如何做好地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測(cè)量分析

劉 軍（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

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如何做好地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測(cè)量分析

劉 軍
（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

摘 要：地下控制網(wǎng)是盾構(gòu)掘進(jìn)、管片施工、設(shè)備安裝等任務(wù)最基礎(chǔ)性的工作，建立和完善高精度控制網(wǎng)的重要性不言而喻?；诖耍疚氖紫葘?duì)測(cè)量人員與儀器設(shè)備進(jìn)行分析，對(duì)洞外控制網(wǎng)復(fù)測(cè)進(jìn)行研究，對(duì)聯(lián)系測(cè)量以及地下控制測(cè)量進(jìn)行探討，又提出盾構(gòu)施工測(cè)量方式，以期對(duì)于地鐵盾構(gòu)洞內(nèi)控制測(cè)量的提升，起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)；控制網(wǎng)；測(cè)量

一、測(cè)量人員與儀器設(shè)備

測(cè)試人員是做好測(cè)量工作的重中之重，測(cè)量設(shè)備當(dāng)然也很重要，但是如果沒(méi)有高素質(zhì)、責(zé)任心很強(qiáng)的工作人員使用，一旦產(chǎn)生測(cè)量事故，則再精良的設(shè)備也毫無(wú)意義。從另外一個(gè)角度分析，測(cè)量設(shè)備的精度稍微差些，利用正確的方法及技術(shù)，盡量降低系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的影響，最后得出的結(jié)果也符合要求，最多是工作效率降低。比如說(shuō)，落后的儀器設(shè)備在貫通隧道方面發(fā)揮著重要作用。因此，筆者建議高素質(zhì)測(cè)量人員與精密測(cè)量設(shè)備一樣重要，二者相互結(jié)合，將會(huì)事半功倍。

1.1 測(cè)量人員

每一個(gè)工程項(xiàng)目必須要配備足夠的人員，首先要有獨(dú)立資料核算人員兩名，其他人等視具體情況而定。測(cè)量資料必須要有兩人以上進(jìn)行平行計(jì)算及復(fù)核，決不可讓制度流于表面，許多工程項(xiàng)目的人員配置存在不足的情況，資料與數(shù)據(jù)計(jì)算均由他人負(fù)責(zé)，為了應(yīng)付檢查而做了許多表面工作，而不是真正的復(fù)核計(jì)算。眾所周知，測(cè)量人員的素質(zhì)、責(zé)任心對(duì)于項(xiàng)目的重要性不言而喻，一個(gè)人做事具有其獨(dú)特的慣性思維，必須要由另外一個(gè)人進(jìn)行復(fù)核，才能確保不會(huì)出現(xiàn)事故。

1.2 儀器設(shè)備

控制測(cè)量必須要涉及到以下設(shè)備，包括GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀等，這些設(shè)備都是屬于強(qiáng)制檢測(cè)的范圍之內(nèi)，必須要在一定周期內(nèi)進(jìn)行檢查，確保無(wú)問(wèn)題才可投入到使用中。對(duì)儀器鑒定來(lái)說(shuō)，并非有合格證就可以投入使用，可能存在其他情況。針對(duì)檢定合格的GPS接收機(jī)，對(duì)其檢定結(jié)果不用進(jìn)行其他處理而直接應(yīng)用。針對(duì)檢定合格的水準(zhǔn)儀等，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行應(yīng)用，包括在站前后視距差進(jìn)行控制、測(cè)段前后視距累計(jì)差進(jìn)行控制等，在一定程度上消除了部分誤差，測(cè)量所得的外業(yè)數(shù)據(jù)無(wú)需進(jìn)行調(diào)整也可以滿(mǎn)足需求。對(duì)于檢定合格的全站儀、鋼尺與以上其他設(shè)備存在一定區(qū)別，必須要根據(jù)檢定結(jié)果的系數(shù)進(jìn)行稍微調(diào)整后才可得到正確的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，鋼尺應(yīng)用于豎井高程的測(cè)量，必須懸掛和檢定時(shí)一致的重錘，如果井深大于50m還可以用鋼尺自重張力進(jìn)行調(diào)整才可以獲取正確結(jié)果。

表1　水準(zhǔn)測(cè)量的關(guān)鍵指標(biāo)

表2　GPS控制網(wǎng)測(cè)量關(guān)鍵指標(biāo)

二、洞外控制網(wǎng)復(fù)測(cè)

洞外GPS、導(dǎo)線(xiàn)、控制網(wǎng)等才是地下控制測(cè)量的關(guān)鍵，其準(zhǔn)確性、精度會(huì)對(duì)最后隧道貫通誤差產(chǎn)生直接的影響，因此聯(lián)系測(cè)量與地下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量階段開(kāi)始之前要先開(kāi)始洞外控制外的復(fù)測(cè)，以此對(duì)控制點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行確定，并判斷是不是達(dá)到了精度要求。因?yàn)橐?guī)范中對(duì)于控制網(wǎng)復(fù)測(cè)及原本設(shè)計(jì)結(jié)果中較差限差并未進(jìn)行明確，具體規(guī)范可以參考表1、表2。

在規(guī)范中確定的技術(shù)指標(biāo)大多數(shù)情況指的是設(shè)計(jì)院建立和完善控制網(wǎng)必須要達(dá)到的要求標(biāo)準(zhǔn)，也可以說(shuō)是在復(fù)測(cè)過(guò)程中本身需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，在復(fù)測(cè)成果和設(shè)計(jì)成果較差在一定范圍內(nèi)算合限，以此認(rèn)定設(shè)計(jì)院點(diǎn)穩(wěn)定。此外，在規(guī)范中實(shí)際上和高鐵測(cè)量規(guī)范有一定差別，并未做明確規(guī)定。對(duì)于前期各項(xiàng)指標(biāo)以及提報(bào)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，復(fù)測(cè)結(jié)果體現(xiàn)在資料中的高程測(cè)量成果大體上按照1等于±6或者2等于±8，以此對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行判別，從而獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。GPS、導(dǎo)線(xiàn)的復(fù)測(cè)結(jié)果反而有些不準(zhǔn)確，較差的數(shù)值都可以表達(dá)為滿(mǎn)足規(guī)范要求。

三、聯(lián)系測(cè)量以及地下控制測(cè)量

聯(lián)系測(cè)量主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容，首先是地面進(jìn)井導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，以及近井水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量；利用豎井、斜井、平洞以及鉆孔的定向測(cè)量及傳遞高程進(jìn)行測(cè)量；還有就是地下近井導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量及近井水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際上，地面、地下近井導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量及近井水準(zhǔn)測(cè)量并未存在其他差別，根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)及水準(zhǔn)測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)。本文著重討論定向測(cè)量及傳遞高程測(cè)量等問(wèn)題。

（1）聯(lián)系三角形定向測(cè)量

聯(lián)系三角形大多應(yīng)用于豎井定向，因?yàn)槎ㄏ蜻叿浅６?，大多在幾米到十幾米范圍?nèi)，而且測(cè)量過(guò)程中條件要求非常嚴(yán)格，必須要求聯(lián)系三角形的夾角、邊長(zhǎng)比例符合相關(guān)條件。作業(yè)過(guò)程比較復(fù)雜而又繁瑣，最后得出的定向精度卻不是很理想，導(dǎo)致使用范圍存在很大的限制。

（2）投點(diǎn)定向測(cè)量

當(dāng)盾構(gòu)始發(fā)位于車(chē)站，以及條件允許可以在地面鉆孔，當(dāng)定向邊長(zhǎng)大于60m時(shí)最常見(jiàn)的方法。如果選擇鋼絲投點(diǎn)的方式，定向測(cè)量的方法類(lèi)似于無(wú)定導(dǎo)線(xiàn)傳遞坐標(biāo)；如果選擇投點(diǎn)儀投點(diǎn)，定向測(cè)量類(lèi)似于一般精密導(dǎo)線(xiàn)傳遞坐標(biāo)，而且精度可以較好地控制，其測(cè)量條件和聯(lián)系三角形相比較來(lái)說(shuō)比較寬松，而且定向邊長(zhǎng)不短，測(cè)量所需的投入較少，這也是現(xiàn)階段施工企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的一種方法。

地下控制測(cè)量與地面精密導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際上和水準(zhǔn)測(cè)量在根本上來(lái)說(shuō)差別不大，選擇的作業(yè)方法也大體一致，在規(guī)范中也有非常細(xì)致的說(shuō)明。筆者主要針對(duì)地下控制導(dǎo)線(xiàn)的特殊性進(jìn)行說(shuō)明，包括以下幾點(diǎn)：

首先，地下導(dǎo)線(xiàn)的進(jìn)度要根據(jù)施工過(guò)程的進(jìn)度不斷推進(jìn)，而和地面控制網(wǎng)有明顯差別，并不是一次建成。

其次，地下導(dǎo)線(xiàn)實(shí)際上就是一條支導(dǎo)線(xiàn)，在導(dǎo)線(xiàn)的前端沒(méi)有已知點(diǎn)進(jìn)行約束，其誤差容易被成比例放射狀擴(kuò)大，為盡可能降低對(duì)點(diǎn)誤差及誤差積累，在洞內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)適合選擇強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志，邊長(zhǎng)在通視條件下要盡量調(diào)大，平均175m時(shí)處于最佳長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)尤其要注意對(duì)其進(jìn)行復(fù)核，已避免產(chǎn)生錯(cuò)誤。

最后，如果隧道長(zhǎng)度大于1500m，則除了上文提起的鉆孔投測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)以及加測(cè)陀螺方位角，還必須要把控制導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)狀布設(shè)，一方面能夠強(qiáng)化自身測(cè)量進(jìn)行檢核，另一方面能夠利用嚴(yán)密平差對(duì)測(cè)量成果質(zhì)量進(jìn)行改善。

四、盾構(gòu)施工測(cè)量

（1）始發(fā)前盾構(gòu)機(jī)最初始的位置及姿態(tài)對(duì)于準(zhǔn)確掘進(jìn)產(chǎn)生一定程度的影響，因此要準(zhǔn)確測(cè)定。針對(duì)具備導(dǎo)向系統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)，也必須要通過(guò)人工測(cè)量的方式實(shí)現(xiàn)檢核測(cè)量的過(guò)程，最后對(duì)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的結(jié)果和人工測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，二者結(jié)果一致才可以進(jìn)行下一步掘進(jìn)施工。

（2）應(yīng)用于自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)掛籃上的控制點(diǎn)也必須要根據(jù)控制導(dǎo)線(xiàn)的測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)設(shè)，避免出現(xiàn)直接測(cè)坐標(biāo)的方式。

（3）盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中必須要在一定的距離內(nèi)，利用人工測(cè)量的方式對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)及襯砌環(huán)狀況開(kāi)展檢核測(cè)量，最后對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行修正和調(diào)整。

（4）最后，洞內(nèi)施工控制點(diǎn)及導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)用的控制點(diǎn)，在原則上是不允許使用暫時(shí)性轉(zhuǎn)點(diǎn)，防止出現(xiàn)轉(zhuǎn)點(diǎn)之上再有轉(zhuǎn)點(diǎn)的情況。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，建立和完善高精度的地下控制網(wǎng)是確保地鐵盾構(gòu)區(qū)間根據(jù)規(guī)范完成隧道貫通的必要條件，其中所要求的高精度必須要結(jié)合測(cè)量人員、設(shè)備以及正確的測(cè)量方法，三者缺一不可，此外還需要有科學(xué)的管理復(fù)核制度，努力維護(hù)一個(gè)最佳的測(cè)量條件，避免出現(xiàn)測(cè)量失誤，促進(jìn)測(cè)量精度的提升。

參考文獻(xiàn)

［1］李昊勇，張武榮，洪源.地鐵區(qū)間下穿既有鐵路盾構(gòu)法施工技術(shù)［J］.安徽建筑，2015（1）：32.

［2］徐濤，王凱，蔣玉龍.地鐵過(guò)江區(qū)間組合法施工隧道關(guān)鍵施工技術(shù)［J］.南陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（6）：45.

［3］楊公正.基于滇池沉積層特征的昆明地鐵液壓盾構(gòu)機(jī)選型及盾構(gòu)參數(shù)研究［J］.液壓與氣動(dòng)，2016（1）：88.

［4］劉長(zhǎng)林.探究地鐵盾構(gòu)法施工新技術(shù)要點(diǎn)［J］.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016 （1）：90.

［5］張培翔.關(guān)于盾構(gòu)法施工地鐵區(qū)間隧道的質(zhì)量控制［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（8）：98.

［6］呂劍英.廣州地鐵越～三區(qū)間盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2003（6）：102.

［7］張寧川.地鐵盾構(gòu)法施工軌道運(yùn)輸系統(tǒng)方案優(yōu)化［J］.隧道建設(shè)，2005（3）：78.

［8］郭建，李集，施燁輝，程荷蘭.地鐵隧道盾構(gòu)法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究綜述［J］.浙江建筑，2014（7）：56.

中圖分類(lèi)號(hào)：U231

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