兩井定向在地鐵盾構(gòu)法施工中的應(yīng)用探索

張定宇

摘要：盾構(gòu)法具有掘進速度快、勞動強度低、施工噪音小、不受季節(jié)、氣候條件影響等優(yōu)勢，而在城市地鐵隧道施工中被廣泛應(yīng)用。但是，由于地下巖壁與土層斷面尺寸多變，使得掘進精度極易出現(xiàn)較大誤差，而影響隧道施工的安全性，因此，施工單位在盾構(gòu)施工中引入兩井定向的方法，即將地面控制網(wǎng)的平面坐標與方向，傳遞給井下的控制點與導(dǎo)線邊，進而確保地鐵貫通的定向精度能夠滿足施工標準要求。本文將結(jié)合工程實例，對兩井定向的原理以及在地鐵盾構(gòu)法施工中的實際應(yīng)用效果予以分析和闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵;盾構(gòu)法;兩井定向;具體應(yīng)用

1 工程概況

某城市地鐵交通2號線建設(shè)工程第一標段，站點起始里程為DK08+252.099，終點里程為DK09+175.454，盾構(gòu)區(qū)間在出站點后有16m的直線段，然后左線以345m的曲線半徑，右線以355m的曲線半徑分離，最大線間距為17m，然后統(tǒng)一并攏為16m，并轉(zhuǎn)為平行直線段行進，最終進入下一站點的直線間距為16m。從該站點起始位置出發(fā)后，經(jīng)過4‰的向上坡度，然后轉(zhuǎn)為20‰向下的坡度，在進入下一站點之前，轉(zhuǎn)為6‰向上的坡度，最后以4‰向下的坡度進入站點。該站點起始端兩側(cè)的接收井間距為176m，井深為18m。根據(jù)施工設(shè)計圖紙以及《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB_T50308-2017）的要求，該區(qū)段隧道的橫向貫通中誤差不得超過±50mm，高程貫通中誤差不得超過±25mm，二者之間的比值結(jié)果應(yīng)當小于2倍。地下導(dǎo)基線邊方位角的互差不得超過±16″方位角中誤差不得超過±8″，導(dǎo)線邊的邊長互差不得超過±8mm，重合點坐標較差不得超過30mm×ld/Ld，其中l(wèi)d代表導(dǎo)線長度，Ld代表貫通長度，單位為m。

2 兩井定向在地鐵盾構(gòu)法施工中的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用原理分析

在盾構(gòu)掘進施工開始之前，首先以該地鐵站兩端的始發(fā)井作為基準點，分別在始發(fā)井的位置懸掛直徑介于0.2—0.5mm之間的碳素彈簧鋼絲，在選擇鋼絲時，應(yīng)當保證該材質(zhì)的鋼絲強度能夠滿足標準要求，當鋼絲的位置固定以后，在其下面懸掛一個重量為10kg左右的重錘，并將重錘浸泡阻尼液當中，當這一系統(tǒng)保持相對平衡以后，此時的坐標方位角保持不變。在布設(shè)近井點時，布設(shè)位置與鋼絲之間的距離保持在10—15m左右，并測量出兩根鋼絲的平面坐標，根據(jù)坐標值能夠快速計算出兩根鋼絲連線的坐標方位角。全站儀可以安置在近井點的位置，當測量儀器安裝就位后，可以利用無定向?qū)Ь€測量的方法對兩根鋼絲進行聯(lián)測，通過聯(lián)測，可以得到井下近井點位置的平面坐標，最后運用分析軟件對測量結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析處理[1]。

2.2 投點所需的設(shè)備與材料

投點是兩井定向操作中的一道關(guān)鍵工序，主要以定向水平為標準懸掛垂球，目前，最為常見的投點方法是垂球線單重投點法，這種方法又劃分為單中穩(wěn)定投點法與單重擺動投點法，前者主要將垂球置于水桶當中，連接介質(zhì)是定向水平的測角量邊與靜止球體構(gòu)成的靜態(tài)體系。而后者的連接介質(zhì)則是固定垂球線與定向水平構(gòu)成的動態(tài)體系。無論是單中穩(wěn)定投點法還是單重擺動投點法，所需的主要材料及設(shè)備包括：垂球、鋼絲、油桶、全站儀以及其它附屬設(shè)施。其中，垂球的重量為10kg左右，鋼絲的直徑介于0.2—0.5mm之間，材質(zhì)為高強度優(yōu)質(zhì)碳素鋼。油桶的直徑應(yīng)當大于垂球直徑，二者的直徑差為100mm，由于二者之間存在的一定的距離間隔，因此，在垂球擺動時，不會與油桶壁發(fā)生刮碰。在該工程當中，所使用的全站儀的型號為Leica TS16（1″），數(shù)量為兩臺，觀測點分別位于同一根鋼絲上面的井上與井下兩個控制點位。另外，測量時所需的反射片，其規(guī)格為3.5cm×3.5cm，型號為Leica，同時，選用帶基座的腳架來支撐全站儀。

2.3 兩井定向作業(yè)流程

首先需要確定地面兩處近井點的坐標值，分別記作JJD1和JJD2，而隧道內(nèi)部的近井點坐標記作Y1和Y2，并在這兩個位置分別架設(shè)全站儀，為了提高觀測精度，現(xiàn)場測量人員應(yīng)當獨立觀測三次，來讀取相應(yīng)測站近井點到鋼絲的水平距離和水平角。然后將每一次的觀測結(jié)果輸入到南方平差易2005平差軟件當中，通過軟件的分析與處理，來計算出隧道始發(fā)基線控制點的平面坐標，并將這一坐標記作（X，Y）。通過內(nèi)業(yè)起算數(shù)據(jù)，技術(shù)人員可以利用平差易2005平差軟件對地面平面加密近井點以及鋼絲坐標數(shù)據(jù)進行處理，而無定向?qū)Ь€依然應(yīng)用該軟件來計算出Y1和Y2基線控制點的坐標數(shù)據(jù)。最后根據(jù)始發(fā)基線平面控制計算成果得出平面控制網(wǎng)結(jié)論，即：全長相對閉合差的規(guī)范要求為1/35000，計算結(jié)果為1/71510，方位角閉合差的規(guī)范要求為±13.23″，計算結(jié)果為-4.12″，測角中誤差的規(guī)范要求為±2.5″，計算結(jié)果為1.66″，相鄰點相對點位中誤差的規(guī)范要求為±8mm，計算結(jié)果為6.6mm，測距相對中誤差的規(guī)范要求為1/80000，計算結(jié)果為1/81526，通過與規(guī)范要求的比對，其測量誤差范圍均滿足標準要求[2]。

3 兩井定向在地鐵盾構(gòu)法施工中的應(yīng)用結(jié)論

在該地鐵隧道盾構(gòu)施工中，施工單位主要采取了兩井定向與無定向?qū)Ь€相結(jié)合的施測方法，通過對測量結(jié)果數(shù)據(jù)的比對可以看出，每一個施測點位的誤差范圍均在標準范圍之內(nèi)，因此，這種方法對隧洞的成功貫通發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，該地鐵站的地下隧洞貫通以后，通過對各控制點的復(fù)測，測得左線隧道貫通的縱向誤差為13.1mm，橫向誤差為6.2mm，豎向誤差為9.1mm，右線隧道貫通的縱向誤差為8.3mm，橫向誤差為6.6mm，豎向誤差為-6.4mm，誤差值均在標準誤差范圍之內(nèi)。

結(jié)束語：

目前，雖然兩井定向測量技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，但是，在實際應(yīng)用過程中仍然暴露出一些亟待解決的問題，比如在測量過程中，井上與井下需要測量的控制點較多，無形當中就增加了實測工作量。因此，在應(yīng)用兩井定向測量技術(shù)時，施工單位應(yīng)當積極借鑒和汲取成功的經(jīng)驗，在提高測量精度的同時，為城市地鐵隧道的順利貫通提供強大的技術(shù)支持與保障。

參考文獻

[1] 姚江，朱家俊，史楠. 兩井定向在地鐵盾構(gòu)法施工中的應(yīng)用[J]. 云南水力發(fā)電，2020，36（9）：156-158.

[2] 詹小峰. 兩井定向聯(lián)系測量在北京地鐵盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用[J]. 市政技術(shù)，2016，34（z1）：95-97.