深基坑內(nèi)沉管對接端鋼殼安裝測控技術(shù)

杜玉珊 夏晟 李云超 王奔 郭偉

中鐵隧道局集團三處有限公司 廣東深圳 518101

本文贅述了項目的綜合概述、控制網(wǎng)測量、 端鋼殼安裝測量等幾個方面，提出了幾點粗略見解，以供研究參考，歡迎批評指正。

1 工程概述

該研究選用深中通道項目東人工島堰筑段內(nèi)主體結(jié)構(gòu)沉管對接處端鋼殼，該處位于半徑5000m的平曲線上，寬55.467m、高10.638m，是目前國內(nèi)在建沉管隧道項目中斷面尺寸最大的沉管對接端。端鋼殼H型鋼環(huán)向共分為12段制造，其中頂板、底板由3段16m長的H型鋼組成，4個掖角處為L型，側(cè)墻部分由2段7m長的H型鋼殼節(jié)段組成。鋼殼面板由28塊組成，除掖角范圍外每段長度均為5m。端鋼殼安裝作業(yè)在長9m、寬62m、深18m的基坑內(nèi)進行。由于基坑內(nèi)自上而下共設(shè)置5道支撐梁、6根格構(gòu)立柱樁，加之基坑周邊砼圍檁、支撐梁、立柱、棧橋板等支撐體系對測量視線的影響，基坑內(nèi)可用于端鋼殼安裝控制網(wǎng)布設(shè)的實際有效空間只有6.3m×35m的范圍，由此導(dǎo)致端鋼殼控制面板距測量觀測墩的最近距離只有5.8m，最大觀測仰角達到55°，大大增大了端鋼殼安裝精度測控難度。

2 控制網(wǎng)測量

控制點均采用強制觀測墩形式，平面控制網(wǎng)測量采用徠卡高精度全站儀TM50進行自動觀測，此方法可減小人為照準誤差、提高測量作業(yè)效率。以首級控制點為起算點和檢核點，依次對加密點進行觀測。由于部分加密點位于基坑底部，上下高差達18m，需在基坑頂部支撐梁上搭設(shè)平臺，采用光學或激光垂直投點儀進行投點測量。投點時選取多方向180°連線取中作為最終投點結(jié)果。測量前對投點儀器和棱鏡進行自檢，合格后方可施測。平面控制網(wǎng)按《工程測量規(guī)范》（GB50026-2018）中三角形網(wǎng)之三等精度要求施測要求執(zhí)行[1]。高程控制網(wǎng)按《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）中二等水準精度要求執(zhí)行，以首級控制網(wǎng)中的一等水準點為起算點和檢核點，依次對加密點進行觀測，形成閉合水準路線[2]?；痈叱躺舷聜鬟f采用鋼尺進行，鋼尺下掛件為50N拉力的吊錘，使用前經(jīng)專業(yè)部門檢定合格。基坑頂和基坑底兩臺水準儀進行同步讀數(shù)，每次獨立觀測六個測回，每測回時應(yīng)變動儀器高，要求六個測回測得的高差較差小于3mm。計算高差前，按下列公式對鋼尺尺長進行溫度及張力改正：

溫度改正值=實際測定值×尺帶膨脹系數(shù)0.0000115×（溫度-20℃）

張力改正值=（實際測定張力-標準張力50）×實測距離÷（伸縮彈性力205800×尺帶的截面面積2.52）

3 端鋼殼安裝測量

3.1 大仰角測量方法

由于堰筑段基坑內(nèi)端鋼殼安裝作業(yè)空間狹窄、上下高差大，造成全站儀觀測頂板時的仰角過大（最大約55°），為有效解決仰角過大對觀測精度的影響，按下述兩種方法對面板上標注的特征點進行測量和比對驗證。①全站儀+彎管目鏡+吸附式棱鏡測量。測量端鋼殼頂部面板上的特征點時，在全站儀（徠卡tm50/0.5″）上配置彎管目鏡解決人工照準問題，在特征測點上吸附可360°調(diào)整方向的高精度棱鏡解決方向?qū)蕟栴}。②投點儀+鋼尺讀數(shù)測量。在支撐梁上架設(shè)光學投點儀（徠卡WILD ZL天頂儀/0.5mm：100m），在端鋼殼頂板與底板上投點并采用檢核過的鋼尺進行多方向讀數(shù)，最終取平均值。③驗證結(jié)果。經(jīng)上述方法驗證，第一組差值為0.5mm，第二組差值為1.0mm，第三組差值為0.7mm，平均值為0.8mm，說明水平距離6.5m、高差10.6m時，對測量結(jié)果的影響在1mm內(nèi)。

3.2 端鋼殼預(yù)埋件的安裝測量

根據(jù)端鋼殼預(yù)埋件分段位置，在H型鋼預(yù)埋件上布設(shè)32個測點（均為預(yù)埋件的首端、中心、尾端的特征點），安裝過程中，可視現(xiàn)場需求予以加密。首先根據(jù)標定的基準線對端鋼殼H型鋼預(yù)埋件進行粗定位，然后采用“全站儀+彎管目鏡+吸附式棱鏡”方式進行反復(fù)精調(diào)，直至各部位精度滿足限差要求。端鋼殼底部和側(cè)墻底部預(yù)埋件的安裝高程采用水準儀進行控制，端鋼殼頂部及側(cè)墻上部預(yù)埋件的安裝高度采用“吊尺+水準儀”方式進行控制。吊尺時實時調(diào)整輔助裝置位置，使尺面貼緊端鋼殼端面，讀取吊尺下端的尺數(shù)，同時讀取端鋼殼構(gòu)件端面處的尺面數(shù)據(jù)，推算端鋼殼構(gòu)件端面的高程。

3.3 端鋼殼面板安裝測量

為控制面板的安裝精度，須沿端鋼殼面板設(shè)計中心線按1m間距布設(shè)128個測點，并依次編號，采用全站儀精確測量各測點的三維坐標，作為面板安裝測量依據(jù)。端鋼殼H型鋼預(yù)埋件安裝完成后，對H型鋼構(gòu)件內(nèi)緣及外緣的三維空間姿態(tài)進行復(fù)測，并根據(jù)復(fù)測成果進行擬合；通過比對分析內(nèi)、外側(cè)擬合結(jié)果，選取最佳擬合面作為端鋼殼面板安裝的理論控制面，并將各測點偏差予以標識，以便現(xiàn)場施工人員進行打磨修補處理。面板初定位時，須安排測量人員進行全程監(jiān)測。完成每塊面板的初定位后，及時在H型鋼構(gòu)件上焊接“卡瑪”工裝卡住面板（“卡瑪”呈上下交錯布置，間距0.8m）；所有面板安裝完成后，采用“全站儀+彎管目鏡+定制吸附式棱鏡”相互配合的方法進行精調(diào)；精調(diào)每塊面板時，測點按橫向間距1m、上中下三點為一組的方式進行布置，通過“卡瑪”進行微調(diào)，直至測量數(shù)據(jù)和理論控制面之間的偏差小于1mm后，方可點焊固定（焊點間距為1m），依此完成所有面板的點焊固定[3]。整環(huán)面板精調(diào)完成后，精確測定全部128個測點的三維坐標并進行三維擬合分析，確保平整度、橫向傾角、豎向傾角等測量指標滿足設(shè)計要求后，方可進行加焊及滿焊。

4 結(jié)語

深中通道S03合同段，針對深基坑狹小空間內(nèi)沉管對接端端鋼殼安裝精度管控，提出的測控技術(shù)方案是切實可行的，實踐結(jié)果表明，該技術(shù)能將端鋼殼面板最終的平整度控制在5mm以內(nèi)，橫向傾斜度、豎向垂直度均在3mm以內(nèi)，滿足GINA止水帶壓接后的止水要求。