基于某案例的地鐵盾構(gòu)施工測量技術(shù)研究

李開軍

摘 要：盾構(gòu)施工技術(shù)以其安全高效、可穿越復雜底層的特點，在地鐵、大型引水工程及城市市政建設中被廣泛采用。本文結(jié)合某地鐵標段盾構(gòu)區(qū)間施工測量方案和實際測量工作，從控制測量、聯(lián)系測量2個主要方面介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工的主要測量工作。根據(jù)文中介紹的技術(shù)和方法，成功完成了該地鐵標段盾構(gòu)測量任務，對其他地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測量工作有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地鐵 盾構(gòu) 施工 測量

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

1引言

盾構(gòu)施工技術(shù)以其安全高效、可穿越復雜底層的特點，在地鐵、大型引水工程及城市市政建設中被廣泛采用。與傳統(tǒng)地鐵施工方法（如明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等）相比，盾構(gòu)法的優(yōu)點是安全、速度快，不影響地面交通，不受氣候條件影響和適用于各種不同地層狀況，是加速發(fā)展城市地鐵的有效手段。盾構(gòu)施工采用的工藝不同于傳統(tǒng)施工方法，因此其測量手段與傳統(tǒng)測量手段既緊密聯(lián)系又有很多不同。盾構(gòu)法施工中所采用的有效合理的測量措施，是確保工程施工安全、高效的重要保障。

為適應城市建設快速發(fā)展的迫切需求，某地鐵標段設計里程總長為881. 449m。區(qū)間沿線主要為多層建筑物，地下管線較多，路面交通繁忙，地形起伏較大。本段區(qū)間隧道縱坡為單坡，最大坡度為22‰，最小平面曲線半徑約2000m，該標段選用盾構(gòu)區(qū)間施工法。本文以該標段盾構(gòu)區(qū)間施工中的相關(guān)測量技術(shù)為例，詳細介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測量的方法與技術(shù)，希望能為相關(guān)工程提供借鑒。

2 控制測量

2.1 地面平面控制測量

從地面向地下采用導線測量方法進行定向，垂直角應小于30b，定向邊中誤差應小于？8d。精密導線只有兩個方向時，按左右角觀測，左右角平均值之和與360b的較差小于4d。水平角觀測遇到長、短邊需要調(diào)焦時，應采用盤左長邊調(diào)焦，盤右長邊不調(diào)焦；盤右短邊調(diào)焦，盤左短邊不調(diào)焦的觀測順序觀測。每條導線邊應往返觀測各兩個測回，每測回間應重新照準目標，每測回3次讀數(shù)。測距時每測回3次讀數(shù)的較差小于3mm，測回間平均值的較差應小于3mm，往返平均值較差小于5mm。氣象數(shù)據(jù)每條邊在一端測定一次。本標段平面控制網(wǎng)分為3個導線網(wǎng)（如圖1所示），從DTI20—DTI10起始邊至DTI20—DTI10終止邊作為第1段導線網(wǎng)，以DTI20—DTI10起始邊至DTI11—DTI10終止邊作為第2段導線網(wǎng)，從DTI22—DTI10起始邊至DTI22—DTI10終止邊作為第3段導線網(wǎng)。

2.2地面高程控制測量

在本標段業(yè)主提供了11個精密水準點，并利用I065、I016兩個精密水準點構(gòu)成附合水準路線。在車站附近先做附合水準路線然后再做趨近水準，將高程傳遞到車站附近。水準測量均按二等水準測量作業(yè)指標執(zhí)行，每一測段的往測與返測分別在上午和下午進行施測（也可在夜間觀測）。

2.3 地下控制導線測量

地下控制導線分為施工控制導線和施工導線，施工控制導線由洞外聯(lián)系測量所確定的導線點直接延伸而來。地下導線是一條支導線，它指示盾構(gòu)推進方向，因此對精度要求很高。根據(jù)盾構(gòu)內(nèi)徑空間，選擇穩(wěn)固、位置適當?shù)牡胤浇⑹┕Ь€點，組成施工控制導線。觀測臺由鋼板焊接而成，采用強制對中裝置，利用螺栓固定在管片側(cè)壁上。施工控制導線隨隧道的掘進而延伸，盡量按等邊直伸導線布設，平均邊長約150m，特殊情況下導線邊長不得小于100m。曲線隧道施工控制導線埋設在曲線元素點上，邊長大于60m，測設精密應滿足導線測量技術(shù)要求。因盾構(gòu)隧道中的管片在一定范圍、一定時間內(nèi)總是處于動態(tài)的，因此在洞內(nèi)控制導線向前延伸時必須檢查后3個導線點的穩(wěn)定情況，如有較大變動，應再向后檢測直至滿足為止。然后應用穩(wěn)定的導線點重新測量移動的點，并用新坐標向前延伸，施工控制導線在隧道貫通前測量3次，測量時間與豎井定向同步。重合點重復測量的坐標值與原測量坐標值較差小于10mm時，采用逐次加權(quán)平均值作為施工控制導線延伸測量的起算值。

2.4 地下高程控制測量

盾構(gòu)進洞掘進后，將高程引至洞內(nèi)控制導線點上作為高程與平面共用控制點，測量時須滿足二等水準測量的技術(shù)要求。作為施工導線用的吊籃高程可由洞內(nèi)控制水準點用水準測量方法引測。地下控制水準測量應在隧道貫通前獨立進行3次，并與地面向地下傳遞高程同步。重復測量的高程點與原測點的高程較差應小于5mm，并應采用逐次水準測量的加權(quán)平均值作為下次控制水準測量的起算值。

3 聯(lián)系測量

3.1 高程傳遞

高程傳遞是采用鋼尺導入法，將地面水準點高程傳遞到地下的水準點。高程傳遞應獨立進行3次，并與豎井定向同步，互差應滿足限差要求。鋼尺導入法是傳統(tǒng)的豎井傳遞高程方法（如圖2所示）。將鋼尺懸掛在支架上，在尺的零端掛一重錘并垂于井下，其重量應為檢定時的拉力。地面高程按二等水準測量技術(shù)要求傳遞到近井水準點A，在地上和地下安置兩臺水準儀同時讀數(shù)，即地上、地下水準儀分別讀取A點水準尺讀數(shù)a和鋼尺讀數(shù)m及B點水準尺讀數(shù)b和鋼尺讀數(shù)n（獨立觀測3測回，每測回變動儀器高度），3個測回的高差應小于3mm。觀測時應量取地上地下的溫度，測定的高差應進行溫度改正和尺長改正。

按式（1）計算B的高程，即為盾構(gòu)始發(fā)及掘進的高程控制的依據(jù)

（1）

式中， 為鋼尺溫度改正數(shù)，即 ， 是地上、地下的平均溫度， 是鋼尺檢定時的溫度， 為鋼尺尺長改正數(shù)）， 為鋼尺膨脹系數(shù)，取0.000 012 5℃。

3.2豎井定向

豎井定向是為了統(tǒng)一地上、地下平面直角坐標系統(tǒng)。隧道貫通前的聯(lián)系測量工作不應少于3次，宜在隧道掘進到100m、300m以及距貫通面100～200m時，分別進行一次測量，目的是確定地下起始點和起始邊在地面坐標系統(tǒng)中的平面坐標和方位角。在隧道內(nèi)須建立支導線，起始邊的方位角誤差對隧道各導線點的影響隨各點與起始點的距離成正比增大。兩井定向法通過增大兩根鋼絲的距離來減小鋼絲的投向誤差，并提高起始邊的方位角精度。

兩井定向工作包括投點和連接測量兩部分（如圖3所示）。車站建成后，分別在車站兩端豎井處各投掛一根鋼絲，采用單荷重投影法，在每根鋼絲上下兩端適當位置上粘貼棱鏡片，分別為A、B和A、B。在車站附近的加密導線點上架設全站儀，測出兩根鋼絲到導線點的角度和距離，從而計算出A、B的坐標。注意投點時先在鋼絲上掛以較輕的荷重，徐徐將其下入井中，然后在井底換上作業(yè)重錘，放入盛有機油或阻尼液的桶內(nèi)，但不能與桶壁接觸。在車站底板適當位置上設置兩個比較穩(wěn)固、采用強制對中裝置的觀測臺，分別為1、2。井下連接的任務是測設導線A-12-B，目的是測定井下兩個導線點1、2的坐標和所構(gòu)成邊的方位角，此兩點即為盾構(gòu)始發(fā)及掘進的平面控制的依據(jù)。地面上測角和測距以及地下的導線測量均按精密導線測量的技術(shù)要求執(zhí)行。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合某地鐵標段盾構(gòu)區(qū)間施工測量方案和實際測量工作，從控制測量、聯(lián)系測量2個主要方面介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工的主要測量工作。根據(jù)文中介紹的技術(shù)和方法，成功完成了該地鐵標段盾構(gòu)測量任務，對其他地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測量工作有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1] 李勝新. 紅花套長江盾構(gòu)隧道測量技術(shù)[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù). 2004（03）

[2] 楊松林，劉維寧，王夢恕，黃方，崔年治. 自動全站儀隧道圍巖變形非接觸監(jiān)測及分析預報系統(tǒng)研究[J]. 鐵道學報. 2004（03）

[3] 秦長利. 提高盾構(gòu)施工測量精度的要點及方法[J]. 測繪通報. 2003（12）