基于某案例的地铁盾构施工测量技术研究

李开军

摘 要：盾构施工技术以其安全高效、可穿越复杂底层的特点，在地铁、大型引水工程及城市市政建设中被广泛采用。本文结合某地铁标段盾构区间施工测量方案和实际测量工作，从控制测量、联系测量2个主要方面介绍了地铁盾构区间施工的主要测量工作。根据文中介绍的技术和方法，成功完成了该地铁标段盾构测量任务，对其他地铁盾构区间施工测量工作有一定的借鉴作用。

关键词：地铁 盾构 施工 测量

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

1引言

盾构施工技术以其安全高效、可穿越复杂底层的特点，在地铁、大型引水工程及城市市政建设中被广泛采用。与传统地铁施工方法（如明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法等）相比，盾构法的优点是安全、速度快，不影响地面交通，不受气候条件影响和适用于各种不同地层状况，是加速发展城市地铁的有效手段。盾构施工采用的工艺不同于传统施工方法，因此其测量手段与传统测量手段既紧密联系又有很多不同。盾构法施工中所采用的有效合理的测量措施，是确保工程施工安全、高效的重要保障。

为适应城市建设快速发展的迫切需求，某地铁标段设计里程总长为881. 449m。区间沿线主要为多层建筑物，地下管线较多，路面交通繁忙，地形起伏较大。本段区间隧道纵坡为单坡，最大坡度为22‰，最小平面曲线半径约2000m，该标段选用盾构区间施工法。本文以该标段盾构区间施工中的相关测量技术为例，详细介绍了地铁盾构区间施工测量的方法与技术，希望能为相关工程提供借鉴。

2 控制测量

2.1 地面平面控制测量

从地面向地下采用导线测量方法进行定向，垂直角应小于30b，定向边中误差应小于？8d。精密导线只有两个方向时，按左右角观测，左右角平均值之和与360b的较差小于4d。水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦；盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序观测。每条导线边应往返观测各两个测回，每测回间应重新照准目标，每测回3次读数。测距时每测回3次读数的较差小于3mm，测回间平均值的较差应小于3mm，往返平均值较差小于5mm。气象数据每条边在一端测定一次。本标段平面控制网分为3个导线网（如图1所示），从DTI20—DTI10起始边至DTI20—DTI10终止边作为第1段导线网，以DTI20—DTI10起始边至DTI11—DTI10终止边作为第2段导线网，从DTI22—DTI10起始边至DTI22—DTI10终止边作为第3段导线网。

2.2地面高程控制测量

在本标段业主提供了11个精密水准点，并利用I065、I016两个精密水准点构成附合水准路线。在车站附近先做附合水准路线然后再做趋近水准，将高程传递到车站附近。水准测量均按二等水准测量作业指标执行，每一测段的往测与返测分别在上午和下午进行施测（也可在夜间观测）。

2.3 地下控制导线测量

地下控制导线分为施工控制导线和施工导线，施工控制导线由洞外联系测量所确定的导线点直接延伸而来。地下导线是一条支导线，它指示盾构推进方向，因此对精度要求很高。根据盾構内径空间，选择稳固、位置适当的地方建立施工导线点，组成施工控制导线。观测台由钢板焊接而成，采用强制对中装置，利用螺栓固定在管片侧壁上。施工控制导线随隧道的掘进而延伸，尽量按等边直伸导线布设，平均边长约150m，特殊情况下导线边长不得小于100m。曲线隧道施工控制导线埋设在曲线元素点上，边长大于60m，测设精密应满足导线测量技术要求。因盾构隧道中的管片在一定范围、一定时间内总是处于动态的，因此在洞内控制导线向前延伸时必须检查后3个导线点的稳定情况，如有较大变动，应再向后检测直至满足为止。然后应用稳定的导线点重新测量移动的点，并用新坐标向前延伸，施工控制导线在隧道贯通前测量3次，测量时间与竖井定向同步。重合点重复测量的坐标值与原测量坐标值较差小于10mm时，采用逐次加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。

2.4 地下高程控制测量

盾构进洞掘进后，将高程引至洞内控制导线点上作为高程与平面共用控制点，测量时须满足二等水准测量的技术要求。作为施工导线用的吊篮高程可由洞内控制水准点用水准测量方法引测。地下控制水准测量应在隧道贯通前独立进行3次，并与地面向地下传递高程同步。重复测量的高程点与原测点的高程较差应小于5mm，并应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。

3 联系测量

3.1 高程传递

高程传递是采用钢尺导入法，将地面水准点高程传递到地下的水准点。高程传递应独立进行3次，并与竖井定向同步，互差应满足限差要求。钢尺导入法是传统的竖井传递高程方法（如图2所示）。将钢尺悬挂在支架上，在尺的零端挂一重锤并垂于井下，其重量应为检定时的拉力。地面高程按二等水准测量技术要求传递到近井水准点A，在地上和地下安置两台水准仪同时读数，即地上、地下水准仪分别读取A点水准尺读数a和钢尺读数m及B点水准尺读数b和钢尺读数n（独立观测3测回，每测回变动仪器高度），3个测回的高差应小于3mm。观测时应量取地上地下的温度，测定的高差应进行温度改正和尺长改正。

按式（1）计算B的高程，即为盾构始发及掘进的高程控制的依据

（1）

式中， 为钢尺温度改正数，即 ， 是地上、地下的平均温度， 是钢尺检定时的温度， 为钢尺尺长改正数）， 为钢尺膨胀系数，取0.000 012 5℃。

3.2竖井定向

竖井定向是为了统一地上、地下平面直角坐标系统。隧道贯通前的联系测量工作不应少于3次，宜在隧道掘进到100m、300m以及距贯通面100～200m时，分别进行一次测量，目的是确定地下起始点和起始边在地面坐标系统中的平面坐标和方位角。在隧道内须建立支导线，起始边的方位角误差对隧道各导线点的影响随各点与起始点的距离成正比增大。两井定向法通过增大两根钢丝的距离来减小钢丝的投向误差，并提高起始边的方位角精度。

两井定向工作包括投点和连接测量两部分（如图3所示）。车站建成后，分别在车站两端竖井处各投挂一根钢丝，采用单荷重投影法，在每根钢丝上下两端适当位置上粘贴棱镜片，分别为A、B和A、B。在车站附近的加密导线点上架设全站仪，测出两根钢丝到导线点的角度和距离，从而计算出A、B的坐标。注意投点时先在钢丝上挂以较轻的荷重，徐徐将其下入井中，然后在井底换上作业重锤，放入盛有机油或阻尼液的桶内，但不能与桶壁接触。在车站底板适当位置上设置两个比较稳固、采用强制对中装置的观测台，分别为1、2。井下连接的任务是测设导线A-12-B，目的是测定井下两个导线点1、2的坐标和所构成边的方位角，此两点即为盾构始发及掘进的平面控制的依据。地面上测角和测距以及地下的导线测量均按精密导线测量的技术要求执行。

4 结束语

本文结合某地铁标段盾构区间施工测量方案和实际测量工作，从控制测量、联系测量2个主要方面介绍了地铁盾构区间施工的主要测量工作。根据文中介绍的技术和方法，成功完成了该地铁标段盾构测量任务，对其他地铁盾构区间施工测量工作有一定的借鉴作用。

参考文献

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[2] 杨松林，刘维宁，王梦恕，黄方，崔年治. 自动全站仪隧道围岩变形非接触监测及分析预报系统研究[J]. 铁道学报. 2004（03）

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