地鐵盾構(gòu)施工測量技術(shù)

中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司 廣東廣州 510630

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展和改革開放的深入，廣州城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市交通問題突出，在高樓密集、道路擁擠的廣州解決交通問題，以安全、快捷、環(huán)保著稱的地鐵是首選。廣州地鐵建設(shè)取得重大的成功之一是盾構(gòu)技術(shù)的引用。廣州地鐵以修建地鐵一號線為契機(jī)，采取國際招標(biāo)的方式在軟土和復(fù)合地層中修建了地鐵隧道。尤其是廣州地區(qū)復(fù)合地層盾構(gòu)的成功實(shí)踐，結(jié)束了關(guān)于廣州地區(qū)修建隧道宜采用礦山法還是盾構(gòu)法的爭論。在一號線取得成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，廣州地鐵在其二、三、四、五號和廣佛線路大幅度采用盾構(gòu)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：平面控制；高程控制；聯(lián)系測量；導(dǎo)向系統(tǒng)

前言

地鐵是一個(gè)綜合體，建設(shè)一條高質(zhì)量的地鐵，是由多學(xué)科綜合技術(shù)構(gòu)成的，除了高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)、先進(jìn)的施工設(shè)備、工藝、材料外，主要還取決于施工的精度，所以有效合理的測量措施是實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工精度（橫向貫通≤±50mm，縱向貫通≤±25mm）的重要保證。

1.地鐵盾構(gòu)平面控制測量

1.1平面控制測量概述

地鐵施工領(lǐng)域里平面控制網(wǎng)分兩級布設(shè)，首級為GPS控制網(wǎng)，二級為精密導(dǎo)線網(wǎng)。施工前業(yè)主會提供一定數(shù)量的GPS點(diǎn)和精密導(dǎo)線點(diǎn)以滿足施工單位的需要。施工單位需要做的是在業(yè)主給定的平面控制點(diǎn)上加密地面精密導(dǎo)線點(diǎn)，然后是為了向洞內(nèi)投點(diǎn)定向而做聯(lián)系測量，最后是在洞內(nèi)為了保證隧道的掘進(jìn)而做施工控制導(dǎo)線測量。不管是地面精密導(dǎo)線還是洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線都是精密導(dǎo)線測量，雖然邊長不滿足四等導(dǎo)線的要求，但是基本上是采用四等導(dǎo)線的技術(shù)要求施測，其中具體技術(shù)要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》都有規(guī)定。

1.2地面平面控制測量

在業(yè)主交接樁后，施工單位要馬上對所交樁位進(jìn)行復(fù)測。業(yè)主交樁數(shù)量有限，不一定能很好地滿足施工的需要，所以經(jīng)常要在業(yè)主所交樁的基礎(chǔ)上加密精密導(dǎo)線點(diǎn)，以方便施工。特別是在始發(fā)井附近，一定要保證有足夠數(shù)量的控制點(diǎn)，不少于3個(gè)。其具體技術(shù)要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》都有規(guī)定。

1.3洞內(nèi)平面控制測量

洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線一般采用支導(dǎo)線的形式向里傳遞。但是支導(dǎo)線沒有檢核條件，很容易出錯(cuò)，所以最好采用雙支導(dǎo)線的形式向前傳遞。然后在雙支導(dǎo)線的前面連接起來，構(gòu)成附合導(dǎo)線的形式，以便平定測量精度。洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線一般采用在管片最大跨度附近安裝牽制對中托架，測量起來非常方便，且可以提高對中精度，還不影響洞內(nèi)運(yùn)輸。強(qiáng)制對中托架尺寸形狀要控制好，以便可以直接安裝在管片的螺栓上面，不需要電鉆打眼安裝。

2.高程控制測量

2.1高程控制測量概述

高程控制測量主要包括地面精密水準(zhǔn)測量和高程傳遞測量及洞內(nèi)精密水準(zhǔn)測量，在廣州地鐵領(lǐng)域里的精密水準(zhǔn)測量也就是城市二等水準(zhǔn)測量。不管是地面還是洞內(nèi)都采用的是城市二等水準(zhǔn)測量。其技術(shù)要求在《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》都有規(guī)定。

2.2 地面高程控制測量

地面水準(zhǔn)測量按城市二等水準(zhǔn)的要求施測。

2.3洞內(nèi)高程控制測量

洞內(nèi)由于軌道上鋼枕太多，軌道下的泥水經(jīng)常蓋到鋼枕上來了，立尺很不方便，用水準(zhǔn)儀配因鋼尺測量非常麻煩。而采用全站儀三角高程測高差的辦法傳遞高程就很方便。當(dāng)然此時(shí)一定要保證前后視的棱鏡高要不變，由于不需要量儀器高，而是通過測量前后兩個(gè)點(diǎn)的高差來傳遞高程，所以往返觀測取平均值精度可以滿足施工的需要。這在我們侖官區(qū)間左、右線都得到證實(shí)，侖官區(qū)間約1.5公里，高程貫通誤差左線是8㎜、右線都在11㎜左右。

3 聯(lián)系測量

3.1 定向測量

地鐵施工規(guī)定，在任何貫通面上，地下測量控制網(wǎng)的貫通中誤差，橫向不超過±50㎜，豎向不超過±25㎜。聯(lián)系測量主要有一井定向（聯(lián)系三角形定向）、兩井定向、鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向、導(dǎo)線定向四中方式，其中我們施工單位一般都沒有陀螺經(jīng)緯儀，所以很少采用鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向。用導(dǎo)線定向精度最好且最方便，但是用導(dǎo)線定向受始發(fā)井的長度和深度制約，一般也很少用。所以一般都采用一井定向（聯(lián)系三角形定向）或兩井定向，其中用兩井定向受地面及洞內(nèi)各種因素的制約要少，很方便，但是在同樣的始發(fā)井長度和深度的情況下最好采用一井定向（聯(lián)系三角形定向），這樣有利于提高井下定向的精度。這在我們侖大始發(fā)井的多次聯(lián)系測量中得到證實(shí)。雖然一井定向（聯(lián)系三角形定向）對場地要求較高，做起來也很麻煩，但是定向精度很有保證。聯(lián)系測量向洞內(nèi)投點(diǎn)時(shí)把點(diǎn)間距盡量拉大些，在始發(fā)井底板，最好投四個(gè)點(diǎn)，保證始發(fā)井兩端都各有兩個(gè)控制點(diǎn)。且盡量保證每次聯(lián)系測量投點(diǎn)時(shí)都投在這四個(gè)點(diǎn)上。以便取多次聯(lián)系測量的加權(quán)平均值做為最終的始發(fā)控制點(diǎn)坐標(biāo)。

3.2 高程傳遞測量

向洞內(nèi)傳遞高程一般采用懸掛鋼尺的方法，一定要注意加溫度和尺長改正，才能保證導(dǎo)入井下的水準(zhǔn)點(diǎn)的精度。如果有斜井或通道，也可以用水準(zhǔn)測量的方法向井下傳遞高程。如果全站儀的仰俯角不大的話還可以直接用全站儀三角高程測高差的辦法傳遞高程。

4盾構(gòu)掘進(jìn)測量 盾構(gòu)開挖隧道，利用盾構(gòu)上的激光導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向

4.1盾構(gòu)井（室）測量 采用聯(lián)系測量將控制點(diǎn)傳遞到盾構(gòu)井（室）中，并利用測量控制點(diǎn)測設(shè)出線路中線點(diǎn)和盾構(gòu)安裝時(shí)所需要的測量控制點(diǎn)。測設(shè)值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于3mm。

4.2盾構(gòu)拼裝測量

安裝盾構(gòu)導(dǎo)軌時(shí)，測設(shè)同一位置的導(dǎo)軌方向、坡度和高程與設(shè)計(jì)較差應(yīng)小于2mm。盾構(gòu)拼裝竣工后，進(jìn)行盾構(gòu)縱向軸線和徑向軸線測量，主要測量內(nèi)容包括刀口、機(jī)頭與盾尾連接點(diǎn)中心、盾尾之間的長度測量；盾構(gòu)外殼長度測量；盾構(gòu)刀口、盾尾和支承環(huán)的直徑測量。盾構(gòu)機(jī)與線路中線的平面偏離、高程偏離、縱向坡度、橫向旋轉(zhuǎn)和切口里程的測量，各項(xiàng)測量誤差應(yīng)滿足盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測量誤差技術(shù)要求

4.3盾構(gòu)姿態(tài)測量

測定盾構(gòu)機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)時(shí)，測量一個(gè)特征點(diǎn)和一個(gè)特征軸，選擇其切口中心為特征點(diǎn)，縱軸為特征軸。利用隧道施工控制導(dǎo)線測定盾構(gòu)縱向軸線的方位角，該方位角與盾構(gòu)本身方位角的較差為方位角改正值，并以此修正盾構(gòu)掘進(jìn)方向。

4.4襯砌環(huán)片測量

襯砌環(huán)片測量包括測量襯砌環(huán)的環(huán)中心偏差、環(huán)的橢圓度和環(huán)的姿態(tài)。襯砌環(huán)片不少于3～5環(huán)測量一次（每環(huán)為1.5m），測量時(shí)每環(huán)都測量，并測定待測環(huán)的前端面。相鄰襯砌環(huán)測量時(shí)重合測定2～3環(huán)片。環(huán)片平面和高程測量允許誤差為±15mm。盾構(gòu)測量資料整理后，及時(shí)報(bào)送盾構(gòu)操作人員。

4.5盾構(gòu)掘進(jìn)以SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)為主，輔以人工測量校核 利用盾構(gòu)上所帶的SLS-T自動激光隧道導(dǎo)向系統(tǒng)及圖像靶來完成隧道內(nèi)盾構(gòu)機(jī)位置、形態(tài)及管片位置等隧道內(nèi)的測量工作。SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)能夠全天候的動態(tài)顯示盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前位置相對于隧道設(shè)計(jì)軸線的位置偏差，主司機(jī)可根據(jù)顯示的偏差及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)，使得盾構(gòu)機(jī)能夠沿著正確的方向掘進(jìn)。為了確保導(dǎo)向系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、確保盾構(gòu)機(jī)能夠沿著正確的方向開挖，每周進(jìn)行2次人工測量復(fù)核。

5.結(jié)束語

由于盾構(gòu)機(jī)的導(dǎo)向系統(tǒng)必須有控制測量的支持才能運(yùn)作，所以控制測量還是盾構(gòu)隧道測量的基礎(chǔ)。為了保證隧道的順利貫通，我們首先要做好控制測量，然后就是保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正常運(yùn)行，定期對盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行人工檢測，保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正確可靠。加強(qiáng)管環(huán)姿態(tài)檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管環(huán)的位移趨勢，防止管環(huán)安裝侵限。加強(qiáng)管環(huán)姿態(tài)的檢測同時(shí)也是對導(dǎo)向系統(tǒng)的復(fù)核。由于筆者才疏學(xué)淺，文中難免有不周全之處，懇請各位提出批評與建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范首都規(guī)劃建設(shè)委員會辦公室，中國計(jì)劃出版社.2000年版