黃土地區(qū)盾構(gòu)始發(fā)監(jiān)控測量方法研究分析

李芳平

摘 要：盾構(gòu)始發(fā)是指盾構(gòu)從組裝調(diào)試到盾構(gòu)完全進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道，并完成始發(fā)掘進(jìn)為止的一系列施工過程，黃土地區(qū)盾構(gòu)施工尤其要求主要盾構(gòu)始發(fā)階段的施工監(jiān)測要求和測量方法。文章結(jié)合西安鐵路六號(hào)線監(jiān)控測量方法，來分析黃土地區(qū)盾構(gòu)始發(fā)在中線測量，姿態(tài)測量，盾構(gòu)推進(jìn)測量等方面的問題，通過本工程的深入研究，為類型工程施工提供有效的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；測量；始發(fā)施工

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0138-02

Abstract： Shield starting refers to a series of construction process from assembling and debugging to fully entering the interval tunnel and completing the initial tunneling. In the loess area shield construction especially requires the construction monitoring requirements and measurement methods of the main shield construction stage. Adopting the monitoring and surveying method of Xi'an Railway Line 6， this paper analyzes the problems of shield tunneling in the middle line， attitude measurement， shield propulsion survey and so on in loess area， and through the in-depth study of this project， it is to provide effective reference experience for the type of engineering construction.

Keywords： shield； measurement； initial construction

1 工程概況

緯二十八站～韋斗路站區(qū)間起止里程右線隧道YCK14+872.100～YCK15+678.925（短鏈11.810米），長795.015米；左線隧道ZCK14+871.500～ZCK15+678.925（短鏈2.343米），長804.482米。線間距13～14m，區(qū)間最小線路平面曲線半徑為R=400m。最大縱坡為6‰。襯砌管片外徑6.0m，內(nèi)徑5.4m，寬1.5m，厚0.3m，分為6塊，錯(cuò)縫拼裝。管片采用C50P12混凝土，隧道拱頂覆土9.2～12m。采用盾構(gòu)法施工， 隧道位于地下水位以上。區(qū)間包括1個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，端頭加固采用雙管旋噴注漿加固。

2 盾構(gòu)始發(fā)流程

盾構(gòu)始發(fā)是指盾構(gòu)從組裝調(diào)試到盾構(gòu)完全進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道，并完成始發(fā)掘進(jìn)為止的一系列施工過程，其工藝流程如圖所示。

3 施工測量

3.1 始發(fā)架中線測量

在始發(fā)架安裝前，測量組要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)線路的里程、高程等進(jìn)行復(fù)核。

導(dǎo)線引入井下通過聯(lián)系測量的方法完成，盾構(gòu)始發(fā)測量時(shí)需用到2個(gè)測量托架，其中一個(gè)托架作為測站點(diǎn)使用，另一個(gè)托架作為定向使用。測量托架的中心點(diǎn)三維坐標(biāo)的測量，采用導(dǎo)線測量的方法。角度測量：左右角各測三個(gè)測回，共六個(gè)測回；距離測量：每條邊正倒鏡各測一次，每次讀數(shù)兩次，共四個(gè)距離取平均。盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)方向采用兩井定向測量的方式，利用始發(fā)井兩端盾構(gòu)預(yù)埋件留井，用地面設(shè)置好的趨近測量點(diǎn)，在井口吊鋼絲，并且各在底板設(shè)置3個(gè)測量控制點(diǎn)，與地面上長勘院的測量控制點(diǎn)聯(lián)測，建立閉合導(dǎo)線網(wǎng)。此導(dǎo)線點(diǎn)間的垂直角度應(yīng)小于30°，距離障礙物1.5m左右，用全站儀測量6個(gè)測回，測量中誤差小于3″，測回邊長較差小不大于2mm。測量時(shí)最好選在天氣良好的時(shí)候測量以減少大氣對(duì)測量結(jié)果的誤差。并以此3個(gè)控制點(diǎn)作為高程傳遞點(diǎn)，主要方法是在基坑上設(shè)置倒掛的鋼勾，以臺(tái)階的方式將地面上的高程水準(zhǔn)點(diǎn)引入坑內(nèi)，誤差要求控制在±5mm內(nèi)。

始發(fā)架中心線定位利用該測點(diǎn)進(jìn)行放樣并在底板及側(cè)墻上做好始發(fā)臺(tái)位置標(biāo)示，以便澆筑過程中對(duì)始發(fā)臺(tái)中心進(jìn)行復(fù)核。

3.2 始發(fā)姿態(tài)測量

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤到達(dá)隧道起始里程時(shí)，必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行測量復(fù)核，以確定盾構(gòu)機(jī)的平面位置，高程以及盾構(gòu)機(jī)中心軸線的坡度，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)應(yīng)控制在允許范圍以內(nèi)以保證盾構(gòu)隧道成型質(zhì)量。盾構(gòu)姿態(tài)測量的工作內(nèi)容主要有：與線路中線的平面偏差、高程偏差、方位角、仰俯角、扭轉(zhuǎn)角及切口里程的測量。姿態(tài)測量計(jì)算數(shù)據(jù)取位的精度要求應(yīng)符合下（表1）的規(guī)定：

由于盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中無法測量到其刀盤，所以需要在盾尾選一中心點(diǎn)，此中心點(diǎn)與刀盤的中心連線即為盾構(gòu)體的軸線，測量盾構(gòu)圓柱體上三點(diǎn)，與刀盤中心點(diǎn)組成一個(gè)三角立面體，通過體積計(jì)算公式，計(jì)算出刀盤中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)。從而可以確定其行進(jìn)距離，是否在線路中心線上，以及俯仰角、扭轉(zhuǎn)角是否符合設(shè)計(jì)要求。

盾構(gòu)機(jī)初始狀態(tài)主要決定于始發(fā)托架和反力架的安裝，因此始發(fā)托架的定位就變得尤其重要。主要精度指標(biāo)為：高程偏差≤±3mm，左右偏差≤±3mm，豎直偏差≤±0.1%，水平偏差≤±0.1%。主要方法是：先計(jì)算出洞內(nèi)切線的坡度，由豎曲線計(jì)算出入洞點(diǎn)的軌頂高程，并以此為依據(jù)作為始發(fā)托架及反力架的調(diào)整參數(shù)。實(shí)際放樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)井下導(dǎo)線點(diǎn)準(zhǔn)確放樣出盾構(gòu)的基座，基座的前點(diǎn)高程比設(shè)計(jì)高程提高3cm，后點(diǎn)高程則與設(shè)計(jì)高程一致，使盾構(gòu)體的實(shí)際坡度略大于設(shè)計(jì)坡度，避免盾構(gòu)機(jī)的行進(jìn)產(chǎn)生栽頭的現(xiàn)象。然后通過水平曲線要素準(zhǔn)確放樣出盾構(gòu)始發(fā)井的中線位置，由于本施工段的3個(gè)車站的盾構(gòu)始發(fā)處均為直線段，所以確定盾頭及盾尾即可，具體放樣時(shí)，需多向兩邊延長2點(diǎn)（共4點(diǎn)），具體距離根據(jù)實(shí)際情況而定。盾構(gòu)組裝完成后，應(yīng)仔細(xì)檢查，始發(fā)托架與反力架是否與線路中心線重合，基準(zhǔn)環(huán)傾角是否與設(shè)計(jì)坡度吻合，是否與隧道軸線的法線平行，盾構(gòu)機(jī)體的高程是否正確。如有誤差，應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場人員進(jìn)行調(diào)整，如都無誤后，方可掘進(jìn)。

4 盾構(gòu)推進(jìn)測量

隧道盾構(gòu)掘進(jìn)前完成地面導(dǎo)線測量和端頭井的聯(lián)系測量。隨隧道掘進(jìn)首先布設(shè)施工導(dǎo)線。施工導(dǎo)線邊長一般30m，在曲線五大點(diǎn)必須設(shè)置導(dǎo)線點(diǎn)，測量儀器為Ⅱ級(jí)（2+2ppm，2″）全站儀。地下施工水準(zhǔn)點(diǎn)按間距50m左右布設(shè)，可采用S3水準(zhǔn)儀和木制板尺。

5 施工監(jiān)測

5.1 沉降觀測點(diǎn)布設(shè)

（1）地表監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)。為了監(jiān)測地表沉降情況，始發(fā)段100m范圍內(nèi)在距始發(fā)井10m和50m設(shè)2個(gè)主測橫斷面，沿隧道軸線上每20m設(shè)置1個(gè)測點(diǎn)。

（2）隧道內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)布置。為了監(jiān)測隧道內(nèi)管片的變形情

況，隧道內(nèi)10-15m設(shè)置1個(gè)斷面，每個(gè)斷面設(shè)置1個(gè)拱頂沉降點(diǎn)、1個(gè)收斂測點(diǎn)和1個(gè)隧道上浮測點(diǎn)。

5.2 監(jiān)測項(xiàng)目、方式及頻率

盾構(gòu)施工監(jiān)測項(xiàng)目、方法及檢查頻率匯總見表所示。

帶有有高度現(xiàn)代化的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控測量指引系統(tǒng)。b.在盾構(gòu)隧道施工之前，為了提高測量精度和效率，需要按要求建立起一套嚴(yán)密的人工測量和自動(dòng)測量控制系統(tǒng)，另外需要根據(jù)自動(dòng)的精度和工程的精度要求決定人工控制測量和復(fù)核的內(nèi)容及頻率。

6 結(jié)束語

通過本工程實(shí)例，黃土地區(qū)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)施工線性的準(zhǔn)確性和安全性，為同類工程提供了借鑒和參考。

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