地鐵盾構工程下穿松花江測量方案及實踐

熊飛 莫中生

摘 要：地鐵盾構工程測量方案的目的是使工程按照設計線路準確貫通，結合哈爾濱市軌道交通2號線一期工程太陽島站～人民廣場站區間隧道（下穿松花江）工程實例，討論測量方案及實施效果，并根據高寒地區下穿松花江盾構區間的施工特點總結經驗，提出建議。

關鍵詞：工程測量;盾構區間;過江隧道

中圖分類號：U452.13 文獻標識碼：A

0 引言

本文主要討論如何保證地面控制網、聯系測量及陀螺定向、地下導線的的精度及可靠性，根據貫通誤差預計和相關經驗選擇適當的時機進行相關測量工作。

1 工程概況

本區間總長度為1 902.652 m，設置1個聯通通道泵站、2個聯絡通道。隧道頂部覆土埋約深為10.9 m～24.0 m。本工點位于松花江河床、低漫灘地貌中，勘察期間勘察范圍內地表水深度最大約7.5 m，地表水水位變幅較大。根據地下水賦存條件，地下水類型主要為第四系孔隙水及微承壓水。

2 盾構區間測量工作計劃

（1）始發前對地面GPS控制點使用全站儀對邊角關系進行檢核。

（2）始發前15日完成始發聯系測量，采用兩井定向方法施測;同時建立地下控制網，固定地下控制邊。

（3）始發后根據盾構機掘進長度及時埋設洞內控制點，并于盾構推進至1 300環進行第四聯系測量及地下控制測量，并綜合四次地下控制測量成果進行比對、分析。

3 地面控制測量

根據哈爾濱測繪院提交的GPS點復測成果，為了進一步檢驗成果的可靠性，測量中心使用LeicaTS30（標稱精度0.5″，0.6+1 ppm）全站儀及配套棱鏡組對GPS點已知邊、角關系進行復核，最大差值為1.8″，夾角平均觀測值與GPS控制點坐標反算夾角之差應小于5″，滿足規范要求;外業觀測時氣壓溫度直接輸入儀器進行氣象改正，并對邊長進行投影改正。

4 盾構接收井洞門鋼環復核

測量中心將在盾構機距離到達人民廣場站100環前時對接收井洞門鋼環進行復核，根據復核數據分析鋼環變形情況，并及時反饋給施工方做出相應的盾構姿態調整，以保證盾構區間順利貫通。測量過程中使用LeicaTS16全站儀采用極坐標法按每50 cm間隔對洞門鋼環內邊緣三維坐標進行采集，采集過程中按照正倒鏡各觀測一測回，并取正倒鏡觀測數據平均值。根據采集完成的數據，擬合洞門中心，與設計位置進行比較，判定洞門中心及橢圓度是否滿足要求。

洞門環中心及鋼環橢圓度測量完成后，如果洞門環中心在允許誤差范圍內（平面20 mm、高程15 mm），則盾構區間按照原設計路線、坡度進行掘進。若洞門環中心施工位置超出允許誤差3倍（平面60 mm、高程45 mm）及以上，則采取以下方式之一施工：

（1）對偏移洞門環進行整改改準確位置。對洞門中心重新進行定位，根據合格的洞門中心對洞門環（橢圓度）進行整改（將影響部位進行鑿除），確保盾構機準確進洞時洞門環不影響盾構機到達。

（2）對存在偏移的洞門環不進行整改（保留現狀），調整盾構機掘進姿態，對準既有洞門環中心進行掘進，后期根據竣工測量成果進行調坡調線。

5 聯系測量

測量中心對太人盾構區間進行盾構始發定向測量，鑒于太陽島站施工現場條件，始發定向測量采用兩井定向測量方法。

（1）采用具有雙軸補償的全站儀。

（2）垂直角小于30°。

（3）儀器和覘牌安置采用強制對中和三聯腳架法。

（4）測回間檢查儀器和覘牌氣泡的偏離情況，必要時重新整平。

按照《城市軌道交通工程測量規范》GB/T 50308-2017規定，導線直接傳遞獨立進行兩次，根據測量成果與施工單位比較，地下定向邊方位角互差為0.3″，滿足相關規范技術要求。

根據盾構區間掘進長度，測量中心已獨立進行五次聯系測量，均采用兩井定向測量方法。綜合五次測量成果比較，各單次聯系測量成果均滿足規范精度要求及相關規范技術要求。

6 管片姿態檢測

測量中心根據盾構掘進長度，及時對區間隧道按曲線段每5環、直線段每10環進行管片姿態檢測。

采用TS30全站儀（0.5″，1+1 ppm），將全站儀置于檢驗過的洞內控制點采用管片尺配合小棱鏡測量方法，測量管片尺中心坐標并用小棱鏡測量成型管片底部高程通過道路測設大師軟件反算，與設計值進行比較。

目前已測管片1 575環（隧道以貫通共計1 584環），共檢測隧道中線點237環;檢測隧道中線底部229點，底部標高最大偏差處（1 280環）值為-98 mm;經分析，隧道管片中線最大偏差為97 mm（220環）。

7 貫通測量及貫通控制點聯測

7.1 隧道平面貫通測量

太～人區間隧道貫通后，采用坐標法進行平面貫通誤差測量。由于盾構區間洞內平面施工控制采用導線作為控制依據，則在貫通面中線附近釘一臨時點，由貫通面兩側導線分別測量該點坐標，該點的坐標閉合差分別投影至貫通面及與其垂直的方向上，即為橫向和縱向貫通誤差，方位角貫通誤差利用兩側控制點測定與貫通面相鄰的同一導線邊的方位角較差確定。

7.2 隧道高程貫通測量

隧道貫通后，應及時進行高程貫通測量。高程貫通測量采用的方法及對儀器的要求與地下高程控制測量相同。按相關規范對二等水準測量要求進行作業。求出高程貫通誤差，判斷貫通是否滿足≤±25 mm的要求。

7.3 貫通控制點聯測

區間隧道完工后，需要對區間控制點重新進行埋設，控制點布設于線路中線位置附近，距宜為160 m。與太陽島站、人民廣場站控制點進行聯測和平差，為竣工測量和鋪軌基標測量作好準備。

精度要求：導線和水準按照地下控制導線的要求進行。

施測要求：測量過程中盡可能聯測已保留的原測定控制點，主要聯測陀螺定向邊，以便保證精度。

8 竣工測量

太～人盾構區間現已施工完成為滿足鋪軌需要，需對左、右線竣工斷面進行測量。測量內容包括隧道橫向偏差值、高程偏差值、水平直徑、豎直直徑、橢圓度等，嚴格根據哈爾濱地鐵2號線竣工斷面測量要求。

9 測量方案實踐

根據聯系測量安排，測量中心及時進行地下控制測量，按照精密導線作業要求，利用車站聯系測量成果向洞內進行控制導線延伸，并組成雙導線。截止目前已完成五次地下控制測量;另外，使用陀螺儀（陀螺儀精度5″）對洞內控制邊TL880—Y14-1進行陀螺定向，陀螺定向后坐標方位角與第四次地下控制測量方位角互差為-8.3″。控制測量成果滿足規范精度要求及相關規范技術要求，取成果均值指導施工。

第一次：根據測量成果比較，控制點坐標最大互差為4.2 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-6″（限差12″），高程控制點YT最大較差為1.2 mm（限差5 mm）。

第二次：根據測量成果比較，控制點坐標最大互差為4.8 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-8″（限差12″），高程控制點XT2最大較差為-0.8 mm（限差5 mm）。

第三次：根據測量成果比較，控制點坐標最大互差為1.4 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-7″（限差12″），高程控制點XT4最大較差為3.1 mm（限差5 mm）。

第四次：根據測量成果比較，控制點坐標最大互差為2.8 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角比較最大互差為-5″（限差12″），高程控制點XT6最大較差為-1 mm（限差5 mm）。

第五次：根據測量成果比較，控制點坐標最大互差為0.9 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-4.5″（限差12″），高程控制點XT8最大較差為1.0 mm（限差5 mm）。

貫通誤差最終為平面25 mm，高程8 mm，滿足規范要求。從已完成中線、斷面凈空檢測成果分析，施工質量總體受控，線路中線、標高、結構凈空、斷面幾何尺寸基本滿足限界要求。

10 相關建議

（1）為確保隧道準確貫通，除需加強對地面控制點的檢核外，還要增加地下導線測回數及聯系測量次數。

（2）一般小于1 000 m的區間隧道，按照四次聯系測量能夠保證隧道正確貫通。大于1 000 m的區間隧道需采取增加豎井聯系測量次數，區間地下定向邊進行多次取平均值的方法，提高地下定向邊的方位角精度，并采用加測陀螺方位等手段來保證地下控制測量精度，確保區間貫通符合規范要求。

（3）優化地下控制網網型，采用邊角鎖方式向前延伸，增加地下控制網邊角檢核條件。

參考文獻：

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[2]毛云翔，廖鵬，第五江波.地鐵工程測量技術及應用探析[J].智能城市，2016（3）：150-151.