如何做好地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測量分析

劉 軍（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

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如何做好地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測量分析

劉 軍
（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

摘 要：地下控制網(wǎng)是盾構(gòu)掘進(jìn)、管片施工、設(shè)備安裝等任務(wù)最基礎(chǔ)性的工作，建立和完善高精度控制網(wǎng)的重要性不言而喻。基于此，本文首先對測量人員與儀器設(shè)備進(jìn)行分析，對洞外控制網(wǎng)復(fù)測進(jìn)行研究，對聯(lián)系測量以及地下控制測量進(jìn)行探討，又提出盾構(gòu)施工測量方式，以期對于地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測量的提升，起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)；控制網(wǎng)；測量

一、測量人員與儀器設(shè)備

測試人員是做好測量工作的重中之重，測量設(shè)備當(dāng)然也很重要，但是如果沒有高素質(zhì)、責(zé)任心很強(qiáng)的工作人員使用，一旦產(chǎn)生測量事故，則再精良的設(shè)備也毫無意義。從另外一個角度分析，測量設(shè)備的精度稍微差些，利用正確的方法及技術(shù)，盡量降低系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的影響，最后得出的結(jié)果也符合要求，最多是工作效率降低。比如說，落后的儀器設(shè)備在貫通隧道方面發(fā)揮著重要作用。因此，筆者建議高素質(zhì)測量人員與精密測量設(shè)備一樣重要，二者相互結(jié)合，將會事半功倍。

1.1 測量人員

每一個工程項目必須要配備足夠的人員，首先要有獨立資料核算人員兩名，其他人等視具體情況而定。測量資料必須要有兩人以上進(jìn)行平行計算及復(fù)核，決不可讓制度流于表面，許多工程項目的人員配置存在不足的情況，資料與數(shù)據(jù)計算均由他人負(fù)責(zé)，為了應(yīng)付檢查而做了許多表面工作，而不是真正的復(fù)核計算。眾所周知，測量人員的素質(zhì)、責(zé)任心對于項目的重要性不言而喻，一個人做事具有其獨特的慣性思維，必須要由另外一個人進(jìn)行復(fù)核，才能確保不會出現(xiàn)事故。

1.2 儀器設(shè)備

控制測量必須要涉及到以下設(shè)備，包括GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀等，這些設(shè)備都是屬于強(qiáng)制檢測的范圍之內(nèi)，必須要在一定周期內(nèi)進(jìn)行檢查，確保無問題才可投入到使用中。對儀器鑒定來說，并非有合格證就可以投入使用，可能存在其他情況。針對檢定合格的GPS接收機(jī)，對其檢定結(jié)果不用進(jìn)行其他處理而直接應(yīng)用。針對檢定合格的水準(zhǔn)儀等，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行應(yīng)用，包括在站前后視距差進(jìn)行控制、測段前后視距累計差進(jìn)行控制等，在一定程度上消除了部分誤差，測量所得的外業(yè)數(shù)據(jù)無需進(jìn)行調(diào)整也可以滿足需求。對于檢定合格的全站儀、鋼尺與以上其他設(shè)備存在一定區(qū)別，必須要根據(jù)檢定結(jié)果的系數(shù)進(jìn)行稍微調(diào)整后才可得到正確的結(jié)果。一般來說，鋼尺應(yīng)用于豎井高程的測量，必須懸掛和檢定時一致的重錘，如果井深大于50m還可以用鋼尺自重張力進(jìn)行調(diào)整才可以獲取正確結(jié)果。

表1　水準(zhǔn)測量的關(guān)鍵指標(biāo)

表2　GPS控制網(wǎng)測量關(guān)鍵指標(biāo)

二、洞外控制網(wǎng)復(fù)測

洞外GPS、導(dǎo)線、控制網(wǎng)等才是地下控制測量的關(guān)鍵，其準(zhǔn)確性、精度會對最后隧道貫通誤差產(chǎn)生直接的影響，因此聯(lián)系測量與地下導(dǎo)線測量階段開始之前要先開始洞外控制外的復(fù)測，以此對控制點的穩(wěn)定性進(jìn)行確定，并判斷是不是達(dá)到了精度要求。因為規(guī)范中對于控制網(wǎng)復(fù)測及原本設(shè)計結(jié)果中較差限差并未進(jìn)行明確，具體規(guī)范可以參考表1、表2。

在規(guī)范中確定的技術(shù)指標(biāo)大多數(shù)情況指的是設(shè)計院建立和完善控制網(wǎng)必須要達(dá)到的要求標(biāo)準(zhǔn)，也可以說是在復(fù)測過程中本身需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，在復(fù)測成果和設(shè)計成果較差在一定范圍內(nèi)算合限，以此認(rèn)定設(shè)計院點穩(wěn)定。此外，在規(guī)范中實際上和高鐵測量規(guī)范有一定差別，并未做明確規(guī)定。對于前期各項指標(biāo)以及提報的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，復(fù)測結(jié)果體現(xiàn)在資料中的高程測量成果大體上按照1等于±6或者2等于±8，以此對設(shè)計數(shù)據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行判別，從而獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。GPS、導(dǎo)線的復(fù)測結(jié)果反而有些不準(zhǔn)確，較差的數(shù)值都可以表達(dá)為滿足規(guī)范要求。

三、聯(lián)系測量以及地下控制測量

聯(lián)系測量主要包含以下幾個方面的內(nèi)容，首先是地面進(jìn)井導(dǎo)線進(jìn)行測量，以及近井水準(zhǔn)進(jìn)行測量；利用豎井、斜井、平洞以及鉆孔的定向測量及傳遞高程進(jìn)行測量；還有就是地下近井導(dǎo)線測量及近井水準(zhǔn)進(jìn)行測量。實際上，地面、地下近井導(dǎo)線測量及近井水準(zhǔn)測量并未存在其他差別，根據(jù)導(dǎo)線及水準(zhǔn)測量方式實現(xiàn)。本文著重討論定向測量及傳遞高程測量等問題。

（1）聯(lián)系三角形定向測量

聯(lián)系三角形大多應(yīng)用于豎井定向，因為定向邊非常短，大多在幾米到十幾米范圍內(nèi)，而且測量過程中條件要求非常嚴(yán)格，必須要求聯(lián)系三角形的夾角、邊長比例符合相關(guān)條件。作業(yè)過程比較復(fù)雜而又繁瑣，最后得出的定向精度卻不是很理想，導(dǎo)致使用范圍存在很大的限制。

（2）投點定向測量

當(dāng)盾構(gòu)始發(fā)位于車站，以及條件允許可以在地面鉆孔，當(dāng)定向邊長大于60m時最常見的方法。如果選擇鋼絲投點的方式，定向測量的方法類似于無定導(dǎo)線傳遞坐標(biāo)；如果選擇投點儀投點，定向測量類似于一般精密導(dǎo)線傳遞坐標(biāo)，而且精度可以較好地控制，其測量條件和聯(lián)系三角形相比較來說比較寬松，而且定向邊長不短，測量所需的投入較少，這也是現(xiàn)階段施工企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的一種方法。

地下控制測量與地面精密導(dǎo)線實際上和水準(zhǔn)測量在根本上來說差別不大，選擇的作業(yè)方法也大體一致，在規(guī)范中也有非常細(xì)致的說明。筆者主要針對地下控制導(dǎo)線的特殊性進(jìn)行說明，包括以下幾點：

首先，地下導(dǎo)線的進(jìn)度要根據(jù)施工過程的進(jìn)度不斷推進(jìn)，而和地面控制網(wǎng)有明顯差別，并不是一次建成。

其次，地下導(dǎo)線實際上就是一條支導(dǎo)線，在導(dǎo)線的前端沒有已知點進(jìn)行約束，其誤差容易被成比例放射狀擴(kuò)大，為盡可能降低對點誤差及誤差積累，在洞內(nèi)導(dǎo)線點適合選擇強(qiáng)制對中標(biāo)志，邊長在通視條件下要盡量調(diào)大，平均175m時處于最佳長度，測量時尤其要注意對其進(jìn)行復(fù)核，已避免產(chǎn)生錯誤。

最后，如果隧道長度大于1500m，則除了上文提起的鉆孔投測坐標(biāo)點以及加測陀螺方位角，還必須要把控制導(dǎo)線進(jìn)行網(wǎng)狀布設(shè)，一方面能夠強(qiáng)化自身測量進(jìn)行檢核，另一方面能夠利用嚴(yán)密平差對測量成果質(zhì)量進(jìn)行改善。

四、盾構(gòu)施工測量

（1）始發(fā)前盾構(gòu)機(jī)最初始的位置及姿態(tài)對于準(zhǔn)確掘進(jìn)產(chǎn)生一定程度的影響，因此要準(zhǔn)確測定。針對具備導(dǎo)向系統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)，也必須要通過人工測量的方式實現(xiàn)檢核測量的過程，最后對自動導(dǎo)向系統(tǒng)的結(jié)果和人工測量結(jié)果進(jìn)行對比，二者結(jié)果一致才可以進(jìn)行下一步掘進(jìn)施工。

（2）應(yīng)用于自動導(dǎo)向系統(tǒng)掛籃上的控制點也必須要根據(jù)控制導(dǎo)線的測量方式進(jìn)行測設(shè)，避免出現(xiàn)直接測坐標(biāo)的方式。

（3）盾構(gòu)掘進(jìn)過程中必須要在一定的距離內(nèi)，利用人工測量的方式對盾構(gòu)姿態(tài)及襯砌環(huán)狀況開展檢核測量，最后對盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行修正和調(diào)整。

（4）最后，洞內(nèi)施工控制點及導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)用的控制點，在原則上是不允許使用暫時性轉(zhuǎn)點，防止出現(xiàn)轉(zhuǎn)點之上再有轉(zhuǎn)點的情況。

結(jié)語

總而言之，建立和完善高精度的地下控制網(wǎng)是確保地鐵盾構(gòu)區(qū)間根據(jù)規(guī)范完成隧道貫通的必要條件，其中所要求的高精度必須要結(jié)合測量人員、設(shè)備以及正確的測量方法，三者缺一不可，此外還需要有科學(xué)的管理復(fù)核制度，努力維護(hù)一個最佳的測量條件，避免出現(xiàn)測量失誤，促進(jìn)測量精度的提升。

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中圖分類號：U231

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