解析地鐵盾構區(qū)間施工測量技術

徐文軍

（中國水利水電第七工程局有限公司 四川成都 610081）

解析地鐵盾構區(qū)間施工測量技術

徐文軍

（中國水利水電第七工程局有限公司 四川成都 610081）

交通堵塞已嚴重影響到我國城市發(fā)展，為了進一步緩解城市交通壓力，許多城市都開始著手于城市軌道交通建設，地鐵建設項目越來越多。本文結合實際案例，分析了地鐵盾構區(qū)間施工各環(huán)節(jié)使用的測量工作，尤其深入探討了盾構區(qū)間施工測量技術要點，以期能夠為相關施工活動提供一定參考，提高施工測量工作質量。

地鐵建設；盾構區(qū)間施工；施工測量；技術方法

引言

地鐵施工技術較多，例如明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等，這些施工技術在使用過程中，都會受外部因素影響而存在一定局限性，相比之下，盾構施工技術更具應用優(yōu)勢。該技術不受外界氣候及地質條件的影響，能夠穿透復雜地層，具有較廣的應用范圍，且操作安全、施工效率高，因而被廣泛應用到地鐵施工活動中來。與上述施工技術的施工工藝不同，盾構施工的測量手段具有一定的特殊性，所采用的測量措施更是確保施工安全、施工效率的重要保障。深圳市某地鐵工程標段總長為1970.527m，設計里程范圍為YDK15+325.04～YDK17+295.567，沿線均為填海區(qū)域、地下管線較少、地形起伏不大，下文將該段區(qū)作為實例，剖析了此段區(qū)盾構區(qū)間作業(yè)過程中的有關測量技術。

1 控制測量

1.1 地面平面控制測量

測量工作者采用導向測量方式由地表向地下加以測量，垂直角控制在30°以內，定向正負誤差控制在8″以內。觀測水平角時如果需要調焦，那么僅需盤左長邊調焦、盤右短邊調焦，然后再進行觀測。每條導線邊必須要來回觀測兩次，每次觀測需對準目標讀數三次，誤差需控制在3mm以內，測回間平均值誤差需低于3mm，往返平均值誤差低于5mm，本案例將平面控制網分成三個導線網。

1.2 地面高程控制測量

該項目案例共計設計了十一個精密水準點，I065和I016在車站周邊組成附和水準路線，之后設定趨近水準，把高程傳遞到車站周邊，在測量時參照二等水準測量施工標準，詳情見圖1所示。

圖1 精密水準路線

1.3 地下控制導線測量

地下控制導線有兩類：施工控制導線與施工導線，后者的精確度要求很高，因為需要用來標示盾構的推進方向。測量人員需要根據盾構的內徑大小來合理選定施工導線點，以便設置施工控制導線，施工控制導線平均邊長為150m，不得少于100m，測量儀器的精密度必須要高且滿足導線測量技術要求。由于盾構隧道的管片經常處于動態(tài)狀態(tài)，所以必須要認真檢查三個導線點的穩(wěn)定情況，導線點的穩(wěn)定性必須要滿足相關要求，之后再根據穩(wěn)定的導線點來重新測量移動的點，向前延伸導線，導線測量次數不得少于三次，測量時間與豎井定向同步。

1.4 地下高程控制測量

盾構到洞中施工以后，測量工作者應當把高程引至洞中控制導線點上，將其當做控制點。測量人員可以用洞內控制水準點用水準測量方法來引測吊籃高程。地下高程控制測量不得少于3次，重復測量的高程點與原測點的高程之間的誤差不得超過5mm。

2 聯系測量

2.1 高程傳遞

高程傳遞主要是利用豎井傳遞高程法將地面水準點高程傳遞到地下，此步驟應重復進行3次且與豎井定向同步進行，互差應滿足限差要求。測量人員將鋼尺懸掛在支架上，尺的零刻度端掛重錘并伸到井下，地上和地下兩臺水準儀同時讀數，此過程應重復三次，誤差需控制在3mm以內。

2.2 豎井定向

在貫通隧道過程中，測量人員可以在掘進至100m、300m及距貫通面100～200m時進行一次測量，這樣能夠使測量人員準確掌握地下起始點和起始邊在地面坐標系統中的平面坐標和方位角。豎井定向工作由投點和連接測量構成，本工程地鐵站建成后，分別在車站兩端豎井處掛一根鋼絲，鋼絲上下兩端粘貼棱鏡片，分別標志為A、B和a、b。測量人員將全站儀架設在車站附近的加密導線點上，分別測量出兩根鋼絲到導線點的角度及距離，然后準確標注出A、B的坐標。測量人員需要事先在地鐵站底板適當位置設置兩個觀測臺，這兩個觀測臺分別標號為1、2。井下連接主要是測設導線a-1、2-b，將1、2導線點作為盾構始發(fā)及掘進的平面控制的主要參考依據。

3 盾構機施工測量技術

3.1 盾構機始發(fā)測量

盾構機始發(fā)測量包括三個內容：①盾構機導軌位置測量。測量工作者在測量作業(yè)時，一定要保證導軌中線和預先設置的隧道中線差異在科學范疇內、導軌前后高程和預先設置高程不可高出設計范圍、保證導軌下側的平整。②反力架位置測量。測量工作者應當管控好反力架的高度、角度等，保障反力架的穩(wěn)定性。③盾構機姿態(tài)初始測量。測量工作者應當測量俯仰度、扭轉度和水平偏航度，來保證盾構機根據設計要求前進。

3.2 盾構機姿態(tài)人工復測

為了保證導向體系的精準性和穩(wěn)定性，測量工作者應當在盾構機前進有關長度后進行盾構姿態(tài)的人工檢測。首先，需要測量盾構機參考點。通常情況下，盾構機盾體上布置了21個盾構姿態(tài)測量參考點，其三維坐標都極為準確，在人力檢測時，應當全面運用此些數據信息。把全站儀架設置在盾構機首節(jié)臺車的連接橋上，并在中部焊上全站儀的連接螺栓，就可以保障全站儀的穩(wěn)定性了。在實際測量過程中，測量人員需要結合實際情況，盡可能拉長參考點之間的距離，這樣能夠進一步提高測量計算結果的準確性及精準度。測量人員要能夠熟練掌握盾構姿態(tài)計算方法，先將已知參考點的坐標輸入到系統中，然后在輸入測量點的絕對坐標，利用“對齊”命令來求解盾構機前后點的姿態(tài)。

3.3 SLS-T導向系統初始測量

SLS-T導向系統初始測量涉及的工作環(huán)節(jié)較多，下面將進行詳細介紹：①隧道設計中線坐標。測量人員只需將隧道的平面及高程曲線相關參數錄入到VMT軟件，便能夠直接得出隧道中線的三維坐標。②測量TCA托架及后視托架三維坐標。測量人員將全站儀架設在托架上，將后視棱鏡安裝在后視托架上。然后可直接將托架及后視托架中心位置的三維坐標作為控制盾構機姿態(tài)的起始數據。③設置VMT初始參數。該步驟也是利用計算機操作，測量人員將TCA中心位置的三維坐標及后視棱鏡的坐標、方位角輸入到計算機中，TCA定向完成后啟動計算機上的“advance”，然后再照準激光標靶測量其坐標和方位，以激光標靶的水平、豎直位置、俯仰角和滾動角。然后再利用計算機來模擬盾構機的準確位置，盾構機操作人員可以以此為依據來確保盾構機在設計路線上行駛。

3.4 盾構掘進測量

盾構機主要是靠激光導向系統來沿著設計路線準確開挖隧道的。而隧道施工測量則是根據地下施工控制導線點和施工水準控制點來準確設定相關起始數據。盾構法掘進隧道施工測量所涉及的環(huán)節(jié)較多，例如盾構井（室）測量、盾構拼裝測量、盾構姿態(tài)測量、襯砌環(huán)片測量等。測量人員可以先將測量控制點傳遞到盾構井（室）中以此來測設出線路中線點和盾構安裝所需要的測量控制點，誤差值需要控制在3mm以內。在安裝盾構導軌的過程中，測量人員必須要將導軌方向、坡度及高程的誤差值控制在2mm以內。在拼裝完盾構后，測量人員需要測量刀口、機頭與盾尾連接點中心、盾尾之間的長度；測量盾構外殼長度以及盾構刀口、盾尾和支承環(huán)的直徑，各項測量值的誤差范圍必須要滿足表1的要求。在測定盾構機姿態(tài)時，需要將切口中心作為特征點，縱軸作為特征軸，之后加以測量。最后依據作業(yè)控制導線來明確盾構縱向軸線的角度，以確保盾構機的掘進方向正確。

表1 各項測量誤差限差

3.5 襯砌環(huán)片測量

在量度襯砌環(huán)片的過程中，測量工作者能夠采用橫尺來量度襯砌環(huán)的橫向偏差和縱向偏差。在本地鐵工程案例中，管環(huán)的內徑為3.0m，測量人員可以根據實際使用需求用鋁合金來制作相應尺長的水平尺，然后將反射片粘貼到水平尺的正中央，測量人員依據管環(huán)、反射貼片和水平尺的大小便可以核算出管環(huán)中心和水平尺上面反射片核心的真正距離。在量測時，一定要保證水平尺保持水平，之后運用全站儀來量測反射貼片核心位置的三維坐標，從而精準核算出管環(huán)中心的三維坐標，測量人員可以重復幾次，以減少測量誤差。

4 結束語

綜上所述，盾構區(qū)間施工測量技術具有其獨特的先進性，因而被廣泛應用到城市軌道交通施工中來。通過本文對哈爾濱某地鐵工程盾構區(qū)間施工測量工作的分析，相信大家對各施工環(huán)節(jié)的主要測量方法有了一定程度的了解。此地鐵項目在施工測量方式的運用下順利完成建設，這對其他類似工程的施工測量工作也有一定的參考作用。相信在科學技術發(fā)展的推動下，盾構區(qū)間施工測量技術水平將進一步提升，能夠為更多的工程施工測量提供技術支持。

[1]張亞勇，薛新枝.地鐵盾構區(qū)間側穿建筑物施工控制技術[J].鐵道標準設計，2015（7）：111～115.

[2]劉三枝，高俊強.地鐵隧道地下控制導線測量布設方案對比分析[J].南京工業(yè)大學學報：自然科學版，2014（28）：56～58.

[3]羅三明，萬文妮，高培芝，等.盾構工程豎井聯系測量數據處理方法研究[J].大地測量與地球動力學，2014，27（5）：123～127.

[4]歐陽平，吳北平，劉建強，等.幾種盾構機姿態(tài)測量方法的精度比較[J].工程地球物理學報，2014（4）：304～309.

U231

A

1004-7344（2016）32-0173-02

2016-10-29

徐文軍（1979-），男，河北遷安人，工程師，本科，主要從事水電站、高鐵、地鐵等測繪方面工作。