基于隧道控制測量的研究

李福慶

(廣東華隧建設(shè)集團(tuán)股份有限公司， 廣東 廣州 510335)

基于隧道控制測量的研究

李福慶

(廣東華隧建設(shè)集團(tuán)股份有限公司， 廣東 廣州 510335)

隧道工程測量在隧道工程中占據(jù)著重要位置，覆蓋在隧道工程的勘測、施工、管理等不同階段，直接影響著工程的質(zhì)量。進(jìn)行隧道施工的過程中，隨著隧道開挖的不斷推進(jìn)，需要明確隧道掘進(jìn)方向，因此，為按時(shí)、高效完成施工放樣工作，避免較大施工誤差，應(yīng)加大對(duì)隧道洞內(nèi)控制測量工作的重視程度，通過對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線形式、邊長的合理布設(shè)，從而確保隧道能夠及時(shí)、順利貫通。本文結(jié)合“珠三角城際軌道交通廣佛環(huán)城際佛山西站至廣州南站段項(xiàng)目GFHFG-3標(biāo)”項(xiàng)目的盾構(gòu)隧道，重點(diǎn)探究盾構(gòu)隧道控制測量的施工技術(shù)。

隧道工程；洞內(nèi)控制；施工技術(shù)；貫通

我國地域面積遼闊，地形以山地、丘陵為主，因此，隧道工程一直是我國構(gòu)建完善交通網(wǎng)絡(luò)、配備良好基礎(chǔ)設(shè)施等工作的關(guān)注重點(diǎn)。隨著現(xiàn)代化施工技術(shù)的不斷發(fā)展，隧道測量方式也逐漸增多，在實(shí)際開挖的過程中，施工人員應(yīng)加大對(duì)隧道洞內(nèi)控制測量工作的重視程度，通過引進(jìn)先進(jìn)施工測量方式，對(duì)隧道測量工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)、科學(xué)控制，提升隧道施工的安全性、可靠性。

1 隧道控制測量概論

進(jìn)行隧道控制測量的主要目的在于在隧道開挖過程中，確保貫通面能夠按照設(shè)計(jì)要求正確地進(jìn)行貫通，要求高程、橫向貫通均在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，隧道控制測量分為高程控制、洞外平面控制、洞內(nèi)平面控制等測量。平面控制測量必須綜合考慮隧道的長度、形狀、路線地形條件等，主要運(yùn)用的測量方式有導(dǎo)線、三角形網(wǎng)、GPS及綜合測量等。

2 盾構(gòu)隧道外控制測量施工技術(shù)

2.1 地面控制測量

因盾構(gòu)隧道本身結(jié)構(gòu)的特殊性，需要加大對(duì)測量工作的重視程度，為提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，保障盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行，可從以下兩方面切入：（1）重視隧道外控制測量技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，構(gòu)建高程控制點(diǎn)與平面控制網(wǎng)點(diǎn)；（2）構(gòu)建高程控制點(diǎn)與平面控制網(wǎng)點(diǎn)的測量點(diǎn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測洞內(nèi)外情況。通過地面平面控制網(wǎng)測量時(shí)，可使用兩級(jí)布設(shè)的方式，一是運(yùn)用GPS網(wǎng)，二是運(yùn)用導(dǎo)線網(wǎng)，為保障盾構(gòu)機(jī)的收發(fā)工作穩(wěn)定進(jìn)行，應(yīng)創(chuàng)建施工控制測量系統(tǒng)，如在井口同時(shí)布設(shè)多個(gè)控制點(diǎn)等。

2.2 豎井聯(lián)系測量技術(shù)

2.2.1 平面控制聯(lián)系測量技術(shù)

平面聯(lián)系測量應(yīng)配備標(biāo)稱精度不低于1″的全站儀進(jìn)行測量，主要采用兩井定向?yàn)橹?，一井定向?yàn)檩o的方法，并相互檢核。

1）兩井定向：本標(biāo)段主要采用兩井定向法。在明挖區(qū)間兩端豎井中分別懸掛一根吊錘鋼絲，所用鋼絲應(yīng)盡可能細(xì)，兩鋼絲間距離應(yīng)不小于 30m；在鋼絲低端懸掛盡可能重的重錘（10kg以上），重錘浸沒在阻尼液中呈自由狀態(tài)。利用地面上最近的導(dǎo)線點(diǎn)，采用導(dǎo)線測量測定兩吊錘線的平面坐標(biāo)值。在井下，將已布設(shè)的車站底板基線邊控制點(diǎn)與豎井中的吊錘線聯(lián)測，即可將地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與方向角傳遞到地下去，經(jīng)計(jì)算求得地下導(dǎo)線各點(diǎn)的坐標(biāo)與導(dǎo)線邊的方向角。

2）一井定向：一井定向作業(yè)中，遵循以下幾點(diǎn)。

①所用吊錘和鋼絲同上兩井定向所述。

②聯(lián)系三角形定向均須獨(dú)立進(jìn)行三組，互差滿足要求后，方可取三次的平均值作為該次的定向最終測量成果；

③井上、井下聯(lián)系三角形布置應(yīng)滿足下列要求：

a、豎井中懸掛鋼絲間的距離c應(yīng)盡可能長，須不小于5m；b、聯(lián)系三角形銳角γ、γ′宜小于1°，呈直伸三角形；

c、a/c及a′/c′宜小于1.5，a、a′為近井點(diǎn)至懸掛鋼絲的最短距離。

④聯(lián)系三角形邊長測量采用全站儀加反射片，并事先在同樣日照溫度等條件下，通過棱鏡和反射片對(duì)比精確的測量出反射片的距離改正數(shù)。邊長采取往返測量三測回，各測回較差井上應(yīng)小于 0.5mm，井下應(yīng)小于 1.0mm。井上與井下同一邊邊長較差應(yīng)小于2mm；

⑤聯(lián)系三角形角度觀測應(yīng)采用Ⅰ級(jí)全站儀（1″），用全圓測回法觀測四測回，各測回間同一方向觀測值互差應(yīng)不超過±6″；

⑥基線邊方位角互差應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求；

⑦由聯(lián)系測量所測定的基線方位角中誤差在±4″之內(nèi)。

2.2.2 高程聯(lián)系測量

用鑒定后的鋼尺，掛重錘10kg用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀在井上下同時(shí)觀測，將高程傳至井下固定點(diǎn)。

高程聯(lián)系測量的具體要求：

1）近井點(diǎn)穩(wěn)定可靠；

2）每次高程聯(lián)系測量獨(dú)立作業(yè)三組，各組高差互差應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，取其均值作為本次高程聯(lián)系測量成果。

3）三次高程聯(lián)系測量基點(diǎn)高程成果互差，應(yīng)該小于3mm。

高程傳遞示意圖

3 隧道洞內(nèi)控制測量技術(shù)

3.1 隧道洞內(nèi)導(dǎo)線測量技術(shù)

本文選取的研究案例——珠三角城際軌道交通廣佛環(huán)城際佛山西站至廣州南站段項(xiàng)目GFHFG-3標(biāo)項(xiàng)目的盾構(gòu)隧道，因盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，始發(fā)于曲線上，明挖區(qū)間已封頂，底板點(diǎn)距離只有約 120米，區(qū)間防淹門還未施工，隧道控制精度保證難度大。經(jīng)過綜合考慮，施工團(tuán)隊(duì)采取導(dǎo)線法，導(dǎo)線法容易選擇點(diǎn)位，測量操作過程也較為簡單，可有效提升點(diǎn)位的橫向精度。但在傳統(tǒng)導(dǎo)線法中，其存在以下缺點(diǎn)：

1）準(zhǔn)確性差，儀器架設(shè)耗時(shí)，儀器架設(shè)存在對(duì)中誤差，測量時(shí)需人工手持照明設(shè)備，光源不穩(wěn)定，測量人員業(yè)務(wù)水平參差不齊，人為誤差大。

2）點(diǎn)位易掩蓋及損壞，隧道底部易積水及淤泥，測量時(shí)經(jīng)常需要清理，影響工作效率。

3）存在一定的安全隱患。

因此，為提高盾構(gòu)隧道導(dǎo)線點(diǎn)的測量精度和效率，工程施工過程中團(tuán)隊(duì)采用了以下方法來改進(jìn)測量精度和效率，以充分發(fā)揮導(dǎo)線控制法的作用。

1）根本盾構(gòu)隧道管片直徑制作鋼結(jié)構(gòu)支架，安裝于管片側(cè)面，制作強(qiáng)制對(duì)中控制點(diǎn)，可減少操作用時(shí)，消除人為對(duì)中誤差，提高測量精度及準(zhǔn)確率。

2）利用簡易懶人支架照明，解除人工持手電照明，擺棱鏡人員不需要再持手電照明，減輕工作量。觀測時(shí)光源穩(wěn)定，觀測員觀測數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，更準(zhǔn)確。

3）測角時(shí)，先正倒鏡觀測后視點(diǎn)，再倒正鏡觀測前視點(diǎn)。減少觀測時(shí)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦次數(shù)，提高觀測效率和精度。正倒鏡同時(shí)觀測同一個(gè)點(diǎn)不需要再進(jìn)行調(diào)焦，可排除因調(diào)焦帶來的誤差。

3.2 通過陀螺定向測量隧洞支導(dǎo)線邊的方位角

貫通盾構(gòu)隧道前，應(yīng)在不破壞隧道成型結(jié)構(gòu)的前提下，通過陀螺定向測量方式，核驗(yàn)隧道洞內(nèi)支導(dǎo)線方位角，其方式與常規(guī)方式有著一定的差異，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，當(dāng)單線隧道的挖掘長度超過1500米時(shí)，應(yīng)在挖掘800米、1600米時(shí)必須通過陀螺進(jìn)行定向測量。

目前廣佛環(huán)GFHFG-3標(biāo)項(xiàng)目的盾構(gòu)隧道左右線均已貫通，貫通精度符合規(guī)范要求。

4 結(jié)語

綜上所述，隧道洞內(nèi)的施工條件較為復(fù)雜，為確保隧道的順利、安全貫通，必須加大對(duì)隧道洞內(nèi)控制測量工作的重視程度，以工程實(shí)際情況為基礎(chǔ)，綜合考慮地質(zhì)條件、外部環(huán)境等因素，選擇恰當(dāng)?shù)乃淼蓝磧?nèi)控制測量方案，不斷提升測量的精度，在提升工程整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，科學(xué)節(jié)約施工成本。

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1007-6344（2017）09-0322-01