盾构隧道施工测量

盾构隧道施工测量

在隧道工程中，施工测量的目的就是为了使得盾构隧道能够按照设计标准贯通。基于此，文章对盾构隧道的施工测量进行分析。隧道施工测量主要目的就是使盾构隧道按设计标准贯通。

标签：盾构隧道；施工测量；方法

1.工程概况

7203标承担车～上区间、上沙站、上～沙区间、沙尾站、沙～石区间、石厦站及石～皇區间（3站4区间）的施工工作。

2.施工测量实施

2.1地面控制点复测与加密

（1）地面控制测量。对本工程使用的业主委托北京城建设计院提交的的GPS点8个、精密导线点10个和高程控制点5个等均按照规范中的精度要求复测，并根据工程需求进行加密，将测量成果报监理工程师及业主批准后使用。

①引测近井导线点利用复测后成果书由公司精测队以最近的导线点为基点，采用边角三角形引测至少三个导线点至每个端头井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。

②引测近井水准点利用业主批准的水准网，以最近的精密水准点为基点，将水准点引

测至端头井附近并附合在地面精密水准点上，按国家二等精度施测。每端头井附近至少布设两个以上埋设稳定的水准点，以便相互校核。

（2）盾构始发井及站内投点联系测量。在施工过程中，需多次进行联系测量，包括盾构始发井的投点联系侧量及上沙站、上～沙区间、沙尾站、沙～石区间、石厦站及石～皇区间投点联系测量。

结合本工程的特点，盾构始发井站坐标方位、高程传递采用如下方法：

①定向测量。定向测量主要有联系三角形法（一井定向）、两井定向、铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、导线直接传递法、投点定向法等几种方式。用导线定向精度最好且最方便，但是用导线定向受始发井的长度和深度制约，一般也很少用。所以一般都采用联系三角形法（一井定向）或两井定向。

图1联系三角形法

图2二井定向

根据施工现场实际情况，我们采用的是两井定向的方法进行联系测量。与一井定向相比，由于两钢丝间的距离大大增加了，因而减少了投点误差引起的方向误差，有利于提高地下导线的精度。其次是外业测量简单，占用基坑的时间较短。两井定向时，利用地面上布设的近井点采用精密导线测量的方法测定两钢丝的平面坐标值。在基坑中，将已布设的地下导线与竖井中的钢丝联测，即可将地面坐标系中的坐标与方向传递到地下去，经计算求得地下导线各点的坐标与导线边的方位角。

②传递高程测量。向地下传递高程一般采用悬挂钢尺的方法，如图3所示，加温度和尺长改正，才能保证导入井下的水准点的精度。如果有斜井或通道，也可以用水准测量的方法向井下传递高程。如果全站仪的仰俯角不大（小于30°）的话还可以直接用光电测距三角高程的办法传递高程。经基坑传递高程采用悬吊钢尺，每次错动钢尺3～5cm，施测三次，高差较差不大于3㎜时，取平均值使用，当测深超过20m时，三次误差控制在±5㎜以内。

2.2地下控制测量

地下控制测量包括地下平面控制测量和地下高程控制测量。（1）地下平面控制测量。地下平面控制测量一般采用支导线的形式向里传递。但是支导线没有检核条件，很容易出错。我们采用主、副导线（双支导线）的方法，即在隧道中心偏1.5m位置附近用膨胀螺栓布设副导线点（与水准共点），在管片拱腰位置安装强制对中托架布置强制对中主导线点。主、副导线每前进一段交叉一次。每一个新的施工控制点由2条路线传算坐标。当检核无误，最后取平均值作为新点的测点数据。盾构施工控制测量最大特点是所有的导线点和水准点均处运动状态（即由于控制点均布设在管片上，而管片不是稳定的），所以盾构施工测量中导线的后延伸测量和水准点的复测显得尤为重要，不定期地多对隧道内的控制点进行复测。（2）地下高程控制测量。地下高程控制测量采用二等水准测量方法施测，如图4所示。隧道掘进过程中，需临时传递高程时，宜采用不测仪器高和觇标高的中间设站式三角高程的办法传递高程。注意的是前后视采用同一根棱镜杆，镜高要不变。

2.3盾构掘进施工测量

主要包括托架测量（移站测量）、管片测量、人工姿态复核等。此项工作主要就是为了保证我们VMT导向系统的正常运行，为隧道掘进提供准确的方向。

（1）托架测量（移站测量）。a.导向系统需要2个托架，一个托架安置全站仪、一个托架安置后视棱镜，托架是固定在管片右上方的位置（和导向系统激光靶同向）。托架坐标是导线系统的基准，直接关系到导向系统显示盾构机掘进姿态的准确与否。为保证托架坐标的准确性，定期对托架坐标进行复测，通常情况下，每搬两次站或者掘进距离超过150米时，就要检查托架的坐标。测量的方法和精度，应符合精密导线网测量要求。当盾构推进了足够远的距离后，全站仪所发出的激光已经不足以在激光标靶感光面上获得偏角数据，这时候就需要将全站仪以及后视棱镜前移至新的基座。另外，在曲线隧道中掘进的时候，随着盾构的偏转，激光与激光标靶的夹角不断增大，可能超出偏航角测量的最大限值，甚至于标靶被隧道边壁所遮挡，全站仪无法照准，这个时候也需要移动全站仪来重新对准标靶。移动全站仪之前，需要在新基座上安装棱镜，通过全站仪测量新基座的坐标值，然后将全站仪安装在新基座上，后视棱镜也相应前移，与此同时更新全站仪与后视点的坐标参数。这一过程称之为移站。

（2）管片测量。由于在盾构掘进过程中，刚拼装的管片还没有来得及注入双液浆加固，因此还不稳定，经常发生管片位移现象。有时位移量很大，特别是上浮，位移量大常常引起管片限界超限。因为地铁施工中规定，拼装好的管片允许最大限界值是±10㎝。为了防止管片的侵限，我们首先是提高控制测量的精度外，其次是提高导线系统的精度，最后就是通过每天的管片测量，实测出管片的位移趋势，采取措施尽量减小位移量。当然，管片测量还起到复核导向系统的作用。管片测量的方法为：根据管片的内径是2.7米，采用铝合金制作一铝合金尺，铝合金尺长3.6米（可根据实际情况调整长度）。在铝合金尺正，贴上一个反射贴片。根据管片、铝合金尺、反射贴片的尺寸，就可以计算出实际上的管片中心与铝合金尺上反射贴片中心的高差。测量时，每环都测量，并测定待测环的前端面。首先用水平尺把铝合金尺精确整平，然后用全站仪测量出铝合金尺上反射贴片中心的三维坐标，就可以推算出实际的管环中心的三维坐标。每次管片测量时，应重叠2～3环，这样就可以消除测错的可能。

3.4贯通测量和中线调整

（1）贯通误差测。盾构到达一个区间后，联测地面上、井下导线网、水准网，并进行平差，为盾构到达提供具有一定精度和密度的导线点与水准点。利用贯通面两端平面和高程控制点进行贯通误差测量。贯通误差测量应包括隧道的纵向、横向以及高程贯通误差测量。a.根据两侧控制导线测定的贯通面上同一临时点的坐标闭合差确定，也可利用两端中线延伸在贯通面上同一里程处各自临时点的间距确定，求得横向贯通误差和纵向贯通误差。b.由贯通面两端控制水准点测定贯通面附近同一水准点的高程较差确定，其较差即为竖向贯通误差。（2）地下控制网平差和中线调整。隧道贯通后，地下导线则由支导线经与另一端基线边联测成为附合导线，水准导线也变成了附合水准，当闭合差不超过限差规定时，进行平差计算。按导线点平差后的坐标值调整线路中线点，改点后再进行中线点的检测，直线夹角不符值鉴土6’’，曲线上折角互差`土7”，高程要用平差后的成果作为净空断面测量，调整中线起始数据。

结束语

在地铁盾构施工测量中，需要综合考虑各方面的因素，采用合适的测量方式，从而保证测量的精确性。

参考文献：

[1]吕宏权.浅析地铁盾构隧道的施工测量[J].隧道建设，2005，05：65-67+75.

[2]阮庆松，周传波，阮越兴，阮明清.地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究[J].安全与环境工程，2012，05：150-1.

[3]边大勇，卢小平，李永强，张光胜.地铁盾构区间施工测量技术研究[J].测绘通报，2011，04：51-55.