基于某案例的地鐵盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)研究

李開軍

摘 要：盾構(gòu)施工技術(shù)以其安全高效、可穿越復(fù)雜底層的特點(diǎn)，在地鐵、大型引水工程及城市市政建設(shè)中被廣泛采用。本文結(jié)合某地鐵標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量方案和實(shí)際測(cè)量工作，從控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量2個(gè)主要方面介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工的主要測(cè)量工作。根據(jù)文中介紹的技術(shù)和方法，成功完成了該地鐵標(biāo)段盾構(gòu)測(cè)量任務(wù)，對(duì)其他地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量工作有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地鐵 盾構(gòu) 施工 測(cè)量

中圖分類號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

1引言

盾構(gòu)施工技術(shù)以其安全高效、可穿越復(fù)雜底層的特點(diǎn)，在地鐵、大型引水工程及城市市政建設(shè)中被廣泛采用。與傳統(tǒng)地鐵施工方法（如明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等）相比，盾構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)是安全、速度快，不影響地面交通，不受氣候條件影響和適用于各種不同地層狀況，是加速發(fā)展城市地鐵的有效手段。盾構(gòu)施工采用的工藝不同于傳統(tǒng)施工方法，因此其測(cè)量手段與傳統(tǒng)測(cè)量手段既緊密聯(lián)系又有很多不同。盾構(gòu)法施工中所采用的有效合理的測(cè)量措施，是確保工程施工安全、高效的重要保障。

為適應(yīng)城市建設(shè)快速發(fā)展的迫切需求，某地鐵標(biāo)段設(shè)計(jì)里程總長(zhǎng)為881. 449m。區(qū)間沿線主要為多層建筑物，地下管線較多，路面交通繁忙，地形起伏較大。本段區(qū)間隧道縱坡為單坡，最大坡度為22‰，最小平面曲線半徑約2000m，該標(biāo)段選用盾構(gòu)區(qū)間施工法。本文以該標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工中的相關(guān)測(cè)量技術(shù)為例，詳細(xì)介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量的方法與技術(shù)，希望能為相關(guān)工程提供借鑒。

2 控制測(cè)量

2.1 地面平面控制測(cè)量

從地面向地下采用導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行定向，垂直角應(yīng)小于30b，定向邊中誤差應(yīng)小于？8d。精密導(dǎo)線只有兩個(gè)方向時(shí)，按左右角觀測(cè)，左右角平均值之和與360b的較差小于4d。水平角觀測(cè)遇到長(zhǎng)、短邊需要調(diào)焦時(shí)，應(yīng)采用盤左長(zhǎng)邊調(diào)焦，盤右長(zhǎng)邊不調(diào)焦；盤右短邊調(diào)焦，盤左短邊不調(diào)焦的觀測(cè)順序觀測(cè)。每條導(dǎo)線邊應(yīng)往返觀測(cè)各兩個(gè)測(cè)回，每測(cè)回間應(yīng)重新照準(zhǔn)目標(biāo)，每測(cè)回3次讀數(shù)。測(cè)距時(shí)每測(cè)回3次讀數(shù)的較差小于3mm，測(cè)回間平均值的較差應(yīng)小于3mm，往返平均值較差小于5mm。氣象數(shù)據(jù)每條邊在一端測(cè)定一次。本標(biāo)段平面控制網(wǎng)分為3個(gè)導(dǎo)線網(wǎng)（如圖1所示），從DTI20—DTI10起始邊至DTI20—DTI10終止邊作為第1段導(dǎo)線網(wǎng)，以DTI20—DTI10起始邊至DTI11—DTI10終止邊作為第2段導(dǎo)線網(wǎng)，從DTI22—DTI10起始邊至DTI22—DTI10終止邊作為第3段導(dǎo)線網(wǎng)。

2.2地面高程控制測(cè)量

在本標(biāo)段業(yè)主提供了11個(gè)精密水準(zhǔn)點(diǎn)，并利用I065、I016兩個(gè)精密水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成附合水準(zhǔn)路線。在車站附近先做附合水準(zhǔn)路線然后再做趨近水準(zhǔn)，將高程傳遞到車站附近。水準(zhǔn)測(cè)量均按二等水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)指標(biāo)執(zhí)行，每一測(cè)段的往測(cè)與返測(cè)分別在上午和下午進(jìn)行施測(cè)（也可在夜間觀測(cè)）。

2.3 地下控制導(dǎo)線測(cè)量

地下控制導(dǎo)線分為施工控制導(dǎo)線和施工導(dǎo)線，施工控制導(dǎo)線由洞外聯(lián)系測(cè)量所確定的導(dǎo)線點(diǎn)直接延伸而來。地下導(dǎo)線是一條支導(dǎo)線，它指示盾構(gòu)推進(jìn)方向，因此對(duì)精度要求很高。根據(jù)盾構(gòu)內(nèi)徑空間，選擇穩(wěn)固、位置適當(dāng)?shù)牡胤浇⑹┕?dǎo)線點(diǎn)，組成施工控制導(dǎo)線。觀測(cè)臺(tái)由鋼板焊接而成，采用強(qiáng)制對(duì)中裝置，利用螺栓固定在管片側(cè)壁上。施工控制導(dǎo)線隨隧道的掘進(jìn)而延伸，盡量按等邊直伸導(dǎo)線布設(shè)，平均邊長(zhǎng)約150m，特殊情況下導(dǎo)線邊長(zhǎng)不得小于100m。曲線隧道施工控制導(dǎo)線埋設(shè)在曲線元素點(diǎn)上，邊長(zhǎng)大于60m，測(cè)設(shè)精密應(yīng)滿足導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)要求。因盾構(gòu)隧道中的管片在一定范圍、一定時(shí)間內(nèi)總是處于動(dòng)態(tài)的，因此在洞內(nèi)控制導(dǎo)線向前延伸時(shí)必須檢查后3個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)的穩(wěn)定情況，如有較大變動(dòng)，應(yīng)再向后檢測(cè)直至滿足為止。然后應(yīng)用穩(wěn)定的導(dǎo)線點(diǎn)重新測(cè)量移動(dòng)的點(diǎn)，并用新坐標(biāo)向前延伸，施工控制導(dǎo)線在隧道貫通前測(cè)量3次，測(cè)量時(shí)間與豎井定向同步。重合點(diǎn)重復(fù)測(cè)量的坐標(biāo)值與原測(cè)量坐標(biāo)值較差小于10mm時(shí)，采用逐次加權(quán)平均值作為施工控制導(dǎo)線延伸測(cè)量的起算值。

2.4 地下高程控制測(cè)量

盾構(gòu)進(jìn)洞掘進(jìn)后，將高程引至洞內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)上作為高程與平面共用控制點(diǎn)，測(cè)量時(shí)須滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求。作為施工導(dǎo)線用的吊籃高程可由洞內(nèi)控制水準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)測(cè)量方法引測(cè)。地下控制水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)在隧道貫通前獨(dú)立進(jìn)行3次，并與地面向地下傳遞高程同步。重復(fù)測(cè)量的高程點(diǎn)與原測(cè)點(diǎn)的高程較差應(yīng)小于5mm，并應(yīng)采用逐次水準(zhǔn)測(cè)量的加權(quán)平均值作為下次控制水準(zhǔn)測(cè)量的起算值。

3 聯(lián)系測(cè)量

3.1 高程傳遞

高程傳遞是采用鋼尺導(dǎo)入法，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)高程傳遞到地下的水準(zhǔn)點(diǎn)。高程傳遞應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行3次，并與豎井定向同步，互差應(yīng)滿足限差要求。鋼尺導(dǎo)入法是傳統(tǒng)的豎井傳遞高程方法（如圖2所示）。將鋼尺懸掛在支架上，在尺的零端掛一重錘并垂于井下，其重量應(yīng)為檢定時(shí)的拉力。地面高程按二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求傳遞到近井水準(zhǔn)點(diǎn)A，在地上和地下安置兩臺(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)讀數(shù)，即地上、地下水準(zhǔn)儀分別讀取A點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)a和鋼尺讀數(shù)m及B點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)b和鋼尺讀數(shù)n（獨(dú)立觀測(cè)3測(cè)回，每測(cè)回變動(dòng)儀器高度），3個(gè)測(cè)回的高差應(yīng)小于3mm。觀測(cè)時(shí)應(yīng)量取地上地下的溫度，測(cè)定的高差應(yīng)進(jìn)行溫度改正和尺長(zhǎng)改正。

按式（1）計(jì)算B的高程，即為盾構(gòu)始發(fā)及掘進(jìn)的高程控制的依據(jù)

（1）

式中， 為鋼尺溫度改正數(shù)，即 ， 是地上、地下的平均溫度， 是鋼尺檢定時(shí)的溫度， 為鋼尺尺長(zhǎng)改正數(shù)）， 為鋼尺膨脹系數(shù)，取0.000 012 5℃。

3.2豎井定向

豎井定向是為了統(tǒng)一地上、地下平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)。隧道貫通前的聯(lián)系測(cè)量工作不應(yīng)少于3次，宜在隧道掘進(jìn)到100m、300m以及距貫通面100～200m時(shí)，分別進(jìn)行一次測(cè)量，目的是確定地下起始點(diǎn)和起始邊在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)和方位角。在隧道內(nèi)須建立支導(dǎo)線，起始邊的方位角誤差對(duì)隧道各導(dǎo)線點(diǎn)的影響隨各點(diǎn)與起始點(diǎn)的距離成正比增大。兩井定向法通過增大兩根鋼絲的距離來減小鋼絲的投向誤差，并提高起始邊的方位角精度。

兩井定向工作包括投點(diǎn)和連接測(cè)量?jī)刹糠郑ㄈ鐖D3所示）。車站建成后，分別在車站兩端豎井處各投掛一根鋼絲，采用單荷重投影法，在每根鋼絲上下兩端適當(dāng)位置上粘貼棱鏡片，分別為A、B和A、B。在車站附近的加密導(dǎo)線點(diǎn)上架設(shè)全站儀，測(cè)出兩根鋼絲到導(dǎo)線點(diǎn)的角度和距離，從而計(jì)算出A、B的坐標(biāo)。注意投點(diǎn)時(shí)先在鋼絲上掛以較輕的荷重，徐徐將其下入井中，然后在井底換上作業(yè)重錘，放入盛有機(jī)油或阻尼液的桶內(nèi)，但不能與桶壁接觸。在車站底板適當(dāng)位置上設(shè)置兩個(gè)比較穩(wěn)固、采用強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)臺(tái)，分別為1、2。井下連接的任務(wù)是測(cè)設(shè)導(dǎo)線A-12-B，目的是測(cè)定井下兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)1、2的坐標(biāo)和所構(gòu)成邊的方位角，此兩點(diǎn)即為盾構(gòu)始發(fā)及掘進(jìn)的平面控制的依據(jù)。地面上測(cè)角和測(cè)距以及地下的導(dǎo)線測(cè)量均按精密導(dǎo)線測(cè)量的技術(shù)要求執(zhí)行。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合某地鐵標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量方案和實(shí)際測(cè)量工作，從控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量2個(gè)主要方面介紹了地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工的主要測(cè)量工作。根據(jù)文中介紹的技術(shù)和方法，成功完成了該地鐵標(biāo)段盾構(gòu)測(cè)量任務(wù)，對(duì)其他地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量工作有一定的借鑒作用。

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