地鐵盾構(gòu)測量方法的應(yīng)用研究芻議

陳冬

（中鐵二局集團(tuán)有限公司城通公司，成都 610500）

1 引言

我國城市化程度不斷加深，城市人口總量突破百萬、千萬的更是越來越多，這就導(dǎo)致城市交通壓力越來越大。為解決這方面的矛盾，地鐵工程的建設(shè)總量日漸提升，相較于其他交通形式，地鐵運(yùn)量大、效率高、能耗低、安全舒適，可以有效緩解公共交通問題。而且地鐵建設(shè)已經(jīng)成為各大城市展示城市化建設(shè)程度及高新技術(shù)應(yīng)用的重要標(biāo)志【1】。

2 盾構(gòu)法概述

盾構(gòu)法是一類較為先進(jìn)的隧道建設(shè)技術(shù)，相較于其他技術(shù)工藝，盾構(gòu)施工所造成的地表沉降問題、環(huán)境問題都是最小的，在當(dāng)前地鐵工程建設(shè)期間的應(yīng)用較為廣泛。地鐵盾構(gòu)施工測量是為了保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工、管片拼裝依照工程設(shè)計要求而開展的測量工作，主要內(nèi)容包括地面控制測量、地下控制測量、聯(lián)系測量、掘進(jìn)施工測量、貫通測量等幾方面內(nèi)容。盾構(gòu)施工測量工作需要貫穿地鐵工程建設(shè)的全過程，才能最終保證地鐵隧道能夠順利貫通。

3 地鐵盾構(gòu)測量方法的應(yīng)用

3.1 施工前的測量

3.1.1 地面測量控制

地鐵盾構(gòu)施工前，建設(shè)單位需要委托測量控制單位，按照要求布設(shè)和測量地面施工控制網(wǎng)，其中，地面平面施工控制網(wǎng)需要根據(jù)精密導(dǎo)線相關(guān)技術(shù)要求，地面高程施工控制網(wǎng)需要根據(jù)地鐵工程線路形狀布設(shè)。在地面施工控制網(wǎng)布設(shè)完成后，建設(shè)單位要組織專家對測量成果進(jìn)行專門驗(yàn)收，確保地面測量控制網(wǎng)精度滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。施工單位進(jìn)場后，建設(shè)單位要組織測量控制單位為施工單位進(jìn)行交樁，施工單位對地面施工控制網(wǎng)復(fù)測，復(fù)核結(jié)果確認(rèn)無誤后報送監(jiān)理單位，經(jīng)三方復(fù)核全部無誤后報送建設(shè)單位備案【2】。

3.1.2 復(fù)核設(shè)計數(shù)據(jù)

地鐵隧道開工前，要對圖紙進(jìn)行審查，現(xiàn)場測量人員要結(jié)合設(shè)計圖紙計算出盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軸線的三維坐標(biāo)，然后自行進(jìn)行核查，檢查無誤后及時報送監(jiān)理單位、測量控制單位，經(jīng)各方確認(rèn)的軸線坐標(biāo)數(shù)據(jù)需向各方進(jìn)行交付，作為后續(xù)施工檢查的參考依據(jù)。

3.1.3 錄入并驗(yàn)收設(shè)計數(shù)據(jù)

在地鐵隧道中線坐標(biāo)計算完成后，施工單位需要將計算結(jié)果錄入到盾構(gòu)機(jī)當(dāng)中，在錄入過程中需要聯(lián)系建設(shè)單位、建立單位、測量控制單位、施工單位共同進(jìn)行監(jiān)督、操作，錄入完成后進(jìn)行檢查、確認(rèn)，無誤后由各參與方進(jìn)行簽字確議，并拍照備查。

3.2 施工中的測量

3.2.1 地下測量控制

盾構(gòu)施工的地下測量控制工作需要在隧道當(dāng)中建立相應(yīng)的測量控制網(wǎng)，該控制網(wǎng)是各項(xiàng)盾構(gòu)測量工作的基礎(chǔ)。盾構(gòu)施工測量控制當(dāng)中包含了地下高程測量控制、地下平面測量控制。地下高程測量控制主要是通過聯(lián)系測量將傳遞至地下的水準(zhǔn)點(diǎn)作為地下高程的起算點(diǎn)，然后通過水準(zhǔn)測量，沿隧道掘進(jìn)方向布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，確定設(shè)備、隧道豎直方向關(guān)系、位置。地下高程測量控制主要采用二等水準(zhǔn)測量法，在隧道當(dāng)中間隔200m 的地板點(diǎn)或邊墻埋設(shè)高程控制點(diǎn)，或利用地下導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志作為高程控制點(diǎn)【3】。

地下平面測量控制多采用交叉導(dǎo)線或支導(dǎo)線形式，其中，導(dǎo)線點(diǎn)多埋設(shè)在隧道結(jié)構(gòu)邊墻，然后在邊墻上設(shè)置觀測臺，觀測臺同時具有強(qiáng)制儀器歸心的裝置。施工單位在安裝觀測臺時，要嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選材及操作，在安裝完成后要檢查觀測臺的平穩(wěn)性、可靠性。根據(jù)GB/T 50308—2017《城市軌道交通工程測量規(guī)范》中的要求，在隧道直線段每150m 位置設(shè)置導(dǎo)線控制點(diǎn)、曲線段每60m 以上位置設(shè)置導(dǎo)線控制點(diǎn)。導(dǎo)線控制點(diǎn)可以根據(jù)四等導(dǎo)線技術(shù)要求確定，在進(jìn)行延伸施工導(dǎo)線控制測量之前，要對該點(diǎn)位前的3 個導(dǎo)線控制點(diǎn)進(jìn)行檢測，確保無誤后才能進(jìn)行延伸。施工單位完成導(dǎo)線控制點(diǎn)的測量及確認(rèn)工作后，需要報送監(jiān)理單位進(jìn)行現(xiàn)場審核、復(fù)查，并聯(lián)系測量控制單位進(jìn)行復(fù)測，無問題的情況下出具復(fù)測報告，交由建設(shè)單位進(jìn)行備案。

3.2.2 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測量控制

在盾構(gòu)機(jī)投入施工前，施工單位需要向建設(shè)單位進(jìn)行申報，建設(shè)單位需要組織設(shè)計單位、監(jiān)理單位、測量控制單位，會同施工單位驗(yàn)收盾構(gòu)機(jī)始發(fā)條件，以便掌握盾構(gòu)基座、反力架、預(yù)留洞門鋼圈等部分的測量結(jié)果，確保滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，多方確認(rèn)無誤后才能簽署驗(yàn)收意見，然后由施工單位組織盾構(gòu)機(jī)始發(fā)。

3.2.3 掘進(jìn)測量控制

地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工期間，每間隔一定施工距離，施工單位必須及時進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)實(shí)時姿態(tài)、盾構(gòu)管片姿態(tài)測量復(fù)核，所獲取的測量結(jié)果與盾構(gòu)掘進(jìn)軸線進(jìn)行比對，掌握實(shí)際施工過程中存在的偏差，以便在后續(xù)盾構(gòu)施工中及時進(jìn)行糾偏。一般情況下，盾構(gòu)施工每推進(jìn)80 環(huán)，就要對成形管片軸線進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果進(jìn)行上報，由測量控制單位、監(jiān)理單位進(jìn)行審查、備案。每推進(jìn)240 環(huán)，測量控制單位要對隧道內(nèi)導(dǎo)向控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，然后將測量結(jié)果上報給監(jiān)理單位、施工單位進(jìn)行復(fù)查，完成后由業(yè)主進(jìn)行備案。

3.2.4 聯(lián)系測量控制

實(shí)際盾構(gòu)施工過程中可以采用鋼尺導(dǎo)入法進(jìn)行高程傳遞，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)高程傳遞到地下施工區(qū)域。在此期間要進(jìn)行3 次高程傳遞，與豎井同步進(jìn)行定位，傳遞測量過程中要保證互差滿足限差標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼尺導(dǎo)入法具體操作如下：將鋼尺懸在支架上，零端掛重錘垂至井下，重錘重量要滿足檢定拉力要求。

根據(jù)二等水準(zhǔn)測量技術(shù)將地面高程傳遞到近井水準(zhǔn)點(diǎn)，然后對地上、地下2 臺水準(zhǔn)儀進(jìn)行讀取，獲取地上、地下水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)尺讀數(shù)、鋼尺讀數(shù)，反復(fù)進(jìn)行3 次獨(dú)立測量，不同測回過程中要及時調(diào)整儀器高度，3 次獨(dú)立測量高差要保持在3mm 之內(nèi)。觀測過程中還要對地上、地下測量區(qū)域的溫度進(jìn)行檢測，相應(yīng)的高差數(shù)據(jù)要結(jié)合溫度、尺長等參數(shù)進(jìn)行修正。

對于豎井的定向工作目的是為了將地上、地下的平面直角坐標(biāo)系進(jìn)行統(tǒng)一。在地鐵隧道貫通之前要開展3 次以上的聯(lián)系測量工作，確定地下起始點(diǎn)、起始邊在地面平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、方位角等參數(shù)，在地鐵隧道當(dāng)中建立支導(dǎo)線，地下起始邊、方位角的誤差會隨與各點(diǎn)距離增加而增大。

兩井定向法通過增大2 根鋼絲間距投向誤差，提高起始邊方位角的測量精度。

3.3 貫通后的測量控制

地鐵盾構(gòu)施工完成隧道貫通工作后，現(xiàn)場土建施工單位要及時進(jìn)行對施工中線、限界、貫通情況的測量，并針對測量結(jié)果與設(shè)計要求進(jìn)行對比、分析，自行檢查合格后報送相關(guān)監(jiān)理單位進(jìn)行審查、復(fù)核，確認(rèn)無誤后，安排測量控制單位進(jìn)行復(fù)測，確保盾構(gòu)施工能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及設(shè)計要求，經(jīng)正式審查無誤后安排測量控制單位出具復(fù)測報告，然后向建設(shè)方備案。

4 結(jié)語

地鐵工程中盾構(gòu)施工測量對實(shí)際建設(shè)具有非常大的影響，必須結(jié)合施工區(qū)域的具體環(huán)境、特點(diǎn)，在不同階段做好盾構(gòu)測量工作，建立有效的復(fù)核制度，對盾構(gòu)施工測量成果進(jìn)行監(jiān)督、核驗(yàn)，確保真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，為地鐵盾構(gòu)施工提供強(qiáng)有力保障。