暗挖車站盾構始發聯系測量實施方法的應用

□文 /閆威男

城市中的在建地鐵線路多半地面交通錯綜復雜、地下隧道工作環境惡劣，為提高施工速度、節省人力、減少地面道路占用時間和對地面建筑物的影響，目前在隧道區間長度較長、埋深較大的情況下，采用自動化程度高、一次成洞、不受氣候影響的盾構機進行盾構法施工成為較為普遍的方法；而進行盾構法聯系測量需要將地面控制點坐標通過聯系測量方法引測至暗挖隧道內，因此對引測至洞內的始發控制點精度提出了較高要求。本文介紹了沈陽地鐵中松盾構區間右線松花江街站暗挖車站盾構始發聯系測量方法，通過詳細的數據對比、精度分析，探討選擇最優方法進行盾構始發聯系測量的的重要性。

1 工程概況

松花江街站位于北塔橋與北塔街之間，沿崇山東路方向東西向設置，車站主體為暗挖雙層雙跨12 m島式站臺車站，標準段寬度為20.7 m。站臺中心處頂板覆土厚度為7.8 m，軌面標高為23.696 m，底板底標高為21.846 m。車站小里程端區間為中醫藥大學站—松花江街站區間，盾構法施工；車站大里程端區間為松花江街站—柳條湖站區間，礦山法施工。車站左線小里程設有14.95 m礦山區間，為盾構進站提供平移場地。

中醫藥大學站—松花江街站盾構區間右線全長1 234.533 m，松花江街站始發，在中醫藥大學站接收，線路基本位于崇山東路下方。區間隧道為標準單洞單線圓形斷面，盾構法施工，線間距12～15 m，覆土厚度9.8～17.8 m。

2 測量條件分析及實施方法

2.1 測量條件

松花江街站主體沿東西向設置，車站主體與崇山東路東一環高架橋平行設置，豎井、出入口、風道緊鄰橋樁施工，車站范圍內有8座橋墩受側穿影響，環境風險源等級為二級。

東一環高架橋為橋上6車道、橋下8車道的立體交通系統，作為連接沈陽五城區的交通主干道，在人們日常生活出行中起著不可或缺的作用。為了不阻斷交通，保證市民正常出行，車站主體采用暗挖法施工，中松區間右線盾構機由該站始發，為指引盾構機按設計路線準確始發，故對盾構始發聯系測量精度提出較高要求。

2.2 測量實施方法確定

松花江街車站采用暗挖法施工，工作環境差、工作面少而狹窄，不具備采用兩井定向測量方法將地面近井導線控制點直接引測至車站主體結構底板的條件。見圖1。

為盡可能提高測量精度，結合現場實際條件，制定了兩種測量方法進行始發聯系測量：兩井定向+投點定向測量和兩井定向+導線直接傳遞測量，第二種測量方法用以檢核。

圖1 現場作業

3 盾構始發測量具體實施過程

3.1 地面導線控制測量

為指導盾構機始發，首先要進行地面近井附合導線測量，在保證精度的情況下，才能將地面控制點坐標逐步引測至隧道內部。中松區間地面近井導線測量兩端分別以G綠洲賓館（GPS控制點）—D蘭亭賓館（精密導線控制點）和G醫大四院—D重型宿舍作為起算點，在地面布設近井附合導線，檢測GPS控制點和精密導線控制點的穩定性。見圖2。

圖2 中松區間地面近井附合導線

3.2 地下投點及盾構始發控制點測量

3.2.1 兩井定向+投點定向測量

為盡可能提高測量精度，結合現場實際條件，首先采用“兩井定向測量方法”將地面近井導線控制點引測至車站主體結構中板，在中板處采用“投點定向測量方法”[1]，架設垂準儀將引測至中板的點位坐標投測至底板。見圖3。

圖3 兩井定向+投點定向測量

3.2.2 兩井定向+導線直接傳遞測量

為檢核投點定向測量精度是否滿足指導施工，制定輔助測量方法：首先通過兩井定向測量將地面近井導線控制點坐標傳遞至中板，然后在車站底板處埋設強制對中裝置，再通過鋼絲將傳遞至中板的控制點坐標繼續引測至底板始發邊控制點SF1、SF2，即“導線直接傳遞測量方法”。見圖4。

圖4 兩井定向+導線直接傳遞測量

4 外業測量注意事項及精度提高措施

1）采用兩井定向測量方法時，兩井口距離應≮60 m[2]。

2）懸掛鋼絲進行洞內外聯系測量時，于觀測前確定鋼絲是否穩定；若測量過程中鋼絲晃動，必須重新掛上重錘待鋼絲穩定后，重新進行觀測[3]。

3）采用垂準儀利用施工豎井及鉆孔投點測量時，投測的兩點應相互通視，其間距應＞60 m。

4）架設鋼絲或鉛垂儀投點時，應獨立測量三次，各次間投點坐標分量互差應＜3 mm[4]。

5）導線測量采用具有雙軸補償的全站儀[5]，無雙軸補償時應進行豎軸傾斜改正；垂直角應＜30°；儀器和覘牌安置宜采用強制對中或三聯腳架法；測回間應檢查儀器和覘牌氣泡的偏離情況，偏離超限時應重新整平。

6）平面檢測按照精密導線要求進行作業，角度觀測四測回，邊長往返各測兩測回，觀測時進行溫度和氣壓改正[4]。

7）測量過程中隧道內停止施工，保證洞內通視條件良好，對測量工作影響最小，地面無明顯震動。

5 數據處理及精度分析

成果數據計算采用武漢大學的“科達普施”軟件包進行嚴密平差（無定向導線部分采用道路大師軟件進行復核計算）。

1）附合導線精度見表1。地面近井導線布設線路：G綠洲賓館—D蘭亭賓館→LS2→JJ3→JJ1→LS1→D重型宿舍—G醫大四院。導線直接傳遞測量附合導線布設線路：ZBX—ZBD→ZBZ→SF1→SF2→ZBX—ZBD。

表1 附合導線精度

2）無定向導線精度見表2。投點無定向導線布設線路：GS1-TD1-TD2-GS2。導線直接傳遞測量中板無定向導線布設線路：GS1-ZBD-ZBX-GS2。

表2 無定向導線精度 mm

3）坐標對比及投點控制邊長度檢核見表3和表4。

表3 投點及導線直傳坐標對比

表4 投點控制邊長度檢核對比 m

6 測量成果

1）根據表1可知，為進行中松區間右線盾構機始發測量所布設的地面近井附合導線和導線直接傳遞測量附合導線各項精度指標均滿足文獻[4]相關限差要求，控制點點位穩定，精度可靠，可用于地面及地下控制并指導下一步施工。

2）根據表2可知，投點無定向導線測量和導線直接傳遞中板無定向導線測量各項精度指標滿足文獻[4]的相關限差要求，坐標成果計算與采用道路大師軟件成果計算（檢核）一致。

3）根據表3和表4可知，采用投點定向測量和導線直接傳遞測量兩種測量方法計算的控制點坐標成果較差較小，△Xmax≤2.0 mm、△Ymax≤2.2 mm；投點控制邊長約為150 m，始發控制點邊長約為74 m，投點控制邊明顯長于導線直傳測量的始發控制邊。

綜上所述，本次采用的兩種測量方法所測得的洞內控制點坐標一致。經檢核，采用“兩井定向+投點定向測量”所測得的點位坐標數據準確，精度可靠，可以滿足指導盾構始發要求。

7 技術優勢

1）占用豎井時間短：導線控制點靠近豎井，便于直接進行投點定向測量，占用豎井時間短[1]。

2）測量方法簡單：投點精度較高[2]且隧道內設站數少，工作效率相對較高。

隨著測繪技術的發展，對城市建設中地鐵隧道測量的精度要求越來越高，但由于城市高速發展，地面建筑物復雜程度和密集程度也逐漸加重，從而導致地鐵隧道測量面對的施工環境也更加惡劣，對測量人員的技術水平要求也更高，因此在隧道環境條件允許情況下，應盡可能采用高精度測量方法進行盾構始發聯系測量，得到準確、可靠地始發控制點坐標，用以指導盾構機始發、掘進。