勇

【摘要】測量工作是工程建設在規劃、設計、施工、運行、管理等各階段進行的必要工作。本文通過三角聯系測量和鉆孔投點的形式，來講述在地鐵暗挖施工中精確、簡單、實用的測量控制方法。在對聯系測量和鉆孔投點陳述的基礎上，以沈陽地鐵二號線第一合同段起—松區間實測情況為例，來證明這兩種方法在地鐵暗挖施工中的實用性。

【關鍵詞】三角聯系測量；鉆孔投點測量 ；淺埋暗挖隧道

中圖分類號：U45 文獻標識碼： A

1、前言

工程建設項目的種類和性質是多種多樣的，為其服務的測量工作必然各具特點并有不同的要求，但其基本原理和基本方法又有許多共同之處。一般來說，工程建設可以分為如下三個階段：規劃設計階段、施工建設階段、運營管理階段。故就其本質而言，工程測量的基本任務就是為各項工程建設的規劃設計、施工建設和運營管理提供足夠規模和必要精度的測繪保障。

本文著重闡述的是測量工作中的可操作性，因為在地鐵施工中控制測量工作是一項非常重要而超前的工作，只有施工前把平面控制點的精度控制在要求精度范圍之內，施工的精準度才能按照設計要求順利進行，而利用三角聯系測量和鉆孔投點方式可以精確、簡單、方便的對這些點做好精密控制并能達到預期的設計要求。

2、主要工作內容及方法

2.1接樁與復測

由勘測部門交樁后，必須對所交測量樁點進行復測，當導線網和高程網精度分別能夠滿足工程測量規范中的四等導線測量和二等水準測量的要求后，即可對測量樁點進行標識、保護和使用。

2.2平面及高程控制網的加密

為滿足施工需要，并能在施工中簡單、方便、準確的做好線路控制，必須對原有控制網進行加密。

2.2.1平面控制網的加密

控制網的加密采取兩種方法，其一是充分利用原有控制點，采用三方向測邊交會法（用前方交會法和導線測量方法檢核）；其二是利用原有精密導線點組成附合導線進行加密的方法（采用的技術標準同精密導線）。

2.2.2高程控制網的加密

利用原有精密水準點組成附合水準路線或閉合水準路線進行加密，并采用城市二等水準測量的技術標準。

2.3地鐵隧道區間聯系測量

2.3.1 聯系三角測量的工作原理

聯系三角測量工作（如圖一）與兩垂線O1、O2連測的點A、A1為連測點，地面（井上）連接測量是在連接點A安置全站儀，將D點與兩垂線方向連測病有進井點D測設地面連接導線至A點,以求出兩垂線的坐標及其連線的坐標方位角。井下連接測量是在井下連接點A1安置全戰儀，將D1點與垂線方向連測，并同時測井下導線，求出定向基點D1的坐標。

2.3.2聯系測量的具體做法

采用聯系三角測量法在隧道豎井口設立至少2個近井高程控制點和至少3個近井平面控制點，以創建多個檢核條件。隧道定向分四個階段進行：

第一階段：使用向下投點的激光鉛直儀和雙軸補償全站儀，用聯系三角形方法進行定向，以指導豎井通道的開挖。（如圖一：聯系三角法定向示意圖）

圖一：聯系三角法定向示意圖

(1)第一階段一井定向的具體做法：

聯系測量的方法及過程

采用由井上向井下投點聯系測量的方法

首先選用一塊200×300×2cm的鋼板，在其約中心的位置處開一個￠200mm的小孔，將鋼板平鋪在豎井口的一個角上，使小孔沿井對角線方向離角點約0.8m左右固定鋼板，在其上安置激光鉛直儀，同時在地上近井點安置全站儀，精確觀測該投點A的坐標及其與地面控制點的邊角關系。

在井下，預先固定一塊20×20cm的鋼板，根據A投下來的點位，精確標記該投點位置A′，并多次精確校正該投點的位置。同理完成第二個投點B及 B′的聯系測量。在井下用鋼尺檢核A′及B′的距離，較差小于2mm為合格，以A′和B′作為第一階段井下施工控制點。豎井投點平面示意圖（見圖二：聯系三角法投點平面圖）

是

圖二：聯系三角法投點平面圖

第二階段：豎井及橫通道開挖至隧道正部位時，利用鉆機在中線部位從地面向下打垂直鉆孔，進行第二次投點，與首次豎井投點相結合形成兩井定向。兩井定向的結果修正豎井通道的施工控制并指導隧道掘進。

第三階段：當地鐵器隧道單向掘進至60m時，再次鉆孔進行第三次投點，此次投點與首次鉆孔投點相結合作為新的定向邊，修正前段施工測量，并指地鐵導隧道繼續掘進。

第四階段：當地鐵隧道單向掘進至160m時第四次鉆孔投點，此次投點與首次鉆孔投點相結合作為新的定向邊，修正前段施工控制，并指導地鐵隧道繼續掘進直至貫通。各階段地面鉆孔示意圖（見圖三：鉆孔投點示意圖）

圖三：鉆孔投點示意圖

2.3.3高程傳遞

采用重錘懸吊鋼尺，兩臺水準儀同時觀測的方法。作業時三次同步讀數，在較差不大于3mm 的前提下取平均值。（如圖四高程傳遞示意圖）

圖四：高程傳遞示意圖

2.4地下施工控制導線測量

采用支導線和支水準路線，并經往返觀測和多次復核，復核頻率為每15天一次（或根據實際情況而定）。作業時嚴格按照《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》的標準進行。

地下設置導線為雙支導線，建立時形成檢核條件，保證導線的精度。導線點為混凝土標石，內有150mm×150mm×10mm的鋼板，４根Φ18的羅紋鋼及Φ8的盤條與隧道仰拱焊接，鋼板中內鑲直徑為2mm的標志。直線段為150m一個導線點，曲線段通視情況下不小于60m設置一個導線點。

2.5高程控制測量

2.5.1高程控制點的埋設

地下水準點與地下導線點埋設于同一點上

2.5.2地下高程測量

地下水準測量采用精密水準儀和銦鋼尺進行往返高程測量；地下控制水準測量在隧道貫通前獨立進行3次，并與地面向一傳遞高程同步進行，重復測量的高程點與原測值應小于5mm，采用逐次水準測量的加權平均值作為下次控制水準測量的起算值，地下附合控制水準測量按地下施工控制水準測量技術要求進行作業。

3、導線建立及控制限差

3.1地面控制導線網建立

地面控制測量主要依據設計提供的測量樁點（自行復測），若根據施工實際需要樁點加密時，加密點與設計提供導線采用相同的測量等級精度。

3.2地下控制導線網建立

3.2.1 導線布設及要求

洞內導線在隧道示貫通前沿掘進方向設一條支導線（長度大于200m時，應建立控制導線），并將豎井投點納入導線控制網中，指導掘進施工。每次延伸施工控制導線前，應對已有的施工控制導線前三個導結點進行檢核。

曲線隧道施工控制導線點宜埋設在曲線五大樁上，一般長不小于60米，導線測量采用全站儀施測，左、右角各測兩測回，左、右角平均值之和與360.較差小于6”,邊長往返觀測各二測回，往返觀測平均值較差應小于7mm。

導線復核

區間隧道平面控制測量，擬通過設在地面上的測量孔（在貫通區間全長的三分之一、三分之二處、貫通前50－100m）投點復核，測量孔采用鉆機成孔。當隧道開挖至測量孔位置時，即利用通過測量孔投測下來的控制點復核洞內導線點，精確控制隧道中線。必要時可根據實際情況在需多設測量孔點復核。

3.3高程網建立

3.3.1 地上高程網建立

根據設計提供的水準控制點按二等水準測量要求進行復核，并且貫通聯測到相鄰標段所用的水準控制點上。復核結果在誤差范圍內且經平差后，再在結構四周按二等水準測量精度要求測設數個水準基點作為高程控制及變形沉降觀測用。水準基點的埋設要穩固可靠。

地下高程網建立

地下水準測量用三等水準測量方法和儀器施測，閉合差滿足限差要求。開挖至隧道全長的三分之一和三分之二處，貫通前50~100m，分別對地下水準按三等水準測量復核，確認成果正確或采用新成果，保障高程貫通精度。

3.4導線控制及高程控制限差

地上導線點的坐標互差不大于±12 mm

地下導線點的坐標互差在近井點附近不大于±16 mm,在貫通面附近不大于±25 mm

地上高程點高程的互差不大于±3 mm

地下高程點的互差不大于±5 mm

相鄰高程點的互差不大于±3 mm

經豎井懸吊鋼尺傳遞高程的互差不大于±3 mm

地下導線起始邊（基線邊）方位角的互差不大于±16 mm

導線邊的邊長互差不大于±8 mm。

對于影響隧道橫向貫通的施工誤差嚴格控制

4、結合實例

結合沈陽地鐵二號線一標段起—松區間施工情況及貫通誤差來說明三角聯系測量和鉆孔投點在地鐵暗挖施工中的簡單、精確和實用性。

4.1三角聯系測量和鉆孔投點實例

4.1.1三角聯系測量

由于沈陽地鐵二號線起—松區間為暗挖施工，對于施工前進方向的控制比較困難，因此利用豎井三角聯系測量開展工作（形式如圖一：聯系三角法定向示意圖）其成果詳見（表一沈陽地鐵二號線起—松區間三角聯系測量成果；表二：沈陽地鐵二號線起—松區間水準點投點成果

表一：沈陽地鐵二號線起—松區間三角聯系測量成果

表二：沈陽地鐵二號線起—松區間水準點投點成果

4.1.2鉆孔投點測量

由于施工進行一階段后有利于鉆孔投點，因此在這一階段進行了投點測量工作 （形式如圖二：鉆孔投點示意圖）其成果詳見（表三：沈陽地鐵二號線起—松區間鉆孔投點測量成果）

表三：沈陽地鐵二號線起—松區間鉆孔投點測量成果

結合上表數據成果進一步證實三角聯系測量和鉆孔投點的精度較高。

4.2貫通測量數據成果比較

根據投點成果進行隧道前進方向的控制，在地鐵二號線一標段起—松區間貫通測量中其縱向誤差最大為0.005mm；橫向誤差最大為0.008mm；高程誤差最大為0.0031mm。

5、結論

三角聯系測量配合鉆孔投點的方法在淺埋暗挖隧道施工中比較適用，操做比較簡單，精度也很高。因為每個鉆孔在施工中采取了保護措施，可以及時方便的對洞內控制點進行檢核。沈陽地鐵二號線一標起-松區間采用此方法進行控制，各貫通面貫通誤差均在10mm以內。

參考文獻

１、《地下鐵道、輕軋交通工程測量規范》GB50308

２、《工程測量規范》GB50026

３、《城市測量規范》GJJ8