盾构法地铁隧道施工中的测量技术探讨李宾

盾构法地铁隧道施工中的测量技术探讨李宾

李宾

中交一公局桥隧工程有限公司河北保定071000

摘要：地铁工程的测量师建设和地下表面工程建筑的测量工作，主要是地下施工运营、地下勘察设计等各个阶段的测量工作。盾构隧道施工测量技术的任务就是在规定的时间之内和误差之内保证工程的正常进行，保证工程可以按照施工设计完成。本文主要根据地铁施工中盾构施工测量技术的特点，对盾构隧道施工测量技术做出一些简要的分析。

关键词：盾构隧道；控制测量；联系测量；贯通测量

1盾构隧道测量概述

隧道盾构法施工是以盾构在地下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。地下工程测量是指建设和运营地表下面工程建筑物需要进行的测量工作，包括地下工程勘察设计、施工和运营各个阶段的测量工作。地下工程测量的任务是保证线状工程在规定误差范围内正确贯通，保证面状工程按设计要求竣工。盾构法隧道工程施工，需要进行的测量工作主要包括以下几点。

（1）地面控制测量：在地面上建立平面和高程控制网；（2）联系测量：将地面上的坐标、方向和高程传到地下，建立地面地下统一坐标系统；（3）地下控制测量；包括地下平面和高程控制；（4）隧道施工测量：根据隧道设计进行放样，指导开挖及衬砌的中线和高程测量。

2.隧道贯通误差介绍

地下工程测量与地面工程测量相比，尽管测设方法有很多共同之处，但地下工程测量仍有其特殊性。线状地下工程逐步开挖、施工面狭窄、不同工段之间不能通视，因此，测量工作不能互相照应，不便组织检核，出了差错很难及时发现，整个测量工作的正确性只有到开挖工段间贯通后才能得以证明。可见侧量工作在地下工程建设中具有十分重要的作用，稍有疏忽必将造成无可挽回的损失。

盾构法隧道施工中，地面控制测量、联系测量、地下控制测量和细部放样的误差积累，将使开挖工作面的施工中线不能理想衔接，产生的错开现象称为贯通误差。贯通误差在线路中线方向的投影长度称为纵向贯通误差（简称纵向误差），在垂直于中线方向的投影长度称为横向贯通误差（简称横向误差），在高程方向的投影长度称为高程贯通误差（简称高程误差）。

纵向误差只影响隧道中线的长度，与工程质量关系不大，对隧道贯通没有多大影响；高程误差仅影响接轨点的平顺（边掘进边铺轨的隧道尤为突出）或隧道的坡度，要求较高，实践表明，应用一定的测量方法，容易达到所需的精度要求。

3地下控制测量

3.1地下导线测量

隧道施工过程中所进行的地下导线测量最好采用双支导线的形式向前传递，在双支导线的前面连接起来，构成附合导线的形式，以便平定测量精度。洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装牵制对中托架，测量起来方便且提高对中精度，同时减小对洞内运输的影响。导线点应满足必要的精度与一定的密度，为了减少两者在布设时的矛盾，通常采用分级布设的方法布设施工导线和施工控制导线，由于刚成型隧道内管片浮动比较厉害，有必要加强对洞内导线点的经常复测。

3.2地下水准测量

在隧道贯通之前，地下水准路线均为支水准路线，因而需采用往返观测和多次观测的方法进行检核；隧道施工中，地下水准线路随盾构掘进而增长。为检查地下水准点的稳定性，应定对水准点进行复测，将所测得的高差成果进行分析比较。根据分析的结果，若水准标志无变，则取所有高差的平均值作为高差成果，若出现水准标志变动，则取最近一次测量成果。

4盾构施工掘进测量

在盾构机推进施工过程中，必须随时掌握盾构机和管片的姿态，才能正确地控制盾构机沿着设计路线掘进。现场测量直接得到的是盾构机轴线上两点和管片中心的三维坐标，他们必须与隧道设计轴线（DTA）比较，才能得出实际偏差值。管片姿态测量包括管片中心的平面、高程偏离值和管片前沿里程等。为防止管环位移超限，我们首先是提高控制测量的精度，其次是提高导向系统的精度，最后就是通过每天的管环测量，实测出管环的位移趋势，采取措施尽量减小位移量。

5贯通测量

贯通精度设定：

地铁盾构区间隧道贯通误差主要来自以下几方面的测量工序：地面控制测量误差、联系测量误差、地下导线测量误差。对各阶段平面测量误差限值分配采用不等精度分配原则，并假设各项误差影响相互独立，取值如下：

则有mm于是可得=50/3.75=13.3mm，从而可以求得各道工序的测量中误差，即地面控制测量中误差为=13.3mm，联系测量中误差为=26.6mm，地下导线测量中误差为39.9mm。同理，对各阶段高程测量误差限值也采用不等精度分配，取值如下：=10mm，=10mm，=20mm，代入上式可得=24.5mm<25mm。

6盾构隧道测量步骤

6.1待测断面高程放样

高程放样是指按断面测量的要求，在待测断面相应里程处的隧道管片，放样出具体的位置，一般是与轨面高相隔一定高度的位置。盾构隧道施工过程中，外业采集数据时，先根据线路资料把待测断面中桩一一放样出来，标记清楚，并且记录下该点的实际高程。如果中桩放样不方便，就放样待测断面的边桩，同样标记清楚，并且记录下该点的实际高程和依照线路方向看该点与中桩的关系―主要是看在中桩的右侧还是左侧和距中桩的距离。

待测断面中桩或边桩放样完毕后，把全站仪搬到刚刚放样并标记的待测断面的中桩或边桩上去，对中调平，进入全站仪里的测量程序，首先输入工作名--最好以测量日期为文件名，这样便于内业处理时在电脑上迅速找到要处理的断面。

6.2全站仪测量三维坐标

断面点横距测量采用全站仪测量三维坐标法，将仪器置于隧道内的任一个控制导线点上，按一般坐标测量的方法分别测量出各个断面的左下、左中、左中、左上和右下、右中、右中、右上的三维坐标。只要通视良好，一次置站可以进行多个断面的测量，不需要每个断面都重新摆置仪器，效率明显提高。

6.3数据处理

测得断面各点的坐标后，用AUTOCAD作图法可求出各点到中线的横距L。但相对整个隧道断面测量工作，测量点可能有几千个，显然作图法的效率是非常低的，为此要用相应的计算机程序进行计算。

7贯通测量的施测

（1）中腰线的标定

为了加快隧道贯通的速度，可以用激光指向仪指示隧道的开挖方向。特别是采用机械化掘进设备，用固定在一定位置上的激光指向仪，配以装在掘进机上的光电接收靶，当掘进机向前推进中，如果方向偏离了指向仪发出的激光束，则光电接收靶会自动指出偏移方向及偏移值，为掘进机提供自动控制的信息。

（2）贯通后实际偏差的测定

1）贯通时水平面内的偏差的测定

①用经纬仪把两端隧道的中心线都延长到隧道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通隧道在水平内的实际偏差（见图1）。②将隧道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯通平面测量的精度。

2）贯通时竖直面内偏差的测定

①用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通接合面处的高差，其大小就是贯通在竖直面内的实际偏差。②用水准测量或经纬仪三角高程测量连测两端隧道中的已知高程控制点（水准点或经纬仪导线点），求出高程闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。

3）中腰线的调整

①将贯通相遇点两侧的中线点的连线方向标定出来，以代替原来中线作为隧道开挖方向的依据。②连接两侧腰线，按实际偏差和距离算出隧道坡度。

如其大于限制坡度6%，则按实际坡度调整延长腰线即可；如其小于限制坡度6%，则不需要调整中腰线。

（3）竣工测量

隧道贯通工程竣工后，为了检查其是否符合设计要求，并为其施工和运营管理提供基础信息，需要进行竣工测量。隧道的竣工测量主要包括净空断面测量、中线基桩和永久性水准点的测定及纵横断面的测绘。

结论：

地下控制测量的基础是地面控制，盾构隧道施工测量工作的关键就是地面控制。根据施工现场的情况，布置好现场的控制点，现场控制点主要包括高程控制和平面控制，在平面控制点和高程控制点设置好之后，将核实的坐标放映给施工现场。为了保证隧道工程的顺利实施，必须做好控制，保证盾构隧道施工测量技术在隧道施工中的正常使用，发挥盾构隧道施工测量技术在地铁施工中应有的作用。

参考文献：

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