兩井定向聯系測量在地鐵盾構隧道工程施工中的應用

摘 要：闡述兩井定向聯系測量在成都地鐵牧-高盾構隧道區間的應用，論述兩井定向聯系測量的理論原理、觀測過程、注意事項、計算方法及精度分析。聯系測量主要起地面控制測量聯系到地下控制測量的紐帶作用，聯系測量工作是盾構隧道工程施工不可缺少的一個重要環節，對地鐵盾構隧道施工起導向作用，聯系測量也對盾構隧道順利貫通及貫通精度估算起著關鍵作用，因此對聯系測量工作方法及控制指標等要求比較嚴格。結合現場實際聯系測量成果進行論述兩井定向在地鐵盾構隧道工程施工中的應用。

關鍵詞：地鐵；盾構隧道；兩井定向；聯系測量

中圖分類號：U455" " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）11-0088-03

1 兩井定向聯系測量理論原理論述

兩井定向聯系測量是在兩個豎井中分別懸掛1根直徑為0.3 mm的鋼絲，為了增加檢核條件，也可在豎井中可懸掛2根鋼絲。同時在地下隧道布設導線，地面上近井點通過與主控制網構成附合導線，然后通過地面近井點聯測鋼絲。對地下隧道部分，將已經布設好的地下導線和豎井中的鋼絲同時聯測，這樣在空間上形成一條附合導線，就可以將地面坐標系中的坐標與方向直接傳遞到地下，然后經過平差計算可求得地下導線各點的坐標以及導線邊的方位角[1]。

兩井定向聯系測量工作原理示意圖如圖1，A、B、C、D為地面起算控制點，B、C為近井點，01、02為懸掛在車站兩端頭井吊有重錘的高強鋼絲（一般要求鋼絲直徑不大于0.5 mm，重錘質量不小于10 kg）。鋼絲上貼有與所使用全站儀相匹配的測距反射片。將重錘浸入到油桶中，鋼絲在重力作用下穩定并保持鉛垂線方向。A1、A2為地下待求導線控制點。

2 兩井定向聯系測量實測案例論述

2.1 工程概況

本實測應用在成都地鐵19號線二期工程牧華路站-高峰站盾構區間。牧華路站-高峰站盾構區間右線起訖里程范圍YDK94+130.245～YDK95+651.150，盾構區間右線長度為1 520.905 m；盾構區間左線起訖里程范圍ZDK94+128.409～ZDK95+651.149，左線短鏈16.444 m，盾構區間左線長度為1 506.296 m。盾構區間隧道最大埋深約25 m，最小埋深10 m，最大曲線半徑1 550 m，最小曲線半徑1 300 m，最小坡度0‰，最大坡度9.97%。

2.2 兩井定向聯系測量精度控制標準

本次兩井定向聯系測量外業觀測根據《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308—2017）中的規定進行觀測及計算，主要控制指標符合表1、表2、表3、表4規定。

2.3 兩井定向聯系測量地面近井點控制測量線路

本次聯系測量采用兩井定向的方法進行施測。測量工序分為地面測量與地下隧道測量，分別在兩個井口做一個近井點（MHLZ12、MHLZ4），平面加密導線起始邊為D192064、D192066，經地面加密點MHLZ4（近井點）、MHLZ12（近井點）附合到D192068、D192069已知點，地面控制測量其路線為D192066→D192064 →MHLZ10→MHLZ1→MHLZ11→MHLZ4→GS2→MHLZ12→GS1→MHLZ5→ D192068→D192069。兩井定向聯系測量地面控制測量線路如圖2所示。地下隧道測量路線為2條，分別為GS1→MGZ2→MGZ4→GS2；GS1→MGZ1→ MGZ3→GS2。兩井定向聯系測量地下控制測量線路如圖3所示。

2.4 兩井定向聯系測量準備與觀測過程

在實際操作過程中，在吊裝盾構之前需要有大量的準備工作，最重要的是基于在現場條件的基礎上，用滑動支架在出土井、吊裝井對角部分各懸掛兩根直徑為0.3 mm的鋼絲。鋼絲上下需要貼徠卡專用反射貼片，并且要在下方各懸吊重10 kg的重錘。此時需要將重錘浸沒在阻尼液中，等到重錘在阻尼液中顯示穩定后，才可以進行觀測工作。該準備工作必不可少，對觀測結果也有直接的影響關系，故需認真對待，對重錘的穩定程度也要有準確的判斷。

兩井定向聯系測量地面近井點觀測采用三等導線觀測方法。測量儀器采用徠卡ts60型機器人全自動觀測，采用4測回進行觀測，水平角觀測采用左角、右角觀測，左、右角平均值之和與360°較差小于4″為合格，水平角觀測一測回內2C較差小于9″為合格。兩井定向聯系測量地下導線觀測同地面導線觀測方法相同。為更好提高導線成果，地面近井點觀測鋼絲與地下同條件同時觀測鋼絲，并獨立變化鋼絲位置3次，獨立分別觀測。導線最終成果取平均值，觀測精度及方法按照《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308—2017）中的要求進行實測。

2.5 兩井定向聯系測量成果與精度分析

外業聯系測量觀測完成后，收集觀測數據并整理，本次兩井定向聯系測量內業數據處理采用COSA科傻平差軟件進行平差計算，經實踐多次驗證該軟件性能可靠[2]。三次獨立觀測平差結果如表5。

兩井定向聯系測量內業數據平差后，統計本次兩井定向聯系測量成果質量，通過對比分析獨立觀測3次變化鋼絲位置所得導線精度都能滿足《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308—2017）中要求的各項控制指標，本次聯系測量成果精度分析統計表如表6。

3 影響兩井定向聯系測量精度的因素分析

3.1 測量儀器設備性能

兩井定向聯系測量實測前應對全站儀、基座及棱鏡等進行自檢與校核。進行導線測量時，應及時更改作業時相應的棱鏡模式及溫度氣壓。

3.2 懸吊鋼絲托架穩定性

懸掛鋼絲托架要具有一定的剛度，布設位置應在堅實穩定的基礎面上，懸掛支撐體系要穩定，以保證鋼絲懸掛10 kg重錘不變形。

3.3 觀測方法及外界環境影響

兩井定向聯系測量計算原理是通過觀測近井點與鋼絲之間的距離和角度，鋼絲直徑為0.3 mm，在全站儀測量時不容易觀測，所以要利用徠卡反光片進行精瞄準。在觀測角度時，一定要用十字絲豎絲卡鋼絲直到兩者重合，以避免人工粘貼反光片十字絲與鋼絲十字絲不重合帶來的誤差，測量距離時瞄準反光片十字絲進行觀測，進行兩井定向聯系測量時盡量選天氣晴朗無風天氣，減少視覺誤差及鋼絲晃動帶來的誤差。

3.4 兩端鋼絲曲折度影響

兩端鋼絲曲折度會帶來一定的誤差。聯系測量時應該在井上鋼絲支架滑輪下方大于1 m部位以及井下吊錘上方大于1 m部位粘貼徠卡反光片，針對以上兩處需用儀器照準垂線部位，避免鋼絲曲折帶來的觀測誤差。

3.5 采用多獨立觀測減少人為觀測誤差

在進行兩井定向聯系測量工作中，通過同條件、同方法的3次獨立定向測量，在互差不超過限差并滿足規范要求的條件下，在此基礎上取加權或算數平均值，這樣算出來的精度才會更加符合規范要求。

4 結束語

本文詳細闡述了兩井定向聯系測量的原理、觀測方法、數據處理及誤差分析，并結合現場實際測量數據進行闡述兩井定向聯系測量在盾構隧道中的應用，測量成果滿足規范要求，這種方法在大多數地鐵盾構隧道工程中得以廣泛推廣應用。

參考文獻

[1] 秘江峰.兩井定向聯系測量在地鐵盾構隧道施工中的應用[J].中文科技期刊數據庫.工程技術，2017（11）：101-102.

[2] GB/T 50308-2017城市軌道交通工程測量規范[S].中華人民共和國國家標準，2017.

收稿日期：2024-09-14

作者簡介：張海旺（1982—），男 ，黑龍江訥河人，本科，高級工程師，研究方向：水利水電工程。