窄小豎井長暗挖隧道施工測量線型控制研究

張 巍

西安市市政建設（集團）有限公司 陜西 西安 710054

一、工程概況

西安地鐵六號線TJSG-10標包含一站倆區間，我單位承建的科技六路站（不含）～科技二路站（不含）區間，南起科技六路北側，沿高新路布設，北接科技二路車站。起點里程YCK25+559.301，終點里程YCK26+753.400，左線長1195.913m、右線長1195.066m。

該區間設計路線正 穿西安市地裂帶f6、f'6地裂縫，地裂縫段處的左線長170.725m、右線長163.248m按設計要求均采用暗挖隧道設防。暗挖豎井設置在東側的人行道地面停車場內，由豎井經過橫通道進入正線開挖。

二、一井定向和陀螺定向精度分析

按照城市軌道交通工程測量規定，暗挖隧道需采用聯系測量方法將地面導線及高程傳遞至地下，經復核滿足規范要求才能利用控制測量成果指導開挖施工。通常情況下長隧道采用倆井定向聯系測量方法保證控制網精度。由于兩鋼絲間距離增大，減少了投點誤差引起的投向誤差，有利于提高地下導線的精度。

本工程六二區間暗挖段地處高新技術開發區商業繁華地段，沿線交通組織非常困難，無法在高新路暗挖段路面進行圍擋、鉆孔投點、懸掛鋼絲做倆井定向。豎井場內開口只有6m×5m，有效測量空間僅僅2m×3m。在地下橫通道中利用間距如此近的三根鋼絲將地面導線方位傳遞到作業深度達33m、長度達150m的暗挖隧道中，采用一井定向其投點投向誤差遠遠不能滿足規范要求。因此考慮采用“一井定向+陀螺定向”的方法建立地下控制網。主要思路如下：

1、利用豎井做常規一井定向聯系測量。

2、對聯系測量的地下控制邊進行陀螺方位校正。

① 在控制邊進行3測回定向測量，標定儀器常數；

② 在待定邊進行3測回定向測量；待定向邊的陀螺方位角測量每次應測三測回，測回間陀螺方位角較差應小于20″。隧道貫通前同一定向邊陀螺方位角測量應獨立進行三次，三次定向陀螺方位角較差應小于12″，三次定向陀螺方位角平均值中誤差為±8″。

③ 返回原控制邊進行3測回定向測量,以兩次控制邊測量結果檢驗儀器的穩定性和精度并最終確定儀器常數，確保陀螺定向成果準確可靠。

3、一井定向聯系測量精度分析。

網型：聯系三角形

總點數：11 已知點數：2 觀測值總數：28 方向數：14 測邊數：14先驗單位權中誤差：1.00 后驗單位權中誤差：0.08

由精度評析可以看出，采用如此窄小的豎井進行一井定向聯系測量，將地面導線傳遞至地下，坐標點位誤差較大，邊長方位中誤差及相對中誤差也較大，均不能滿足地下高精度控制網的需求，須對地下控制邊的方位重新進行陀螺校正。

4、 陀螺定向精度分析。

① 地面首次標定儀器常數，儀器常數實測結果如下：控制邊編號為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′32″、2 6 9°3 0′2 7″、2 6 9°3 0′2 5″；陀螺方位角均值為269°30′28″；任意兩邊互差依次為：5″、2″。

② 井下待測邊實測結果如下：待測邊編號為A8→A7，待測邊陀螺方位角分別為92°02′35″、92°02′35″、92°02′25″；陀螺方位角均值為92°02′31.67″；任意兩邊互差依次為：0″、10″。

③ 地面復測儀器常數：控制邊編號為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′30″、269°30′28″、269°30′27″；陀螺方位角均值為269°30′28.33″，任意兩邊互差依次為：2″、1″。

根據要求井下測量完畢后返回地面對常數進行復測并確定出儀器常數，復測結果如下：控制邊編號為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′28″、269°30′28.33″；陀螺方位角均值為：269°30′28.17″；任意兩邊互差為：0.33″。

經復測，兩次地面控制邊測量結果均值之差為0.33″，滿足陀螺定向限差要求。

由陀螺定向精度分析可以看出，控制邊陀螺方位角不受地形及外界因素影響，只與所在地經緯度高度及地心引力有關，標定的方位角滿足要求，補償子午線收斂角亦滿足規范要求。

最終采用經陀螺方位校正的地下控制邊方位角及坐標建立地下導線控制網。

三、暗挖隧道開挖線型的激光導向系統

由于暗挖隧道施工必須保證連續作業及時支護成型，井下人工測量控制實施存在以下特點：

1、在相對封閉的空間及惡劣的環境（灰塵厚、機械油煙大、能見度低、濕度溫度高）下，連續細部放樣及人工精密測量實施難度大；

2、CRD工法開挖的隧道，左右線八個導洞均無法通視，決定了人工控制測量必定耗時費力，開挖線型控制利用傳統人機操作已不現實；

3、六二區間暗挖段隧道在平面上為緩和曲線設計，縱剖面上為豎曲線設計，隧道開挖線型的控制精度、斷面成型的超欠挖精度要求每榀拱架、每米成型隧道均要實時控制。

四、成型初支全斷面檢測

開挖一定距離后（每隔10m），對已成型的隧道斷面進行檢測，通過檢測結果掌握隧道超欠挖情況、線路中心線偏移情況及隧道線型控制狀況。根據成果調整激光指向儀參數，校正線型數據，保證隧道斷面滿足規范及竣工驗收標準。

經三方檢測，隧道斷面超欠挖滿足要求，開挖線型控制良好，隧道嚴格按照線路中心線走向開挖，滿足規范要求。

五、結束語

經本工程實際檢驗，對于在窄小豎井長隧道的開挖線型控制采用“一井定向+陀螺定向”方法進行，由此方法得到的地下精密導線控制網，在隧道實際開挖中利用激光導向系統指導開挖，亦可獲得事半功倍的效果，實踐證明該套方法體系的準確性和可行性。