暗挖法地鐵施工控制測量技術(shù)研究

摘要：暗挖法相比明挖法對控制測量技術(shù)具有更高要求，直接關(guān)系到地鐵暗挖施工質(zhì)量和安全?；诖?，本文以青島市地鐵1號線工程中山路站項目為例，對暗挖法地鐵施工控制測量技術(shù)進行了剖析。首先對中山路站工程概況進行了簡要介紹，然后重點對該站點施工控制測量技術(shù)及其測量施工進行了研究，采用豎井+三角形的測量方法，關(guān)聯(lián)起地下和地上兩個部分，并對大量測量數(shù)據(jù)進行處理和分析得出沉降變化規(guī)律，為地鐵施工提供安全保障。

關(guān)鍵詞：暗挖法；地鐵施工；控制測量；研究

文章編號：2095-4085（2024）01-0067-03

0引言

暗挖法是較為常見的地鐵施工方式，相比明挖法對控制測量技術(shù)具有更高的要求。在暗挖法地鐵施工過程中精準測量與反饋有助于合理控制施工沉降，避免塌方等事故發(fā)生。地鐵施工工程量巨大，并且對施工精度具有較高要求［1］。為了保障地鐵施工能夠完全匹配施工設(shè)計，通常采用周期性測量信息進行科學(xué)計算。在進行控制測量時既要統(tǒng)籌全局，也要兼顧局部，要認識到從地面到地下各個測量環(huán)節(jié)之間存在密切聯(lián)系，選擇科學(xué)的測量方法把地面坐標、方位角以及高程等信息準確傳遞到地下，并將其作為在地下開展控制測量的依據(jù)［2］。由于地鐵工程在施工過程中面臨非常復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，特別是在暗挖法模式下，地鐵施工面臨更多的困難和挑戰(zhàn)，這就需要在施工過程中進行非常嚴格準確的測量檢查和標定，只有這樣才能夠?qū)Φ罔F施工過程中的沉降變形情況進行科學(xué)準確分析，保障地鐵施工安全。

1工程概況

青島市地鐵1號線工程中山路站主體結(jié)構(gòu)位于膠州路和博山路交叉口到膠州路和聊城路交叉口之間，沿膠州路東西方向布置，為地下兩層島式車站。站位處膠州路路面起伏較大，西端地面標高19.06m，車站東端地面標高24.29m，地面提升高度5.5m左右。車站有效站臺中心里程K34+564.000，起訖里程K34+488.500～K34+694.100，總長205.6m，凈寬18.5m，拱頂埋深13.4～18.74m，覆巖10.1～18.1m。中山路站結(jié)構(gòu)斷面采用單拱雙層車站的形式，為標準島式站臺車站。該處道路市政管線密集，車站采用暗挖法施工，絕大部分管線對施工影響較小。

2控制測量技術(shù)

在進行測量之前需要嚴格按照豎井+三角形的測量方法，緊靠豎井短邊位置架設(shè)穩(wěn)定性和牢固性較好的鋼管，并在其上固定好鋼絲，要求鋼絲足夠平滑，并且不允許出現(xiàn)明顯彎折，鋼絲固定好之后應(yīng)該與井壁之間留有一定空隙，相鄰鋼絲之間的距離需要超過5mm。

2.1地面測量

該地鐵項目在施工過程中采用首級GPS測量網(wǎng)控制測量精度，沿著地鐵線路方向布設(shè)1～2km長的導(dǎo)線，并在GPS測量網(wǎng)絡(luò)控制下精準布設(shè)二級地面精密導(dǎo)線，二級地面精密導(dǎo)線長度控制在240～300m，需要注意的是在二級地面精密導(dǎo)線布設(shè)過程中應(yīng)該避開容易發(fā)生沉降的區(qū)域。為了保障GPS控制網(wǎng)以及地面導(dǎo)線精度，在具體作業(yè)時應(yīng)該在地鐵施工豎井、風道豎井以及出入口位置上方均布設(shè)精密導(dǎo)線。基于國家一等和二等水準點，在地面高程控制時將

1200m作為布設(shè)距離。同時在施工過程中為了保障限制距離在±9mm之內(nèi)，需要采用高精度水準儀作為測量儀。為了確保高程統(tǒng)一規(guī)范，在測量過程中應(yīng)該通過往返測量方式進行測量。在對井點位置進行測量時可以采用兩種方式：一是在進行測量時讓近井點與懸掛鋼絲之間距離最小值等于鋼絲間隔距離的1.5倍；二是讓近井點和鋼絲之間的夾角小于1°。為了準確得到近井點位置，需要架設(shè)和整平全站儀，首先對位置進行目測，在此基礎(chǔ)上打開激光指示功能，對位置進行適當調(diào)整，確保相鄰鋼絲之間激光能夠順利通過，然后打開激光對中器，通過激光指示對近井點位置進行確認。在確認無誤之后對井上近井點位置進行測量，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境以及施工測量要求，將地面精密導(dǎo)線點與近井點構(gòu)建形成閉合導(dǎo)線之后再進行測量，在對井下近井點位置進行測量時，測量方法以及流程與井上近井點位置測量基本一致，但是地下埋設(shè)測量控制點數(shù)量應(yīng)該超過3個，并且地下導(dǎo)線需要超過2條從而獲得更多的導(dǎo)線邊方位角。

2.2暗挖控制測量

本項目在進行暗挖控制測量時，選擇豎井聯(lián)系三角形測量方法（見圖1）。O1和O2分別為兩根鋼絲，A和D分別為地面控制點；B和C分別為地面三角形與O1、O2兩根鋼絲的交點；a、b和c分別為地面三角形的三條邊長度；α、β和γ分別為地面三角形的三個內(nèi)角，與三條邊a、b和c相對應(yīng)；a1、b1和c1分別為地下三角形的三條邊長度；α1、β1和γ1分別為地下三角形的三個內(nèi)角；B1和C1分別為地下三角形與O1、O2兩根鋼絲的交點；A1和D1分別為地下控制點；ω和ω1分別為地上和地下導(dǎo)線起始邊的方位角。豎井聯(lián)系三角形測量方法在具體實施過程中將2根鋼絲懸吊在豎井中，然后測量鋼絲與近井點之間的距離以及夾角。通過計算得到鋼絲的位置坐標以及方位角，然后通過進一步計算可以得到地下導(dǎo)線的位置坐標以及方位角。通過上述計算可以將地鐵地上部分與地下部分聯(lián)系起來，形成一個系統(tǒng)的計算體系［3］。

在對地下導(dǎo)向進行測量時將一級導(dǎo)線精度作為其測量標準。為了保障測量的準確性和可靠性，在地鐵暗挖過程中每當挖至關(guān)鍵節(jié)點，均需要對地下導(dǎo)向進行測量，通過重復(fù)觀測保障測量精度，為暗挖施工提供準確數(shù)據(jù)支持。通常暗挖至全長的30%、全長的60%以及貫通前的80m均為暗挖施工關(guān)鍵節(jié)點。同時在施工導(dǎo)線施工延伸之前，有必要對3至5個已有的導(dǎo)線點再次進行測量，有助于保障測量的可靠性［4］。

2.3施工放樣測量

選擇采用極坐標法進行施工放樣測量，將同步線、高程里程樁號以及設(shè)計中心線作為施工放樣測量的控制線。在進行測量時首先安裝激光指向儀，注意其位置必須在地鐵中心線上，其主要作用為在挖掘過程中對上下部結(jié)構(gòu)的開挖高程進行控制。為了確保挖掘精度，需要在施工過程中對激光指向儀的坡度和中線進行校準。

2.4高程控制測量

在對地鐵豎井高程進行測量之前，按照施工設(shè)計需要首先開展臨近水準測量，然后在進行豎井高程測量。目前關(guān)于豎井高程測量有多種方法，在實際操作中多選擇由上到下的高程傳遞測量方法（見圖2）。A點和B點分別為井上和井下高程點；a1和a2分別為井上和井下水準儀距離前點距離；b1和b2分別為井上和井下水準儀距離后點的距離。在具體測量過程中可以通過長鋼尺導(dǎo)入到井內(nèi)來完成豎井高程測量以及坐標同步傳遞。

3測量施工

3.1基坑開挖施工測量

地鐵基坑開挖分層分段開挖，在基坑開挖過程中，圍護結(jié)構(gòu)會因為土體卸載而產(chǎn)生豎向和橫向變形，基坑開挖前將各橫軸線測放于第一道支撐頂面，放樣誤差控制在10mm以內(nèi)，以控制下部支撐的平面位置，支撐兩端高程差不小于20mm。當基坑挖至距離設(shè)計坑底高程30cm位置時，改用人工配合機械修挖、平整坑底，進行墊層施工。

3.2豎井施工測量

豎井施工前，按設(shè)計圖紙采用極坐標法在地面放樣，定出十字線及護樁，以便控制豎井下挖方向。利用豎井附近設(shè)置的高程點，控制豎井下挖深度，隨時檢查核實豎井十字線準確位置、下挖深度以及各部尺寸，確保豎井的設(shè)計位置。

3.3風道施工測量

風道施工測量利用豎井的十字線，采用串線法控制風道中線開挖前將隧道中線投影在施工掌子面上，用鋼尺、水準儀配合定出拱頂及斷面的高程、位置。嚴格按設(shè)計尺寸。采用支距法將斷面輪廓線劃在掌子面上作為施工依據(jù)。采用串線法長度超過要求時，使用全站儀測設(shè)風道中線。嚴格控制中線方向、高程及各部尺寸，使風道準確到達設(shè)計位置。

3.4暗挖車站開挖施工測量

由豎井風道進入車站進行暗挖，基于已經(jīng)布設(shè)在風道內(nèi)的精密導(dǎo)線點以及精密水準點進行施工，為了確保施工準確性，必須對精密導(dǎo)線點以及精密水準點進行復(fù)查，在確認無誤之后才能夠進行使用。同時需要對暗挖車站中線、里程、高程等信息進行核對，然后在施工掌子面上定出施工中線，通過水準儀以及鋼尺等儀器明確開挖斷面高程，采用支距法在施工掌子面上標出設(shè)計橫斷面輪廓，為開完施工提供指導(dǎo)。

3.5車站結(jié)構(gòu)施工測量

車站結(jié)構(gòu)施工主要包括車站主體結(jié)構(gòu)施工和附屬結(jié)構(gòu)施工，車站主體結(jié)構(gòu)由底板、柱、側(cè)墻、梁、中板及頂板等組成，主體結(jié)構(gòu)以外的土建結(jié)構(gòu)一般都劃分為附屬結(jié)構(gòu)，例如：出入口、聯(lián)絡(luò)通道、風道等，對于主體結(jié)構(gòu)而言，其測量精度要求更高。

3.6測量數(shù)據(jù)分析與反饋

在獲得實時測量數(shù)據(jù)之后應(yīng)該及時對數(shù)據(jù)進行整理分析，獲得形變隨時間變化曲線以及應(yīng)力隨時間變化曲線。為了提高數(shù)據(jù)利用效率，在數(shù)據(jù)測量早期便應(yīng)該對數(shù)據(jù)進行整理，并利用回歸分析等方式來分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律。然后結(jié)合監(jiān)控測量管理等級對可能的應(yīng)力最大值以及應(yīng)力變化特點進行預(yù)測評估，并將數(shù)據(jù)分析結(jié)果及時向施工方和監(jiān)理方等進行反饋，確保地鐵施工項目的安全順利實施［5-6］。

3.7測量質(zhì)量控制

為了保障測量質(zhì)量，合理選擇測量儀器的類型和數(shù)量，科學(xué)布設(shè)測量點，在進行測量之前首先需要對地鐵項目施工現(xiàn)場進行詳細認真踏勘。同時在進行測量時要對儀器架設(shè)以及埋設(shè)位置、穩(wěn)定性等進行檢查，確保儀器能夠穩(wěn)定準確進行測量，并且不會對挖掘施工產(chǎn)生影響。在進行數(shù)據(jù)測量過程中，除了保障數(shù)據(jù)記錄以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性之外，還應(yīng)該定期對各種測量儀器進行檢查和維護，特別是對儀器進行校準。地鐵項目現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，很多因素均可能對儀器穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此需要定期對儀器進行校準，確保儀器一直處于良好的工作狀態(tài)。

4結(jié)語

綜上所述，測量工作是地鐵項目施工中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，準確可靠的測量結(jié)果有助于保障地鐵項目順利實施，避免安全事故發(fā)生。本文基于青島市地鐵1號線工程中山路站復(fù)雜環(huán)境下的施工要求，對暗挖過程中控制測量技術(shù)進行了系統(tǒng)闡述。在具體測量過程中測量工作人員嚴格遵循各項操作規(guī)范，合理選擇測量儀器，并對數(shù)據(jù)進行及時整理分析，充分發(fā)揮控制測量在地鐵暗挖施工過程中的重要作用。依據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，分析測量所得結(jié)果和回歸函數(shù)，預(yù)測地鐵施工時變形和應(yīng)力可能出現(xiàn)的情況，及時調(diào)整施工方案和設(shè)計參數(shù)，有效保證施工安全性，控制了施工對周邊環(huán)境的影響。

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