地铁盾构隧道贯通测量技术分析

地铁盾构隧道贯通测量技术分析

苏利

 中交隧道工程局有限公司北京盾构工程分公司 北京市 100102

摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，地铁工程的建设数量有所增加，在地铁隧道建设过程中，盾构技术是最为常用的施工方法，而保障盾构机能按照工程设计准确推进的重要一方面就是确保工程测量的精确度，而地铁在盾构隧道贯通中会涉及多个方面的测量。对此，本文将在对地铁贯通测量误差的来源及分配进行简单分析的基础上，对测量误差的控制进行简要分析。

关键词：盾构施工；隧道贯通；测量误差

引言

在城市地铁工程地建设过程中，盾构法施工是比较常见的施工方法，而为了保证盾构法施工的准确性，就需要有较高的测量精度，减少贯通误差，从而保证工程的质量。因此，本文对地铁盾构隧道贯通测量误差控制与实施进行研究具有一定的作用。

1盾构隧道测量概述

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。所有这些测量工作的作用是以下几个方面。(1)在地下标定出地下工程建筑物的设计中心线和高程,为开挖、衬砌和施工指定方向和位置；(2)保证在开挖面的掘进中,施工中线在平面和高程上按设计的要求正确贯通,保证开挖不超过规定的界线,保证所有建筑物在贯通前能正确地修建；3)保证设备的正确安装；(4)为设计和管理部门提供竣工测量资料等。盾构施工测量不仅要保障盾构机沿着隧道设计轴线运行,随时提供盾构机掘进的瞬时姿态,为盾构机操作人员提供盾构机姿态修正参数,同时还要对隧道衬砌环的安装质量进行测定。要保证盾构机从始发井经区间隧道准确进入接收井,必须以较高的精度实施盾构法隧道施工测量。

2隧道贯通测量误差的来源与控制分析

2.1隧道贯通测量误差的来源

在隧道测量过程中，对于使用中线法进行隧道贯通的施工，测量的时候要从两个测量方向向贯通面延伸到中线的位置，这两个方向需要各自定桩，然后测量两桩之间的距离，这个距离就是横向贯通误差；两个桩之间的距离之差就是纵向贯通误差（两个桩在测量完成之后需要拔除）。在进行测量的过程中，若贯通误差在±50mm之间浮动，那么其就能够达到有关的规定。但是，有关部门为了提高工程的质量，规定±50mm是贯通误差的极限要求，±25mm才是设计时的要求误差。在对地铁的施工工程进行分析后，我们认为以下几个测量工作是带来贯通测量误差的主要原因：第一，地面控制网的点位测量存在的误差；第二，盾构出洞处竖井联系测量误差；第三，盾构进洞处洞门中心坐标测量误差；第四，地下导线测量误差；第五，盾构姿态的定位测量误差。

2.2隧道贯通测量误差的控制

第一，地面控制测量。该测量主要是在地面上建立高程控制网和平面控制网，主要目的在于为地下的工程设计高程和中心线，以便为地下的施工提供位置方向。第二，联系测量。联系测量主要是将地面做标注的高程、方向等传递到地下，为地下施工建立较为全面统一的坐标系统。该测量的建立主要为了保证施工过程中，总的挖掘过程能够按照预先的设计进行，以免隧道开挖超过既定的范围。第三，地下控制测量。地下控制测量包括高程和地下平面两个部分，该测量的主要目的是为地下设备按照提供依据，保证安装顺利进行。第四，隧道施工测量。该测量是根据隧道的预先设计，对隧道开挖进行指导，其主要目的是为了给相关的管理和设计部门提供工程相关材料。在施工过程中，施工测量不仅要保证盾构机按照预先设计的轴线推进，同时，也应提供为盾构机以及操作人员的操作提供正确的参数，只有这样，才能保证整个工程的顺利推进。

3贯通测量的实施

第一，联系测量，在隧道施工到100～150m处、400～500m处、1500米处、2800米处、3000米处、3300米处在同一基线边上各进行一次联系测量，共测量精密导线及水准六次，取各次平均值做为隧道施工及贯通的基线(起始)方向。第二，风井控制网测量，通过联系测量投测点与地面控制网严密平差确定风井内部控制网，并在每次联系测量后更新坐标及高程。据此对始发的洞门进行精确放样。第三，区间盾构隧道控制测量洞内导线采用主副导线环的形式布设，因为不可能一次测完，只有掘进一段距离后才可以增设一个新点。在布设一个新点就需要进行测量，每掘进100～150m就要增设一个新点。为了防止错误和提高导线的精度，通常是每埋设一个新点后，都从导线的起点开始全面重复测量。

3贯通测量的施测

3.1中腰线的标定

中腰线的确定是完成隧道贯通的重要一步，对此，在施工之前，施工单位可以通过激光指示的方式开始隧道挖掘，尤其是在采用机械设备进行隧道挖掘时，采用位置固定的激光仪对挖掘的方向进行指示，盾构机上配备相应的光电接收靶，在掘进过程中，如果出现挖掘方向与指向仪发出的光束偏离的情况，激光的激光束就会有所显示，相应的信息就会由光电接收靶自动传递给盾构机中控室，这一方法，能够有效避免掘进过程中位置的偏移。

3.2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。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。

3.3贯通前的安全措施以及竣工测量

地铁盾构在贯通过程中，最后一次的贯通测量时应在保证两个方面工作面距离大于50m的前提下进行。更为接近的距离，20m条件下施工时，施工单位应预先向相关单位递交书面申请，相关部门对工程的安全施工检查合格方能够采取独头挖掘的方式实施挖掘。在地铁隧道贯穿工程完成时，施工单位应对中线基柱、纵断面的方面进行测绘，并做出详细的报告，以便相关部门对工程的设计、施工以及管理等进行审核检查。

结语

对于盾构隧道贯通测量技术而言，其技术准度要求较高，必须要利用有效的测量才能有效保证其施工效果。依据盾构隧道施工工法而进行施工，通过精准的贯通测量技术应用，尤其是对于隧道贯通误差的控制，是实现工程的技术要求与全面贯通的根本保证。

参考文献

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