盾構(gòu)隧道施工中監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

馮玲軍

摘要：監(jiān)測(cè)是隧道施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)測(cè)量人員自身的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、技術(shù)要求、儀器要求較為苛刻。文章分析了盾構(gòu)隧道測(cè)量的要點(diǎn)和要求，研究了在盾構(gòu)隧道測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和相應(yīng)的改進(jìn)措施，為隧道監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用提供參考。關(guān)鍵詞：隧道;測(cè)量技術(shù);全站儀;盾構(gòu);監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.036

文章編號(hào)：1673-4874（2019）07-0117-02

0引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通工程成為經(jīng)濟(jì)的重要載體，與此同時(shí)作為交通工程的一部分，隧道的施工項(xiàng)目越來(lái)越多，其要求也在不斷提高。隧道施工是一種極為復(fù)雜和不可預(yù)見(jiàn)性較強(qiáng)的工程項(xiàng)目。為了確保工程安全有序地進(jìn)行，通常需要在施工的全過(guò)程對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)。有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于分辨隧道圍巖是否穩(wěn)定、施工方法是否合理和及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，以便提前做好應(yīng)對(duì)措施，保證施工人員的生命安全，由此可見(jiàn)測(cè)量監(jiān)測(cè)對(duì)于隧道施工是極其重要的。

1盾構(gòu)隧道量測(cè)技術(shù)的概述

通常而言，針對(duì)盾構(gòu)隧道的測(cè)量技術(shù)主要是為了確保地鐵施工能夠順利完成工期任務(wù)并達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)采用盾構(gòu)法開(kāi)挖的隧道而言，往往有很多內(nèi)容需要通過(guò)測(cè)量來(lái)完成，其中包含隧道施工量測(cè)、地下的控制量測(cè)和地面控制量測(cè)等內(nèi)容。隧道施工量測(cè)主要是指隧道施工中的中線(xiàn)量測(cè)和高程量測(cè)兩大內(nèi)容;地下的控制量測(cè)主要是指在地下空間建立平面量測(cè)網(wǎng);地上平面量測(cè)實(shí)質(zhì)上和地下平面量測(cè)的內(nèi)容相似，就是在地上建立平面量測(cè)網(wǎng)（見(jiàn)下頁(yè)圖1）。盾構(gòu)隧道量測(cè)主要針對(duì)在地鐵施工中的準(zhǔn)線(xiàn)校準(zhǔn)和高程校準(zhǔn)，以保證地鐵隧道施工的方向和位置準(zhǔn)確。隧道施工的開(kāi)挖斷面在中心線(xiàn)上可保證在合理的設(shè)計(jì)要求下的開(kāi)挖值，為地鐵隧道量測(cè)提供良好的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)依托，確保工程合理有序地進(jìn)行。然而隧道量測(cè)也有相關(guān)的要求，一般有以下幾點(diǎn)：（1）以中誤差為控制量測(cè)精度的標(biāo)準(zhǔn)，最大誤差應(yīng)在中誤差兩倍值以?xún)?nèi);（2）應(yīng)經(jīng)常對(duì)長(zhǎng)隧道中通常設(shè)計(jì)的三角網(wǎng)和導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行校對(duì)，以保證基準(zhǔn)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)在合理的范圍以?xún)?nèi);（3）做到定期復(fù)核隧道外的基準(zhǔn)點(diǎn)和中線(xiàn)點(diǎn)，隧道內(nèi)應(yīng)使控制量測(cè)點(diǎn)與施工進(jìn)度同步更新;（4）針對(duì)隧道內(nèi)的施工量測(cè)應(yīng)確保樁點(diǎn)的合理性與有效性，應(yīng)確保水準(zhǔn)點(diǎn)安裝位置牢固可靠不易損壞;（5）隧道內(nèi)的量測(cè)精度、中線(xiàn)貫通誤差、隧道內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量角、量距的精準(zhǔn)度和兩端洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的量測(cè)值應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);（6）當(dāng)隧道施工完成后應(yīng)提交貫通誤差值的實(shí)測(cè)結(jié)果和相關(guān)的說(shuō)明書(shū)。水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)的劃分見(jiàn)表1。

2作業(yè)程序與技術(shù)要求

2.1隧道量測(cè)作業(yè)的基本程序

隧道施工的量測(cè)程序一般可分為以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：（1）需要作業(yè)人員對(duì)施工資料盡可能熟悉以確保整體把握量測(cè)內(nèi)容;（2）選取合理的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)并匯總處理;（3）對(duì)某些特別的測(cè)量值或存在問(wèn)題的數(shù)值進(jìn)行分析處理，及時(shí)進(jìn)行信息反饋;（4）做出工程對(duì)策，資料歸檔。

2.2隧道量測(cè)點(diǎn)布置原則及頻率限定

隧道測(cè)量點(diǎn)的選取一般需要根據(jù)測(cè)量位置的不同做出靈活的對(duì)策，通常分為淺埋隧道地表沉降測(cè)量、拱頂下沉測(cè)量和特殊條件下的測(cè)量。

對(duì)于淺埋隧道地表發(fā)生沉降的測(cè)量布點(diǎn)應(yīng)在隧道開(kāi)挖前就進(jìn)行布設(shè)，這些點(diǎn)應(yīng)與隧道內(nèi)的測(cè)量點(diǎn)在同一平面上。所布設(shè)的點(diǎn)之間應(yīng)間距2～5m，中軸線(xiàn)上的點(diǎn)可根據(jù)情況適當(dāng)加密以保證達(dá)到測(cè)量要求。對(duì)于拱頂下沉值的測(cè)量點(diǎn)的布置，其應(yīng)與凈空變化值的測(cè)量點(diǎn)在同一斷面上，且要求在測(cè)點(diǎn)選取時(shí)對(duì)稱(chēng)分布，注意測(cè)點(diǎn)不應(yīng)布置在鋼架或脫空回填的位置，而應(yīng)在拱頂周線(xiàn)附近。通常每個(gè)開(kāi)挖的臺(tái)階上都應(yīng)有測(cè)量?jī)艨兆兓臏y(cè)量點(diǎn)，此外還需在全斷面開(kāi)挖處額外增加一個(gè)測(cè)量點(diǎn)。針對(duì)特殊條件下的測(cè)量工作，如較差的地質(zhì)條件或復(fù)雜的施工環(huán)境，此時(shí)監(jiān)控點(diǎn)要適當(dāng)增加以控制測(cè)量精度使其符合要求，對(duì)于選測(cè)項(xiàng)目的測(cè)量斷面可優(yōu)先設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。

測(cè)量點(diǎn)監(jiān)控的頻率通常按照規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)然，對(duì)于某些特殊條件下的測(cè)量位置應(yīng)加大監(jiān)控頻率，以此提高測(cè)量精度保證施工安全進(jìn)行。隧道在開(kāi)挖后，需要對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)描述和做必要的物理力學(xué)試驗(yàn)，確保隧道的支護(hù)狀態(tài)和影響范圍符合設(shè)計(jì)要求。

2.3高程放樣與全站儀測(cè)量

在盾構(gòu)隧道的測(cè)量過(guò)程中，高程放樣是指針對(duì)斷面放樣出具體位置，一般將位置選取在距離斷面一定距離的位置上。在進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中通常要根據(jù)施工資料將測(cè)量的樁面放樣出來(lái)，并在圖紙上標(biāo)記清楚高程值，同時(shí)記錄實(shí)際高程、路線(xiàn)方向和中樁的關(guān)系，其中最主要的是中樁的左右側(cè)與中樁的距離。當(dāng)側(cè)面的和邊上的樁放樣結(jié)束之后，將放置在中樁和邊樁的全站儀調(diào)平，進(jìn)入全站儀的測(cè)量中。在使用全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)在全站儀中輸入日期和相應(yīng)的工作任務(wù)名稱(chēng)，以方便后期的數(shù)據(jù)查找與分析。其次是設(shè)站，注意每個(gè)斷面只能有一個(gè)站名，在站名設(shè)置完成后分別輸入儀器高度、站點(diǎn)坐標(biāo)，定向并將瞄準(zhǔn)高度設(shè)置為零，把測(cè)量?jī)x器轉(zhuǎn)到即將測(cè)量的斷面的線(xiàn)路方向進(jìn)行測(cè)量工作。在測(cè)量的時(shí)候注意保持不動(dòng)和方向垂直，直到整個(gè)斷面測(cè)量完成，見(jiàn)圖2。

全站儀三維坐標(biāo)的測(cè)量通常是將全站儀放入隧道測(cè)量的一個(gè)控制導(dǎo)線(xiàn)上，依照坐標(biāo)測(cè)量的一般方法依次在斷面的上下左右和左上、左下、右上、右下幾個(gè)部位設(shè)置測(cè)點(diǎn)來(lái)測(cè)量其三維坐標(biāo)。若視野良好，儀器可測(cè)量多個(gè)斷面，而不需重新擺動(dòng)儀器，同時(shí)測(cè)量的精度也會(huì)高很多。在得到測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)之后可在設(shè)計(jì)圖中獲得測(cè)點(diǎn)與中線(xiàn)的距離。但是在整個(gè)斷面的測(cè)量中，測(cè)量點(diǎn)是多種多樣的，若由人工繪制效率低下，通常由計(jì)算機(jī)取而代之完成這一過(guò)程。

3測(cè)量數(shù)據(jù)分析與校核

在實(shí)地測(cè)量完成后，需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理。當(dāng)前，由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，這些工作通常由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序處理后，可得到速率時(shí)間變化率曲線(xiàn)，而當(dāng)這些曲線(xiàn)與目標(biāo)要求不吻合時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)給出警報(bào)提示。此時(shí)需要工作人員及時(shí)分析原因，并做好匯報(bào)工作。

而數(shù)據(jù)的校核通常是采用先進(jìn)的檢測(cè)儀器和優(yōu)化的測(cè)量方案，對(duì)計(jì)算誤差進(jìn)行校正，對(duì)較大的誤差進(jìn)行處理，以減小觀測(cè)誤差對(duì)分析結(jié)果的影響，從而提高監(jiān)測(cè)精度。數(shù)據(jù)校核通常包括外業(yè)測(cè)量結(jié)果的校核和內(nèi)業(yè)處理結(jié)果的校核。外業(yè)的校核內(nèi)容主要包括：對(duì)向觀測(cè)、往返觀測(cè)、閉合檢查和多種方法互相檢測(cè)等。內(nèi)業(yè)處理結(jié)果的校核主要包括工作人員的重復(fù)計(jì)算校核等，主要目的還是為了盡可能減少測(cè)量誤差。

4結(jié)語(yǔ)

地鐵隧道施工在眾多土建項(xiàng)目中是較為復(fù)雜的一種，由于受到的影響因素較多，如施工環(huán)境的多變性和地形狀況的復(fù)雜性等，這些因素往往對(duì)施工進(jìn)程的影響很大。為了保證工程質(zhì)量和工程進(jìn)度，對(duì)隧道施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制是十分必要的。因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)來(lái)分辨隧道圍巖是否穩(wěn)定、施工方法是否合理和及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，可提前做好應(yīng)對(duì)措施，保證施工人員的生命安全。本文主要分析了隧道施工監(jiān)測(cè)的基本概念和要求，探討了在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，并給出了相應(yīng)的建議，意在闡明隧道測(cè)量在隧道施工中的重要作用。總之，為了確保隧道施工項(xiàng)目的順利完成，必須做好監(jiān)測(cè)和控制工作，發(fā)揮測(cè)量技術(shù)在隧道施工中的積極作用，保證隧道施工的順利進(jìn)行。