三角联系测量和钻孔投点在地铁暗挖隧道施工中的应用

王勇

【摘要】测量工作是工程建设在规划、设计、施工、运行、管理等各阶段进行的必要工作。本文通过三角联系测量和钻孔投点的形式，来讲述在地铁暗挖施工中精确、简单、实用的测量控制方法。在对联系测量和钻孔投点陈述的基础上，以沈阳地铁二号线第一合同段起—松区间实测情况为例，来证明这两种方法在地铁暗挖施工中的实用性。

【关键词】三角联系测量；钻孔投点测量 ；浅埋暗挖隧道

中图分类号：U45 文献标识码： A

1、前言

工程建设项目的种类和性质是多种多样的，为其服务的测量工作必然各具特点并有不同的要求，但其基本原理和基本方法又有许多共同之处。一般来说，工程建设可以分为如下三个阶段：规划设计阶段、施工建设阶段、运营管理阶段。故就其本质而言，工程测量的基本任务就是为各项工程建设的规划设计、施工建设和运营管理提供足够规模和必要精度的测绘保障。

本文着重阐述的是测量工作中的可操作性，因为在地铁施工中控制测量工作是一项非常重要而超前的工作，只有施工前把平面控制点的精度控制在要求精度范围之内，施工的精准度才能按照设计要求顺利进行，而利用三角联系测量和钻孔投点方式可以精确、简单、方便的对这些点做好精密控制并能达到预期的设计要求。

2、主要工作内容及方法

2.1接桩与复测

由勘测部门交桩后，必须对所交测量桩点进行复测，当导线网和高程网精度分别能够满足工程测量规范中的四等导线测量和二等水准测量的要求后，即可对测量桩点进行标识、保护和使用。

2.2平面及高程控制网的加密

为满足施工需要，并能在施工中简单、方便、准确的做好线路控制，必须对原有控制网进行加密。

2.2.1平面控制网的加密

控制网的加密采取两种方法，其一是充分利用原有控制点，采用三方向测边交会法（用前方交会法和导线测量方法检核）；其二是利用原有精密导线点组成附合导线进行加密的方法（采用的技术标准同精密导线）。

2.2.2高程控制网的加密

利用原有精密水准点组成附合水准路线或闭合水准路线进行加密，并采用城市二等水准测量的技术标准。

2.3地铁隧道区间联系测量

2.3.1 联系三角测量的工作原理

联系三角测量工作（如图一）与两垂线O1、O2连测的点A、A1为连测点，地面（井上）连接测量是在连接点A安置全站仪，将D点与两垂线方向连测病有进井点D测设地面连接导线至A点,以求出两垂线的坐标及其连线的坐标方位角。井下连接测量是在井下连接点A1安置全战仪，将D1点与垂线方向连测，并同时测井下导线，求出定向基点D1的坐标。

2.3.2联系测量的具体做法

采用联系三角测量法在隧道竖井口设立至少2个近井高程控制点和至少3个近井平面控制点，以创建多个检核条件。隧道定向分四个阶段进行：

第一阶段：使用向下投点的激光铅直仪和双轴补偿全站仪，用联系三角形方法进行定向，以指导竖井通道的开挖。（如图一：联系三角法定向示意图）

图一：联系三角法定向示意图

(1)第一阶段一井定向的具体做法：

联系测量的方法及过程

采用由井上向井下投点联系测量的方法

首先选用一块200×300×2cm的钢板，在其约中心的位置处开一个￠200mm的小孔，将钢板平铺在竖井口的一个角上，使小孔沿井对角线方向离角点约0.8m左右固定钢板，在其上安置激光铅直仪，同时在地上近井点安置全站仪，精确观测该投点A的坐标及其与地面控制点的边角关系。

在井下，预先固定一块20×20cm的钢板，根据A投下来的点位，精确标记该投点位置A′，并多次精确校正该投点的位置。同理完成第二个投点B及 B′的联系测量。在井下用钢尺检核A′及B′的距离，较差小于2mm为合格，以A′和B′作为第一阶段井下施工控制点。竖井投点平面示意图（见图二：联系三角法投点平面图）

是

图二：联系三角法投点平面图

第二阶段：竖井及横通道开挖至隧道正部位时，利用钻机在中线部位从地面向下打垂直钻孔，进行第二次投点，与首次竖井投点相结合形成两井定向。两井定向的结果修正竖井通道的施工控制并指导隧道掘进。

第三阶段：当地铁器隧道单向掘进至60m时，再次钻孔进行第三次投点，此次投点与首次钻孔投点相结合作为新的定向边，修正前段施工测量，并指地铁导隧道继续掘进。

第四阶段：当地铁隧道单向掘进至160m时第四次钻孔投点，此次投点与首次钻孔投点相结合作为新的定向边，修正前段施工控制，并指导地铁隧道继续掘进直至贯通。各阶段地面钻孔示意图（见图三：钻孔投点示意图）

图三：钻孔投点示意图

2.3.3高程传递

采用重锤悬吊钢尺，两台水准仪同时观测的方法。作业时三次同步读数，在较差不大于3mm 的前提下取平均值。（如图四高程传递示意图）

图四：高程传递示意图

2.4地下施工控制导线测量

采用支导线和支水准路线，并经往返观测和多次复核，复核频率为每15天一次（或根据实际情况而定）。作业时严格按照《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》的标准进行。

地下设置导线为双支导线，建立时形成检核条件，保证导线的精度。导线点为混凝土标石，内有150mm×150mm×10mm的钢板，４根Φ18的罗纹钢及Φ8的盘条与隧道仰拱焊接，钢板中内镶直径为2mm的标志。直线段为150m一个导线点，曲线段通视情况下不小于60m设置一个导线点。

2.5高程控制测量

2.5.1高程控制点的埋设

地下水准点与地下导线点埋设于同一点上

2.5.2地下高程测量

地下水准测量采用精密水准仪和铟钢尺进行往返高程测量；地下控制水准测量在隧道贯通前独立进行3次，并与地面向一传递高程同步进行，重复测量的高程点与原测值应小于5mm，采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值，地下附合控制水准测量按地下施工控制水准测量技术要求进行作业。

3、导线建立及控制限差

3.1地面控制导线网建立

地面控制测量主要依据设计提供的测量桩点（自行复测），若根据施工实际需要桩点加密时，加密点与设计提供导线采用相同的测量等级精度。

3.2地下控制导线网建立

3.2.1 导线布设及要求

洞内导线在隧道示贯通前沿掘进方向设一条支导线（长度大于200m时，应建立控制导线），并将竖井投点纳入导线控制网中，指导掘进施工。每次延伸施工控制导线前，应对已有的施工控制导线前三个导结点进行检核。

曲线隧道施工控制导线点宜埋设在曲线五大桩上，一般长不小于60米，导线测量采用全站仪施测，左、右角各测两测回，左、右角平均值之和与360.较差小于6”,边长往返观测各二测回，往返观测平均值较差应小于7mm。

导线复核

区间隧道平面控制测量，拟通过设在地面上的测量孔（在贯通区间全长的三分之一、三分之二处、贯通前50－100m）投点复核，测量孔采用钻机成孔。当隧道开挖至测量孔位置时，即利用通过测量孔投测下来的控制点复核洞内导线点，精确控制隧道中线。必要时可根据实际情况在需多设测量孔点复核。

3.3高程网建立

3.3.1 地上高程网建立

根据设计提供的水准控制点按二等水准测量要求进行复核，并且贯通联测到相邻标段所用的水准控制点上。复核结果在误差范围内且经平差后，再在结构四周按二等水准测量精度要求测设数个水准基点作为高程控制及变形沉降观测用。水准基点的埋设要稳固可靠。

地下高程网建立

地下水准测量用三等水准测量方法和仪器施测，闭合差满足限差要求。开挖至隧道全长的三分之一和三分之二处，贯通前50~100m，分别对地下水准按三等水准测量复核，确认成果正确或采用新成果，保障高程贯通精度。

3.4导线控制及高程控制限差

地上导线点的坐标互差不大于±12 mm

地下导线点的坐标互差在近井点附近不大于±16 mm,在贯通面附近不大于±25 mm

地上高程点高程的互差不大于±3 mm

地下高程点的互差不大于±5 mm

相邻高程点的互差不大于±3 mm

经竖井悬吊钢尺传递高程的互差不大于±3 mm

地下导线起始边（基线边）方位角的互差不大于±16 mm

导线边的边长互差不大于±8 mm。

对于影响隧道横向贯通的施工误差严格控制

4、结合实例

结合沈阳地铁二号线一标段起—松区间施工情况及贯通误差来说明三角联系测量和钻孔投点在地铁暗挖施工中的简单、精确和实用性。

4.1三角联系测量和钻孔投点实例

4.1.1三角联系测量

由于沈阳地铁二号线起—松区间为暗挖施工，对于施工前进方向的控制比较困难，因此利用竖井三角联系测量开展工作（形式如图一：联系三角法定向示意图）其成果详见（表一沈阳地铁二号线起—松区间三角联系测量成果；表二：沈阳地铁二号线起—松区间水准点投点成果

表一：沈阳地铁二号线起—松区间三角联系测量成果

表二：沈阳地铁二号线起—松区间水准点投点成果

4.1.2钻孔投点测量

由于施工进行一阶段后有利于钻孔投点，因此在这一阶段进行了投点测量工作 （形式如图二：钻孔投点示意图）其成果详见（表三：沈阳地铁二号线起—松区间钻孔投点测量成果）

表三：沈阳地铁二号线起—松区间钻孔投点测量成果

结合上表数据成果进一步证实三角联系测量和钻孔投点的精度较高。

4.2贯通测量数据成果比较

根据投点成果进行隧道前进方向的控制，在地铁二号线一标段起—松区间贯通测量中其纵向误差最大为0.005mm；横向误差最大为0.008mm；高程误差最大为0.0031mm。

5、结论

三角联系测量配合钻孔投点的方法在浅埋暗挖隧道施工中比较适用，操做比较简单，精度也很高。因为每个钻孔在施工中采取了保护措施，可以及时方便的对洞内控制点进行检核。沈阳地铁二号线一标起-松区间采用此方法进行控制，各贯通面贯通误差均在10mm以内。

参考文献

１、《地下铁道、轻轧交通工程测量规范》GB50308

２、《工程测量规范》GB50026

３、《城市测量规范》GJJ8