淺談地鐵盾構(gòu)施工測量控制要點(diǎn)

摘要：盾構(gòu)施工技術(shù)以其安全、高效、可穿越復(fù)雜地層的特點(diǎn)，在地鐵、引水工程、地下綜合管廊等工程中被廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的施工方法相比，盾構(gòu)法不僅安全、快速，而且不會對地面交通正常運(yùn)行造成不良影響。盾構(gòu)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。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)測量；陀螺定向；測量措施

引言

沈陽地鐵十號線長青橋站至渾南大道站區(qū)間工程，設(shè)計(jì)右線起訖里程K22+603.804～K24+221.120，全長1617.316m；左線起訖里程K22+603.804～K24+221.120，長鏈2.033，左線全長1619.349m。盾構(gòu)隧道需要穿越400m寬渾河，地質(zhì)條件復(fù)雜，同時選用的無鉸接泥水平衡盾構(gòu)機(jī)是沈陽地鐵十號線唯一泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，各種因素增加了本工程測量難度。本文主要以長青橋站至渾南大道站盾構(gòu)區(qū)間工程為例，簡要探討盾構(gòu)掘進(jìn)過程中盾構(gòu)測量控制要點(diǎn)。

1、控制測量

1.1地面控制測量

地面控制測量是建立合適的測量控制系統(tǒng)，提供可靠的地面控制點(diǎn)，為聯(lián)系測量提供起算依據(jù)，同時作為竣工測量的起算數(shù)據(jù)。地面測量控制網(wǎng)的點(diǎn)位由甲方負(fù)責(zé)提供，定期對甲方提供的GPS控制點(diǎn)、精密導(dǎo)線點(diǎn)及高程點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，建立地面導(dǎo)線控制網(wǎng)、地面高程控制網(wǎng)，精度符合要求后進(jìn)行近井點(diǎn)控制測量。

1.2地下控制測量

盾構(gòu)區(qū)間控制測量導(dǎo)線采用交叉雙導(dǎo)線的形式布設(shè)，觀測時采用交叉觀測，通過多余觀測相互檢核。隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)布設(shè)控制點(diǎn)，控制延伸測量時，檢核起算點(diǎn)穩(wěn)定性后雙支導(dǎo)線測設(shè)。高程測量采用二等水準(zhǔn)測量，并起算于地下近井水準(zhǔn)點(diǎn)。為方便施工每120m布設(shè)一個水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)測量與傳遞高程測量同步進(jìn)行，重復(fù)水準(zhǔn)點(diǎn)測量高程較差應(yīng)小于5mm，滿足要求時取其平均值作為控制點(diǎn)成果。

本區(qū)間通過加測陀螺方位角提高控制網(wǎng)精度。選用陀螺經(jīng)緯儀的標(biāo)稱精度不得低于15″，地面已知邊陀螺觀測站應(yīng)穩(wěn)定無干擾，通視良好的兩個地面控制點(diǎn)作為校準(zhǔn)方向。地下定向邊陀螺觀測時應(yīng)停止施工關(guān)閉設(shè)備，定向邊邊長以150m為宜，定向測量采用“地面已知邊一地下定向邊一地面已知邊”的測量程序。陀螺方位角測量每次應(yīng)測三測回，測回間陀螺方位角較差應(yīng)小于20″，測定儀器常數(shù)時應(yīng)進(jìn)行子午線收斂角改正。測定的陀螺儀常數(shù)平均值的較差應(yīng)小于15″，每次陀螺儀經(jīng)緯儀定向應(yīng)盡可能在當(dāng)天完成。

2、聯(lián)系測量

聯(lián)系測量是為了確定地下始發(fā)邊在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)和方位角。本工程區(qū)間全長大于1500m，根據(jù)現(xiàn)場情況采用兩井定向，隧道掘進(jìn)到約100m、300m、900m以及距貫通面100m～200m時進(jìn)行聯(lián)系測量。豎井中鋼絲選用φ0.3mm鋼絲，懸掛10kg重錘浸沒在阻尼液中。通過加長鋼絲距離、控制點(diǎn)選用強(qiáng)制對中墩，減小測量誤差。每次聯(lián)系測量獨(dú)立進(jìn)行三次，取三次平均值作為聯(lián)系測量成果。高程傳遞測量采用懸掛鋼尺法，將鋼尺懸掛在支架上，鋼尺上懸掛與鋼尺檢定時相同質(zhì)量的重錘，地上、地下兩臺水準(zhǔn)儀同時讀數(shù)，同時地下近井高程點(diǎn)不少于2個。高程傳遞獨(dú)立觀測三測回，測回間變動儀器高并記錄溫度，三測回測得地上、地下水準(zhǔn)點(diǎn)間的高差較差應(yīng)小于3mm。內(nèi)頁處理時進(jìn)行溫度、尺長改正。使用近井定向邊和地下近井高程點(diǎn)前，應(yīng)對定向邊之間和高程點(diǎn)之間進(jìn)行檢核，其不符值應(yīng)分別小于12″和2mm。聯(lián)系測量各次地下近井定向邊方位角較差應(yīng)小于16\"，地下高程點(diǎn)高程較差應(yīng)小于3mm，符合要求時，可取各次測量成果的平均值作為后續(xù)測量的起算數(shù)據(jù)指導(dǎo)隧道貫通。

3、盾構(gòu)施工測量

3.1盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測量

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測量包括洞門預(yù)埋鋼環(huán)復(fù)測、始發(fā)架測量、反力架測量、盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)測量等。

3.1.1洞門鋼環(huán)復(fù)測。洞門鋼環(huán)的安裝定位是在車站側(cè)墻施工過程中進(jìn)行的，安裝過程中使用的車站底板控制點(diǎn)定位，同時受安裝誤差、后期變形等影響，需要進(jìn)行洞門鋼環(huán)復(fù)測。進(jìn)行洞門鋼環(huán)復(fù)測時，必須使用盾構(gòu)始發(fā)邊控制點(diǎn)，以此控制盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)和接收時盾構(gòu)機(jī)的出洞姿態(tài)。

3.1.2始發(fā)架測量。主要控制導(dǎo)軌的中線和高程，本工程盾構(gòu)機(jī)無鉸接且盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后13.6m便進(jìn)入R600右轉(zhuǎn)曲線，且加固區(qū)長8m，考慮盾構(gòu)機(jī)加固區(qū)不宜糾偏，盾構(gòu)機(jī)盾尾隧道中線左偏20mm，以確保隧道成型質(zhì)量。導(dǎo)軌前后高程與設(shè)計(jì)一致。

3.1.3反力架測量。反力架為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)提供反力，反力架的姿態(tài)直接影響盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段推進(jìn)時的盾構(gòu)姿態(tài)。反力架定位測量可使用全站儀進(jìn)行測設(shè)，測設(shè)完成后應(yīng)進(jìn)行檢查測量，主要做到反力架與負(fù)環(huán)管片接觸的端面與盾構(gòu)機(jī)始發(fā)軸線垂直。

3.1.4盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)測量。通過懸掛垂球法測出盾首盾尾坐標(biāo)，盾構(gòu)機(jī)頂盾首盾尾位置測出高程，計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)盾首、盾尾三維空間坐標(biāo)，根據(jù)盾構(gòu)機(jī)內(nèi)對稱點(diǎn)測量三維坐標(biāo)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角。得到盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)水平偏航、垂直偏航、俯仰角、旋轉(zhuǎn)角等盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)。同時在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)布設(shè)13個標(biāo)志點(diǎn)，點(diǎn)的分布均勻有縱深，在測量盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)同時對標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.2盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)試與掘進(jìn)測量

力信導(dǎo)向系統(tǒng)（RMS-D）硬件主要是由徠卡TS15A全站儀、激光靶、工業(yè)電腦、控制盒、棱鏡及電臺等幾部分組成，在盾構(gòu)機(jī)上對硬件進(jìn)行組裝，通訊進(jìn)行調(diào)試。安裝全站儀吊籃，后視吊籃，測量出三維坐標(biāo)。計(jì)算隧道設(shè)計(jì)中線的坐標(biāo)、新建工程導(dǎo)入線路數(shù)據(jù)、盾構(gòu)機(jī)零位數(shù)據(jù)輸入（始發(fā)棱鏡坐標(biāo)、盾首盾尾坐標(biāo)、傾斜儀數(shù)據(jù)）、學(xué)習(xí)測量后導(dǎo)向系統(tǒng)正常運(yùn)行，按照導(dǎo)向系統(tǒng)顯示參數(shù)進(jìn)行推進(jìn)。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中可對各種參數(shù)進(jìn)行查詢和導(dǎo)出，定期對工程數(shù)據(jù)進(jìn)行備份防止數(shù)據(jù)丟失。

3.3盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工復(fù)核測量

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，為了保證導(dǎo)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)100m要進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)人工檢核。通過測設(shè)盾構(gòu)機(jī)內(nèi)安置的標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)，運(yùn)用盾構(gòu)姿態(tài)計(jì)算軟件，計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)檢核導(dǎo)向系統(tǒng)顯示姿態(tài)。標(biāo)志點(diǎn)測設(shè)最少三個，選點(diǎn)分布要廣。

3.4盾構(gòu)管片姿態(tài)測量

盾構(gòu)管片姿態(tài)測量采用橫尺法，計(jì)算出管片的水平偏差、垂直偏差。管片每天測量，每20環(huán)一個檢驗(yàn)批上報(bào)監(jiān)理。每次管片測量應(yīng)重疊5環(huán)，防止管片浮動。試驗(yàn)段推進(jìn)過程中收集盾構(gòu)管片姿態(tài)與盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)姿態(tài)數(shù)據(jù)，分析不同地質(zhì)管片浮動情況。

結(jié)束語

本文從控制測量、聯(lián)系測量和盾構(gòu)施工測量等幾個方面，介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工各階段的主要測量工作，并以聯(lián)系測量、施工測量為重點(diǎn)，介紹了盾構(gòu)測量的各項(xiàng)技術(shù)要求。通過施工測量的實(shí)踐，本盾構(gòu)區(qū)間高精度貫通，對其他地鐵盾構(gòu)測量工作有一定參考作用。

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