盾構隧道施工中監測技術的應用研究

馮玲軍

摘要：監測是隧道施工過程中的重要環節，對測量人員自身的專業素質、技術要求、儀器要求較為苛刻。文章分析了盾構隧道測量的要點和要求，研究了在盾構隧道測量過程中應注意的問題和相應的改進措施，為隧道監測技術應用提供參考。關鍵詞：隧道;測量技術;全站儀;盾構;監測

中圖分類號：U456.3 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.036

文章編號：1673-4874（2019）07-0117-02

0引言

隨著我國經濟的不斷發展，交通工程成為經濟的重要載體，與此同時作為交通工程的一部分，隧道的施工項目越來越多，其要求也在不斷提高。隧道施工是一種極為復雜和不可預見性較強的工程項目。為了確保工程安全有序地進行，通常需要在施工的全過程對項目進行及時監測。有效的監測數據可用于分辨隧道圍巖是否穩定、施工方法是否合理和及時發現施工安全隱患，以便提前做好應對措施，保證施工人員的生命安全，由此可見測量監測對于隧道施工是極其重要的。

1盾構隧道量測技術的概述

通常而言，針對盾構隧道的測量技術主要是為了確保地鐵施工能夠順利完成工期任務并達到質量標準。對采用盾構法開挖的隧道而言，往往有很多內容需要通過測量來完成，其中包含隧道施工量測、地下的控制量測和地面控制量測等內容。隧道施工量測主要是指隧道施工中的中線量測和高程量測兩大內容;地下的控制量測主要是指在地下空間建立平面量測網;地上平面量測實質上和地下平面量測的內容相似，就是在地上建立平面量測網（見下頁圖1）。盾構隧道量測主要針對在地鐵施工中的準線校準和高程校準，以保證地鐵隧道施工的方向和位置準確。隧道施工的開挖斷面在中心線上可保證在合理的設計要求下的開挖值，為地鐵隧道量測提供良好的數據支持和技術依托，確保工程合理有序地進行。然而隧道量測也有相關的要求，一般有以下幾點：（1）以中誤差為控制量測精度的標準，最大誤差應在中誤差兩倍值以內;（2）應經常對長隧道中通常設計的三角網和導線網進行校對，以保證基準點、水準點在合理的范圍以內;（3）做到定期復核隧道外的基準點和中線點，隧道內應使控制量測點與施工進度同步更新;（4）針對隧道內的施工量測應確保樁點的合理性與有效性，應確保水準點安裝位置牢固可靠不易損壞;（5）隧道內的量測精度、中線貫通誤差、隧道內導線測量角、量距的精準度和兩端洞口水準點的量測值應符合相關標準;（6）當隧道施工完成后應提交貫通誤差值的實測結果和相關的說明書。水準測量精度等級的劃分見表1。

2作業程序與技術要求

2.1隧道量測作業的基本程序

隧道施工的量測程序一般可分為以下幾個步驟進行：（1）需要作業人員對施工資料盡可能熟悉以確保整體把握量測內容;（2）選取合理的測量點進行測量，記錄數據并匯總處理;（3）對某些特別的測量值或存在問題的數值進行分析處理，及時進行信息反饋;（4）做出工程對策，資料歸檔。

2.2隧道量測點布置原則及頻率限定

隧道測量點的選取一般需要根據測量位置的不同做出靈活的對策，通常分為淺埋隧道地表沉降測量、拱頂下沉測量和特殊條件下的測量。

對于淺埋隧道地表發生沉降的測量布點應在隧道開挖前就進行布設，這些點應與隧道內的測量點在同一平面上。所布設的點之間應間距2～5m，中軸線上的點可根據情況適當加密以保證達到測量要求。對于拱頂下沉值的測量點的布置，其應與凈空變化值的測量點在同一斷面上，且要求在測點選取時對稱分布，注意測點不應布置在鋼架或脫空回填的位置，而應在拱頂周線附近。通常每個開挖的臺階上都應有測量凈空變化的測量點，此外還需在全斷面開挖處額外增加一個測量點。針對特殊條件下的測量工作，如較差的地質條件或復雜的施工環境，此時監控點要適當增加以控制測量精度使其符合要求，對于選測項目的測量斷面可優先設置測量點。

測量點監控的頻率通常按照規定進行。當然，對于某些特殊條件下的測量位置應加大監控頻率，以此提高測量精度保證施工安全進行。隧道在開挖后，需要對其進行地質描述和做必要的物理力學試驗，確保隧道的支護狀態和影響范圍符合設計要求。

2.3高程放樣與全站儀測量

在盾構隧道的測量過程中，高程放樣是指針對斷面放樣出具體位置，一般將位置選取在距離斷面一定距離的位置上。在進行相應數據采集的過程中通常要根據施工資料將測量的樁面放樣出來，并在圖紙上標記清楚高程值，同時記錄實際高程、路線方向和中樁的關系，其中最主要的是中樁的左右側與中樁的距離。當側面的和邊上的樁放樣結束之后，將放置在中樁和邊樁的全站儀調平，進入全站儀的測量中。在使用全站儀進行測量時，首先應在全站儀中輸入日期和相應的工作任務名稱，以方便后期的數據查找與分析。其次是設站，注意每個斷面只能有一個站名，在站名設置完成后分別輸入儀器高度、站點坐標，定向并將瞄準高度設置為零，把測量儀器轉到即將測量的斷面的線路方向進行測量工作。在測量的時候注意保持不動和方向垂直，直到整個斷面測量完成，見圖2。

全站儀三維坐標的測量通常是將全站儀放入隧道測量的一個控制導線上，依照坐標測量的一般方法依次在斷面的上下左右和左上、左下、右上、右下幾個部位設置測點來測量其三維坐標。若視野良好，儀器可測量多個斷面，而不需重新擺動儀器，同時測量的精度也會高很多。在得到測點的三維坐標之后可在設計圖中獲得測點與中線的距離。但是在整個斷面的測量中，測量點是多種多樣的，若由人工繪制效率低下，通常由計算機取而代之完成這一過程。

3測量數據分析與校核

在實地測量完成后，需要對采集的數據進行匯總處理。當前，由于計算機的發展與應用，這些工作通常由計算機來完成。采集的數據通過計算機程序處理后，可得到速率時間變化率曲線，而當這些曲線與目標要求不吻合時，程序會自動給出警報提示。此時需要工作人員及時分析原因，并做好匯報工作。

而數據的校核通常是采用先進的檢測儀器和優化的測量方案，對計算誤差進行校正，對較大的誤差進行處理，以減小觀測誤差對分析結果的影響，從而提高監測精度。數據校核通常包括外業測量結果的校核和內業處理結果的校核。外業的校核內容主要包括：對向觀測、往返觀測、閉合檢查和多種方法互相檢測等。內業處理結果的校核主要包括工作人員的重復計算校核等，主要目的還是為了盡可能減少測量誤差。

4結語

地鐵隧道施工在眾多土建項目中是較為復雜的一種，由于受到的影響因素較多，如施工環境的多變性和地形狀況的復雜性等，這些因素往往對施工進程的影響很大。為了保證工程質量和工程進度，對隧道施工進行監測控制是十分必要的。因為可通過監測來分辨隧道圍巖是否穩定、施工方法是否合理和及時發現施工安全隱患，可提前做好應對措施，保證施工人員的生命安全。本文主要分析了隧道施工監測的基本概念和要求，探討了在測量過程中應注意的問題，并給出了相應的建議，意在闡明隧道測量在隧道施工中的重要作用。總之，為了確保隧道施工項目的順利完成，必須做好監測和控制工作，發揮測量技術在隧道施工中的積極作用，保證隧道施工的順利進行。