暗挖車站盾構(gòu)始發(fā)聯(lián)系測量實(shí)施方法的應(yīng)用

□文 /閆威男

城市中的在建地鐵線路多半地面交通錯(cuò)綜復(fù)雜、地下隧道工作環(huán)境惡劣，為提高施工速度、節(jié)省人力、減少地面道路占用時(shí)間和對(duì)地面建筑物的影響，目前在隧道區(qū)間長度較長、埋深較大的情況下，采用自動(dòng)化程度高、一次成洞、不受氣候影響的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行盾構(gòu)法施工成為較為普遍的方法；而進(jìn)行盾構(gòu)法聯(lián)系測量需要將地面控制點(diǎn)坐標(biāo)通過聯(lián)系測量方法引測至暗挖隧道內(nèi)，因此對(duì)引測至洞內(nèi)的始發(fā)控制點(diǎn)精度提出了較高要求。本文介紹了沈陽地鐵中松盾構(gòu)區(qū)間右線松花江街站暗挖車站盾構(gòu)始發(fā)聯(lián)系測量方法，通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)對(duì)比、精度分析，探討選擇最優(yōu)方法進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)聯(lián)系測量的的重要性。

1 工程概況

松花江街站位于北塔橋與北塔街之間，沿崇山東路方向東西向設(shè)置，車站主體為暗挖雙層雙跨12 m島式站臺(tái)車站，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20.7 m。站臺(tái)中心處頂板覆土厚度為7.8 m，軌面標(biāo)高為23.696 m，底板底標(biāo)高為21.846 m。車站小里程端區(qū)間為中醫(yī)藥大學(xué)站—松花江街站區(qū)間，盾構(gòu)法施工；車站大里程端區(qū)間為松花江街站—柳條湖站區(qū)間，礦山法施工。車站左線小里程設(shè)有14.95 m礦山區(qū)間，為盾構(gòu)進(jìn)站提供平移場地。

中醫(yī)藥大學(xué)站—松花江街站盾構(gòu)區(qū)間右線全長1 234.533 m，松花江街站始發(fā)，在中醫(yī)藥大學(xué)站接收，線路基本位于崇山東路下方。區(qū)間隧道為標(biāo)準(zhǔn)單洞單線圓形斷面，盾構(gòu)法施工，線間距12～15 m，覆土厚度9.8～17.8 m。

2 測量條件分析及實(shí)施方法

2.1 測量條件

松花江街站主體沿東西向設(shè)置，車站主體與崇山東路東一環(huán)高架橋平行設(shè)置，豎井、出入口、風(fēng)道緊鄰橋樁施工，車站范圍內(nèi)有8座橋墩受側(cè)穿影響，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)為二級(jí)。

東一環(huán)高架橋?yàn)闃蛏?車道、橋下8車道的立體交通系統(tǒng)，作為連接沈陽五城區(qū)的交通主干道，在人們?nèi)粘Ｉ畛鲂兄衅鹬豢苫蛉钡淖饔?。為了不阻斷交通，保證市民正常出行，車站主體采用暗挖法施工，中松區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)由該站始發(fā)，為指引盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計(jì)路線準(zhǔn)確始發(fā)，故對(duì)盾構(gòu)始發(fā)聯(lián)系測量精度提出較高要求。

2.2 測量實(shí)施方法確定

松花江街車站采用暗挖法施工，工作環(huán)境差、工作面少而狹窄，不具備采用兩井定向測量方法將地面近井導(dǎo)線控制點(diǎn)直接引測至車站主體結(jié)構(gòu)底板的條件。見圖1。

為盡可能提高測量精度，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，制定了兩種測量方法進(jìn)行始發(fā)聯(lián)系測量：兩井定向+投點(diǎn)定向測量和兩井定向+導(dǎo)線直接傳遞測量，第二種測量方法用以檢核。

圖1 現(xiàn)場作業(yè)

3 盾構(gòu)始發(fā)測量具體實(shí)施過程

3.1 地面導(dǎo)線控制測量

為指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)，首先要進(jìn)行地面近井附合導(dǎo)線測量，在保證精度的情況下，才能將地面控制點(diǎn)坐標(biāo)逐步引測至隧道內(nèi)部。中松區(qū)間地面近井導(dǎo)線測量兩端分別以G綠洲賓館（GPS控制點(diǎn)）—D蘭亭賓館（精密導(dǎo)線控制點(diǎn)）和G醫(yī)大四院—D重型宿舍作為起算點(diǎn)，在地面布設(shè)近井附合導(dǎo)線，檢測GPS控制點(diǎn)和精密導(dǎo)線控制點(diǎn)的穩(wěn)定性。見圖2。

圖2 中松區(qū)間地面近井附合導(dǎo)線

3.2 地下投點(diǎn)及盾構(gòu)始發(fā)控制點(diǎn)測量

3.2.1 兩井定向+投點(diǎn)定向測量

為盡可能提高測量精度，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，首先采用“兩井定向測量方法”將地面近井導(dǎo)線控制點(diǎn)引測至車站主體結(jié)構(gòu)中板，在中板處采用“投點(diǎn)定向測量方法”[1]，架設(shè)垂準(zhǔn)儀將引測至中板的點(diǎn)位坐標(biāo)投測至底板。見圖3。

圖3 兩井定向+投點(diǎn)定向測量

3.2.2 兩井定向+導(dǎo)線直接傳遞測量

為檢核投點(diǎn)定向測量精度是否滿足指導(dǎo)施工，制定輔助測量方法：首先通過兩井定向測量將地面近井導(dǎo)線控制點(diǎn)坐標(biāo)傳遞至中板，然后在車站底板處埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中裝置，再通過鋼絲將傳遞至中板的控制點(diǎn)坐標(biāo)繼續(xù)引測至底板始發(fā)邊控制點(diǎn)SF1、SF2，即“導(dǎo)線直接傳遞測量方法”。見圖4。

圖4 兩井定向+導(dǎo)線直接傳遞測量

4 外業(yè)測量注意事項(xiàng)及精度提高措施

1）采用兩井定向測量方法時(shí)，兩井口距離應(yīng)≮60 m[2]。

2）懸掛鋼絲進(jìn)行洞內(nèi)外聯(lián)系測量時(shí)，于觀測前確定鋼絲是否穩(wěn)定；若測量過程中鋼絲晃動(dòng)，必須重新掛上重錘待鋼絲穩(wěn)定后，重新進(jìn)行觀測[3]。

3）采用垂準(zhǔn)儀利用施工豎井及鉆孔投點(diǎn)測量時(shí)，投測的兩點(diǎn)應(yīng)相互通視，其間距應(yīng)＞60 m。

4）架設(shè)鋼絲或鉛垂儀投點(diǎn)時(shí)，應(yīng)獨(dú)立測量三次，各次間投點(diǎn)坐標(biāo)分量互差應(yīng)＜3 mm[4]。

5）導(dǎo)線測量采用具有雙軸補(bǔ)償?shù)娜緝x[5]，無雙軸補(bǔ)償時(shí)應(yīng)進(jìn)行豎軸傾斜改正；垂直角應(yīng)＜30°；儀器和覘牌安置宜采用強(qiáng)制對(duì)中或三聯(lián)腳架法；測回間應(yīng)檢查儀器和覘牌氣泡的偏離情況，偏離超限時(shí)應(yīng)重新整平。

6）平面檢測按照精密導(dǎo)線要求進(jìn)行作業(yè)，角度觀測四測回，邊長往返各測兩測回，觀測時(shí)進(jìn)行溫度和氣壓改正[4]。

7）測量過程中隧道內(nèi)停止施工，保證洞內(nèi)通視條件良好，對(duì)測量工作影響最小，地面無明顯震動(dòng)。

5 數(shù)據(jù)處理及精度分析

成果數(shù)據(jù)計(jì)算采用武漢大學(xué)的“科達(dá)普施”軟件包進(jìn)行嚴(yán)密平差（無定向?qū)Ь€部分采用道路大師軟件進(jìn)行復(fù)核計(jì)算）。

1）附合導(dǎo)線精度見表1。地面近井導(dǎo)線布設(shè)線路：G綠洲賓館—D蘭亭賓館→LS2→JJ3→JJ1→LS1→D重型宿舍—G醫(yī)大四院。導(dǎo)線直接傳遞測量附合導(dǎo)線布設(shè)線路：ZBX—ZBD→ZBZ→SF1→SF2→ZBX—ZBD。

表1 附合導(dǎo)線精度

2）無定向?qū)Ь€精度見表2。投點(diǎn)無定向?qū)Ь€布設(shè)線路：GS1-TD1-TD2-GS2。導(dǎo)線直接傳遞測量中板無定向?qū)Ь€布設(shè)線路：GS1-ZBD-ZBX-GS2。

表2 無定向?qū)Ь€精度 mm

3）坐標(biāo)對(duì)比及投點(diǎn)控制邊長度檢核見表3和表4。

表3 投點(diǎn)及導(dǎo)線直傳坐標(biāo)對(duì)比

表4 投點(diǎn)控制邊長度檢核對(duì)比 m

6 測量成果

1）根據(jù)表1可知，為進(jìn)行中松區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測量所布設(shè)的地面近井附合導(dǎo)線和導(dǎo)線直接傳遞測量附合導(dǎo)線各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足文獻(xiàn)[4]相關(guān)限差要求，控制點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定，精度可靠，可用于地面及地下控制并指導(dǎo)下一步施工。

2）根據(jù)表2可知，投點(diǎn)無定向?qū)Ь€測量和導(dǎo)線直接傳遞中板無定向?qū)Ь€測量各項(xiàng)精度指標(biāo)滿足文獻(xiàn)[4]的相關(guān)限差要求，坐標(biāo)成果計(jì)算與采用道路大師軟件成果計(jì)算（檢核）一致。

3）根據(jù)表3和表4可知，采用投點(diǎn)定向測量和導(dǎo)線直接傳遞測量兩種測量方法計(jì)算的控制點(diǎn)坐標(biāo)成果較差較小，△Xmax≤2.0 mm、△Ymax≤2.2 mm；投點(diǎn)控制邊長約為150 m，始發(fā)控制點(diǎn)邊長約為74 m，投點(diǎn)控制邊明顯長于導(dǎo)線直傳測量的始發(fā)控制邊。

綜上所述，本次采用的兩種測量方法所測得的洞內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)一致。經(jīng)檢核，采用“兩井定向+投點(diǎn)定向測量”所測得的點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，精度可靠，可以滿足指導(dǎo)盾構(gòu)始發(fā)要求。

7 技術(shù)優(yōu)勢

1）占用豎井時(shí)間短：導(dǎo)線控制點(diǎn)靠近豎井，便于直接進(jìn)行投點(diǎn)定向測量，占用豎井時(shí)間短[1]。

2）測量方法簡單：投點(diǎn)精度較高[2]且隧道內(nèi)設(shè)站數(shù)少，工作效率相對(duì)較高。

隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，對(duì)城市建設(shè)中地鐵隧道測量的精度要求越來越高，但由于城市高速發(fā)展，地面建筑物復(fù)雜程度和密集程度也逐漸加重，從而導(dǎo)致地鐵隧道測量面對(duì)的施工環(huán)境也更加惡劣，對(duì)測量人員的技術(shù)水平要求也更高，因此在隧道環(huán)境條件允許情況下，應(yīng)盡可能采用高精度測量方法進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)聯(lián)系測量，得到準(zhǔn)確、可靠地始發(fā)控制點(diǎn)坐標(biāo)，用以指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、掘進(jìn)。