關(guān)于城市地鐵盾構(gòu)施工測量技術(shù)

【摘要】針對在城市地鐵隧道建設(shè)中越來越常用的盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對其隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中的施工測量進(jìn)行深入分析，提出施工測量過程中需要注意的要點(diǎn)，旨在為類似項(xiàng)目的隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工測量提供技術(shù)參考，使施工測量發(fā)揮出應(yīng)有的作用效果。

【關(guān)鍵詞】城市地鐵;地鐵盾構(gòu)掘進(jìn);施工測量

如今，城市地鐵工程建設(shè)正快速發(fā)展，多數(shù)地鐵都采用盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)。為保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，在施工中必須認(rèn)真做好測量工作，為實(shí)際的盾構(gòu)掘進(jìn)提供可靠參考依據(jù)，防止偏差的產(chǎn)生。

1、項(xiàng)目概況

中鐵十四局集團(tuán)有限公司承建的長株潭城際鐵路綜合Ⅱ標(biāo)位于長沙市，線路自長沙站南端引出，跨人民中路后，以隧道方式穿京廣鐵路、東二環(huán)，于勞動?xùn)|路下方設(shè)樹木嶺地下車站;出站后繼續(xù)以隧道方式沿樹木嶺路南行，至香樟路口設(shè)香樟路站，出站后線路沿圭塘河南行至圭塘，爾后下穿圭塘河繼續(xù)向南下穿湘府中路設(shè)湘府路地下車站，爾后下穿湖南省植物園和紅星村后于長沙汽車南站下方設(shè)汽車南站地下車站，出站后線路轉(zhuǎn)向西南沿老G107行進(jìn)，過南繞城高速后線路出洞，隧道長12640m（含4座地下車站）建筑長12800m。

2、施工測量

2.1參數(shù)錄入與姿態(tài)復(fù)核

將盾構(gòu)機(jī)拼裝好后，應(yīng)對其自動導(dǎo)向系統(tǒng)實(shí)施各項(xiàng)參數(shù)的錄入，將參數(shù)錄入好后，對自動計(jì)算得出的線路坐標(biāo)與通過人工計(jì)算得出的坐標(biāo)實(shí)施對比，經(jīng)對比確認(rèn)無誤后，即可使用錄入的參數(shù)。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)開始前，還要對其姿態(tài)作必要的復(fù)核，以廠家提供的參照點(diǎn)為依據(jù)，通過反算確定盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，然后標(biāo)示參照點(diǎn)，為掘進(jìn)時(shí)的姿態(tài)動態(tài)復(fù)核提供方便。經(jīng)檢查確認(rèn)盾構(gòu)機(jī)實(shí)際姿態(tài)與人工復(fù)核姿態(tài)完全相同時(shí)，才可以正式開始掘進(jìn)。當(dāng)盾構(gòu)即將穿越構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)對洞內(nèi)的導(dǎo)線及吊架控制點(diǎn)等進(jìn)行嚴(yán)格檢查與校正[1]。

2.2系統(tǒng)移站

對自動導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行移站之前，應(yīng)先檢查確定洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)是否穩(wěn)定，每次移站都要做好檢查。經(jīng)計(jì)算確定吊架上控制點(diǎn)以后，在自動導(dǎo)向系統(tǒng)中進(jìn)行測站參數(shù)的設(shè)置，對移站之前和之后的盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行核對，若姿態(tài)相差較大，已經(jīng)超出限值，則應(yīng)找出原因，并采用有效措施加以解決，然后才可繼續(xù)掘進(jìn)。在每次移站過程中，都要認(rèn)真填寫盾構(gòu)姿態(tài)檢查記錄，同時(shí)要由現(xiàn)場管理人員進(jìn)行簽認(rèn)。

若全站儀激光束能沿垂直方向射入到激光靶屏幕上，則說明入射光有效，然而，在激光靶中，感光屏幕角度存在一定限制，其中，旋轉(zhuǎn)角為±40°，上下傾角為±5°，左右傾角為±15°?；诖耍す馊緝x所在位置和激光靶之間的距離不能過長，當(dāng)為曲線段時(shí)，通常以50-80m為宜，當(dāng)為直線段時(shí)，通常以120-200m為宜，具體數(shù)值可根據(jù)反射激光強(qiáng)度及激光斑點(diǎn)大小確定[2]。

2.3吊架控制點(diǎn)檢查

盾構(gòu)開挖時(shí)，其刀盤開挖直徑往往比管片的外徑略大，此時(shí)會產(chǎn)生一定空隙，需通過壁后注漿來有效填充，但砂漿達(dá)到凝固需要一定的時(shí)間，加之掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的振動等因素，管片要達(dá)到穩(wěn)定需很長時(shí)間。對此，對吊架控制點(diǎn)進(jìn)行定期檢查是十分重要且必要的。

定期維護(hù)導(dǎo)向系統(tǒng)，保證系統(tǒng)能夠始終保持在正常運(yùn)行狀態(tài)，使全站儀和目標(biāo)棱鏡之間能夠正常通視，避免人員或者是其它物體對棱鏡造成遮擋。對數(shù)據(jù)傳輸電纜進(jìn)行定期檢查，確保所有數(shù)據(jù)都能得以正常傳輸。在日常工作中，及時(shí)清除全站儀及棱鏡上的雜物與灰塵，使全站儀可以正常觀測。另外，還要做好托架與電纜線的實(shí)時(shí)巡視，防止刮擦及碰撞等問題的發(fā)生[3]。

盾構(gòu)姿態(tài)測量時(shí)，各測量項(xiàng)目的允許誤差為：（1）靶平面方向偏差測量，其測量誤差不能超過±5mm;（2）靶平面高程偏差測量，其測量誤差不能超過±5mm;（3）靶平面里程偏差測量，其測量誤差不能超過±10mm;（4）兩條軸線之間的平面夾角測量，其測量誤差不能超過±1mm/m;（5）縱向坡度測量，其測量誤差不能超過±1mm/m;（6）橫向旋轉(zhuǎn)角測量，其測量誤差不能超過±1mm/m[4]。

盾構(gòu)刀盤所在位置實(shí)測誤差根據(jù)以上要求考慮靶平面和刀盤中心之間的距離，刀盤所在位置的誤差可采用以下計(jì)算公式確定：

（1）

式（1）中， C表示刀盤所在位置的誤差，單位：mm;A表示靶平面所在位置的實(shí)際誤差，單位：mm;L表示靶平面和刀盤中心之間的里程差，單位：m;θ表示軸線夾角的實(shí)測誤差，單位：mm/m。

在采用自動導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行檢查的基礎(chǔ)上，還應(yīng)制定采用人工來測量確定盾構(gòu)實(shí)際位置的方法，將其作為一個(gè)備用系統(tǒng)來使用。采用人工進(jìn)行測量的過程中，起始數(shù)據(jù)可從目前已經(jīng)保持在穩(wěn)定狀態(tài)的控制點(diǎn)中選用，此外也可從系統(tǒng)已知數(shù)據(jù)當(dāng)中選擇。需要注意的是，采用人工測量的方法時(shí)，需要認(rèn)真檢查所有已知數(shù)據(jù)，其測量結(jié)果的誤差要控制在以上要求的 倍以內(nèi)[5]。

按照一定時(shí)間間隔采用人工對盾構(gòu)實(shí)際姿態(tài)予以測量，同時(shí)和導(dǎo)向系統(tǒng)給出的結(jié)果相比較，這兩者的誤差不能超過以上要求的 倍，若不滿足要求，則要以人工測量結(jié)果為依據(jù)對導(dǎo)向系統(tǒng)中所有原始數(shù)值實(shí)施修正。

2.4管片測量

將管片安裝好以后，應(yīng)立即對其位置進(jìn)行檢查和測量，此時(shí)進(jìn)行的檢測實(shí)際上是對導(dǎo)向系統(tǒng)所給出的姿態(tài)進(jìn)行的復(fù)核，能為同步注漿與二次注漿等提供可靠的指導(dǎo)和參考依據(jù)，若管片的偏差相對較大，則可通過對注漿壓力的適當(dāng)調(diào)整來糾正偏差。對于檢測間隔，一般確定為每掘進(jìn)10-15環(huán)進(jìn)行一次，在每次測量過程中都要有3-5環(huán)的搭接。如果管片實(shí)際姿態(tài)和導(dǎo)向系統(tǒng)所提供的姿態(tài)存在很大差別，則要采用人工對全站儀及后視棱鏡實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)測，確定盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際姿態(tài)，以此確定產(chǎn)生偏差的主要原因，以免隧道的實(shí)際軸線和設(shè)計(jì)要求的軸線存在太大偏差。如果連續(xù)兩個(gè)搭接環(huán)的實(shí)際偏差都很大，則要增加一定搭接環(huán)數(shù)，適當(dāng)增加檢測頻率，將管片的實(shí)際姿態(tài)及時(shí)反饋至現(xiàn)場工作人員，采用如圖1、2所示的方法對反射片所在位置的三維坐標(biāo)進(jìn)行測量，再通過計(jì)算確定隧道中心實(shí)際坐標(biāo)與設(shè)計(jì)要求的坐標(biāo)，至此即可確定管片的姿態(tài)[6]。

結(jié)語：

綜上所述，在隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工中，必須嚴(yán)格按照超前策劃、方案先行、資源合理配置、勤測量、多監(jiān)測、及時(shí)反饋測量信息等基本原則做好測量，以此為實(shí)際的盾構(gòu)掘進(jìn)施工提供參考指導(dǎo)，使隧道能夠安全且準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)貫通，將貫通誤差限制在3cm甚至更小的程度，同時(shí)使管片的線型定位達(dá)到要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]紀(jì)萬坤，胡永利，靳羽西.貫通測量在濟(jì)南地鐵盾構(gòu)施工中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2019，11（02）：53-56+154.

[2]徐輝.城市地鐵盾構(gòu)施工測量若干問題的探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019，11（05）：17-18+111.

[3]劉慶年.城市地鐵施工測量技術(shù)與方法研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（04）：71-72.

[4]唐德平，張樹紅，楊文斌.城市地鐵盾構(gòu)施工測量技術(shù)[J].水利水電施工，2016，10（05）：104-111+122.

[5]潘巍.地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測量技術(shù)研究[J].科技展望，2015，25（08）：128-129+254.

[6]王建華，王玉振.后方交會法在地鐵盾構(gòu)控制測量中的應(yīng)用[J].都市快軌交通，2014，27（04）：97-100.

作者簡介：

李治國（ 1978.10-），男，主要從事工作工程測量方面。