地鐵盾構區間施工測量技術研究

【摘 要】地鐵盾構區間的施工測量時確保隧道按照設計要求的軸線進行掘進并實現貫通的綜合技術。測量技術的應用，提高了隧道區間盾構施工的精度，有利于確保工程質量。本文對地鐵盾構區間施工測量技術進行探討。

【關鍵詞】地鐵；盾構區間；施工測量；測量技術

一、引言

隨著我國經濟的快速發展，城市軌道交通建設規模逐漸增大。地鐵建設成為各大城市緩解交通壓力，提升客運能力的重要渠道。地鐵施工過程中，盾構施工技術因具有安全高效、能夠穿越復雜地層的特點，被廣泛應用。

二、地下鐵道測量特點

1.地下鐵道工程浩大、投資大、工期長，一個城市地鐵建設要根據近期、遠期客流量先作總體規劃，分期建設。測量工作不僅要考慮全局，也要顧及局部，既要沿每條線路獨立布設控制網，又要在線路交叉處有一定數量控制點重合，以保證各相關線路準確銜接。

2.地鐵工程有嚴格限界規定，為降低工程成本，施工誤差裕量已很小，設計采用三維坐標解析法，所以對施工測量精度有較高的要求。

3. 測量內容多，與地面既有建筑結合緊密。各測量體和線路聯接密切，地上、地下測量工作要保證萬無一失，除了要進行施工放樣，貫通測量以外，還要進行變形監測等項工作。

4.限界裕量小，地鐵交通工程有嚴格的限量規定。為保證限界要求，對結構輪廓應考慮一定施工誤差作為裕量。從降低工程成本的原則出發，裕量較小，所以對施工測量精度要求較高。

5.地鐵位于城市，沿線高樓林立、車水馬龍、能見度差、隧道埋深淺，地表沉降變形等都會給地鐵施工測量工作帶來很大困難。

三、地鐵盾構區間施工測量技術

1.盾構機姿態測量原理

盾構機是一個近似圓柱的維體，在開始隧道掘進后不能直接測量其刀盤的中心坐標，只能間接推算。在盾構機殼體內選擇觀測點的位置非常重要，要求既要利于觀測，又要利于保護，且空間關系穩定。

2.盾構機始發測量

盾構機始發測量包括盾構機定位測量、反力架定位測量、盾構機姿態初始測量等。

（1）盾構機導軌定位測量。主要控制導軌的中線與設計隧道中線偏差不能超限、導軌的前后高程與設計高程不能超限、導軌下面是否堅實平整等。

（2）反力架定位測量。包括反力架的高度、俯仰度、偏航等，以及反力架下面是否堅實、平整。反力架的穩定性直接影響到盾構機始發掘進是否能正常按照設計方位進行。

（3）盾構機姿態初始測量。包括測量水平偏航、俯仰度、扭轉度。盾構機的水平偏航、俯仰度是用來判斷盾構機在以后掘進過程中是否在隧道設計中線上前進，扭轉度是用來判斷盾構機是否在容許范圍內發生扭轉。

3.盾構機姿態人工復測

在盾構施工過程中，為了保證導向系統的正確性和可靠性，在盾構機掘進一定長度或時間之后，應通過洞內的獨立導線獨立檢測盾構機的姿態，即進行盾構姿態的人工檢測。

（1）盾構機參考點測量。盾構機組裝時生產廠家已在盾體上布置了盾構姿態測量參考點，并精確測定了各參考點的三維坐標，盾體前參考點及后參考點實際上是虛擬的，并不存在。在進行盾構姿態人工檢測時可直接利用這些相關數據，測站位置選在盾構機第一節臺車的連接橋上，此處通視條件非常理想，便于架設全站儀，只要在連接橋上的中部焊上一個全站儀的連接螺栓就可以了。測量時應根據現場條件盡量使所選參考點之間的連線距離大一些，以保證計算精度，最好保證左、中、右各測量一兩個點，這樣可以提高測量計算的精度。

（2）盾構姿態計算。先把已知參考點的相對坐標（至少3個點）輸入至CAD文件中，再把每次所測相同編號參考點的三維絕對坐標輸入到同一個CAD文件，利用CAD里面的/對齊0命令，通過測量垂線在水平和垂直方向上的偏離值來求解盾構機 前后點的姿態。

4.盾構掘進測量

盾構開挖隧道是利用設置在盾構上的激光導向系統進行導向的。隧道施工測量則是采用地下施工控制導線點和施工水準控制點逐次重復測量成果的加權平均值作為起算數據。盾構法掘進隧道施工測量包括盾構井（室）測量、盾構拼裝測量、盾構姿態測量和襯砌環片測量。采用聯系測量方法將測量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。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。

5.地面控制測量檢測

（1）GPS控制網檢測

GPS控制網為地鐵的首級平面控制網，布設為沿地鐵方向的狹長的網狀圖形，一般埋設在高樓頂部，平均邊長約2公里。檢測時，應采用3臺以上雙頻GPS接收機（標稱精度為5mm+1ppm），采用靜態定位方法，按不低于GPS級網的精度進行檢測，檢測成果與原測成果之差應在允許范圍內，否則應補測或重測，得出正確的結論。因GPS網的作用極為重要，地鐵施工時間較長，城市建設對其破壞性較大，所以應經常檢查、補測以維護其完整性，全面對其檢測次數應不少于兩次。

（2）精密導線檢測

導線網起閉于GPS控制點，平均邊長400m，形成地鐵二級平面控制網，以方便地鐵施工。檢測時，應使用標稱精度不低于2″、2mm+2ppm的全站儀，檢測精度不低于原網精度。檢測時應根據設計的施工作業面和車站位置，增加必要的導線點，使得每個車站和作業口有不少于3個平面控制點。

因地鐵施工工期長，地鐵施工和城市建設對導線點的通視和穩定性影響較大，所以在施工期間要加強點位的保護、維護，對破壞的點位要及時增設。在施工期間，對導線網的全面檢測應不少于兩次。二等水準檢測地鐵施工的高程控制是由沿地鐵布設的二等水準網組成的，其平均1公里設一個二等水準點。檢測時，應注意引測到附近的高等級國家水準點，并在車站及作業口處增設1～2個二等水準點。

6. 自動導向系統人工復核

針對自動測量導向系統，要做好平時的盾構姿態復測工作，以防止自動導向系統受到施工的影響，而導致的測量偏差的出現，確保測量的準確性，在自動測量的基礎上，有計劃的進行人工復測，復測內容包括，對盾構姿態的復核，對測量臺的復核。采用人工實測標志點三維坐標，人工讀取坡度板的轉角和坡度，運用人工計算的方法，求盾構機的姿態參數，與此時刻的自動導線系統的數據進行比較。

7.竣工測量

隧道順利貫通后，為檢測成型隧道與設計軸線之間的偏差，以及為后續鋪軌、機電安裝等工程做好相應的準備工作。竣工測量的主要內容有：

（1）盾構隧道貫通后進行貫通誤差測量，貫通誤差測量是在接收井的貫通面設置貫通相遇點，利用接收井傳遞下來的地下控制點和指導貫通的地下控制點分別測定貫通相遇點三維坐標，貫通誤差歸化到線路縱向、橫向和高程的方向上。

（2）隧道貫通后進行貫通隧道內導線的附合路線測量，并重新平差作為以后測量依據。

（3）竣工測量內容包括隧道橫向偏差值、高程偏差值、水平直徑和豎直直徑等。

四、結束語

地鐵施工過程中，盾構法在地鐵隧道區間測量中具有自動導向系統支持，可以降低工作勞動強度，由于自動導向系統的施工導線必須有精密控制導線的支持，因此必須要確保施工導線的精密度，不斷修復系統，從而確保隧道的順利貫通。

【參考文獻】

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