關于城市地鐵盾構施工測量技術

【摘要】針對在城市地鐵隧道建設中越來越常用的盾構掘進技術，結合項目實際情況，對其隧道盾構掘進施工過程中的施工測量進行深入分析，提出施工測量過程中需要注意的要點，旨在為類似項目的隧道盾構掘進施工測量提供技術參考，使施工測量發揮出應有的作用效果。

【關鍵詞】城市地鐵;地鐵盾構掘進;施工測量

如今，城市地鐵工程建設正快速發展，多數地鐵都采用盾構進行掘進。為保證盾構掘進施工質量，滿足設計和規范的要求，在施工中必須認真做好測量工作，為實際的盾構掘進提供可靠參考依據，防止偏差的產生。

1、項目概況

中鐵十四局集團有限公司承建的長株潭城際鐵路綜合Ⅱ標位于長沙市，線路自長沙站南端引出，跨人民中路后，以隧道方式穿京廣鐵路、東二環，于勞動東路下方設樹木嶺地下車站;出站后繼續以隧道方式沿樹木嶺路南行，至香樟路口設香樟路站，出站后線路沿圭塘河南行至圭塘，爾后下穿圭塘河繼續向南下穿湘府中路設湘府路地下車站，爾后下穿湖南省植物園和紅星村后于長沙汽車南站下方設汽車南站地下車站，出站后線路轉向西南沿老G107行進，過南繞城高速后線路出洞，隧道長12640m（含4座地下車站）建筑長12800m。

2、施工測量

2.1參數錄入與姿態復核

將盾構機拼裝好后，應對其自動導向系統實施各項參數的錄入，將參數錄入好后，對自動計算得出的線路坐標與通過人工計算得出的坐標實施對比，經對比確認無誤后，即可使用錄入的參數。盾構機掘進開始前，還要對其姿態作必要的復核，以廠家提供的參照點為依據，通過反算確定盾構機姿態，然后標示參照點，為掘進時的姿態動態復核提供方便。經檢查確認盾構機實際姿態與人工復核姿態完全相同時，才可以正式開始掘進。當盾構即將穿越構筑物時，應對洞內的導線及吊架控制點等進行嚴格檢查與校正[1]。

2.2系統移站

對自動導向系統進行移站之前，應先檢查確定洞內導線點是否穩定，每次移站都要做好檢查。經計算確定吊架上控制點以后，在自動導向系統中進行測站參數的設置，對移站之前和之后的盾構姿態進行核對，若姿態相差較大，已經超出限值，則應找出原因，并采用有效措施加以解決，然后才可繼續掘進。在每次移站過程中，都要認真填寫盾構姿態檢查記錄，同時要由現場管理人員進行簽認。

若全站儀激光束能沿垂直方向射入到激光靶屏幕上，則說明入射光有效，然而，在激光靶中，感光屏幕角度存在一定限制，其中，旋轉角為±40°，上下傾角為±5°，左右傾角為±15°?；诖?，激光全站儀所在位置和激光靶之間的距離不能過長，當為曲線段時，通常以50-80m為宜，當為直線段時，通常以120-200m為宜，具體數值可根據反射激光強度及激光斑點大小確定[2]。

2.3吊架控制點檢查

盾構開挖時，其刀盤開挖直徑往往比管片的外徑略大，此時會產生一定空隙，需通過壁后注漿來有效填充，但砂漿達到凝固需要一定的時間，加之掘進過程中產生的振動等因素，管片要達到穩定需很長時間。對此，對吊架控制點進行定期檢查是十分重要且必要的。

定期維護導向系統，保證系統能夠始終保持在正常運行狀態，使全站儀和目標棱鏡之間能夠正常通視，避免人員或者是其它物體對棱鏡造成遮擋。對數據傳輸電纜進行定期檢查，確保所有數據都能得以正常傳輸。在日常工作中，及時清除全站儀及棱鏡上的雜物與灰塵，使全站儀可以正常觀測。另外，還要做好托架與電纜線的實時巡視，防止刮擦及碰撞等問題的發生[3]。

盾構姿態測量時，各測量項目的允許誤差為：（1）靶平面方向偏差測量，其測量誤差不能超過±5mm;（2）靶平面高程偏差測量，其測量誤差不能超過±5mm;（3）靶平面里程偏差測量，其測量誤差不能超過±10mm;（4）兩條軸線之間的平面夾角測量，其測量誤差不能超過±1mm/m;（5）縱向坡度測量，其測量誤差不能超過±1mm/m;（6）橫向旋轉角測量，其測量誤差不能超過±1mm/m[4]。

盾構刀盤所在位置實測誤差根據以上要求考慮靶平面和刀盤中心之間的距離，刀盤所在位置的誤差可采用以下計算公式確定：

（1）

式（1）中， C表示刀盤所在位置的誤差，單位：mm;A表示靶平面所在位置的實際誤差，單位：mm;L表示靶平面和刀盤中心之間的里程差，單位：m;θ表示軸線夾角的實測誤差，單位：mm/m。

在采用自動導向系統進行檢查的基礎上，還應制定采用人工來測量確定盾構實際位置的方法，將其作為一個備用系統來使用。采用人工進行測量的過程中，起始數據可從目前已經保持在穩定狀態的控制點中選用，此外也可從系統已知數據當中選擇。需要注意的是，采用人工測量的方法時，需要認真檢查所有已知數據，其測量結果的誤差要控制在以上要求的 倍以內[5]。

按照一定時間間隔采用人工對盾構實際姿態予以測量，同時和導向系統給出的結果相比較，這兩者的誤差不能超過以上要求的 倍，若不滿足要求，則要以人工測量結果為依據對導向系統中所有原始數值實施修正。

2.4管片測量

將管片安裝好以后，應立即對其位置進行檢查和測量，此時進行的檢測實際上是對導向系統所給出的姿態進行的復核，能為同步注漿與二次注漿等提供可靠的指導和參考依據，若管片的偏差相對較大，則可通過對注漿壓力的適當調整來糾正偏差。對于檢測間隔，一般確定為每掘進10-15環進行一次，在每次測量過程中都要有3-5環的搭接。如果管片實際姿態和導向系統所提供的姿態存在很大差別，則要采用人工對全站儀及后視棱鏡實際坐標進行復測，確定盾構機的實際姿態，以此確定產生偏差的主要原因，以免隧道的實際軸線和設計要求的軸線存在太大偏差。如果連續兩個搭接環的實際偏差都很大，則要增加一定搭接環數，適當增加檢測頻率，將管片的實際姿態及時反饋至現場工作人員，采用如圖1、2所示的方法對反射片所在位置的三維坐標進行測量，再通過計算確定隧道中心實際坐標與設計要求的坐標，至此即可確定管片的姿態[6]。

結語：

綜上所述，在隧道盾構掘進施工中，必須嚴格按照超前策劃、方案先行、資源合理配置、勤測量、多監測、及時反饋測量信息等基本原則做好測量，以此為實際的盾構掘進施工提供參考指導，使隧道能夠安全且準確的實現貫通，將貫通誤差限制在3cm甚至更小的程度，同時使管片的線型定位達到要求。

參考文獻：

[1]紀萬坤，胡永利，靳羽西.貫通測量在濟南地鐵盾構施工中的應用[J].勘察科學技術，2019，11（02）：53-56+154.

[2]徐輝.城市地鐵盾構施工測量若干問題的探討[J].城市建設理論研究（電子版），2019，11（05）：17-18+111.

[3]劉慶年.城市地鐵施工測量技術與方法研究[J].南方農機，2017，48（04）：71-72.

[4]唐德平，張樹紅，楊文斌.城市地鐵盾構施工測量技術[J].水利水電施工，2016，10（05）：104-111+122.

[5]潘巍.地鐵盾構區間施工測量技術研究[J].科技展望，2015，25（08）：128-129+254.

[6]王建華，王玉振.后方交會法在地鐵盾構控制測量中的應用[J].都市快軌交通，2014，27（04）：97-100.

作者簡介：

李治國（ 1978.10-），男，主要從事工作工程測量方面。