浅谈测量技术在地铁盾构施工中的应用

陈军福 李喜红

关键词：沉降观测;变形监测;平面控制;高程控制;盾构姿态;管环检测

沉降观测及控制测量的目的就是通过对路基沉降变形监测、路基边坡变形监测、桥梁墩台、涵洞、隧道基底沉降变形管理，监控各项结构物的变形量，通过对变形观测数据系统综合分析评估，验证或调整设计措施，使各项结构物的变形监测值达到规定的要求。分析、推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定轨道的开始铺设时间，确保客运专线轨道结构铺设质量。

1.控制测量

1.1平面控制测量概述

地铁施工领域里平面控制网分两级布设，首级为GPS控制网，二级为精密导线网。施工前业主会提供一定数量的GPS点和精密导线点以满足施工单位的需要。施工单位需要做的是在业主给定的平面控制点上加密地面精密导线点，然后是为了向洞内投点定向而做联系测量，最后是在洞内为了保证隧道的掘进而做施工控制导线测量。不管是地面精密导线还是洞内施工控制导线都是精密导线测量，虽然边长不满足四等导线的要求，但是基本上是采用四等导线的技术要求施测，其中具体技术要求在《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》都有规定。

1.2地面平面控制测量

在业主交接桩后，施工单位要马上对所交桩位进行复测。业主交桩数量有限，不一定能很好地满足施工的需要，所以经常要在业主所交桩的基础上加密精密导线点，以方便施工。特别是在始发井附近，一定要保证有足够数量的控制点，不少于3个。

1.3洞内平面控制测量

洞内施工控制导线一般采用支导线的形式向里传递。但是支导线没有检核条件，很容易出错，所以最好采用双支导线的形式向前传递。然后在双支导线的前面连接起来，构成附合导线的形式，以便平定测量精度。洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装牵制对中托架，测量起来非常方便，且可以提高对中精度，还不影响洞内运输。强制对中托架尺寸形状要控制好，以便可以直接安装在管片的螺栓上面，不需要电钻打眼安装。由于盾构施工一般都是双线隧道错开50环左右掘进，如果错开环数很大，后面掘进的盾构机由于推力很大，会对前面另一个洞的导线点产生影响。特别是在左右线间距较小岩层很软时，影响很大，很容易导致测量出大错。还有就是如果在曲线隧道里，管片上的导线点间的边角关系经常受盾构机的推力和地质条件的影响，所以要经常复测。

2.高程控制测量

2.1高程控制测量概述

高程控制测量主要包括地面精密水准测量和高程传递测量及洞内精密水准测量，乌鲁木齐市地铁领域里的精密水准测量都是国家二等水准测量。不管是地面还是洞内都采用的是国家二等水准测量。

2.2洞内高程控制测量

洞内由于轨道上钢枕太多，轨道下的泥水经常盖到钢枕上来了，立尺很不方便，用水准仪配铟钢尺测量非常麻烦。而采用全站仪三角高程测高差的办法传递高程就很方便。见图1。当然此时一定要保证前后视的棱镜高要不变，由于不需要量仪器高，而是通过测量前后两个点的高差来传递高程，所以往返观测取平均值精度可以满足施工的需要。这在水上乐园区间左、右线都得到证实，水上乐园区间约1.5公里，高程贯通误差左线是8mm、右线在11mm左右。

3.管环姿态计算

管环测量时，把管环检测外业数据直接存储在全站仪的内存里。回到办公室后，通过徕卡测量软件（Leica Survey-Office），将全站仪里面的管环测量外业数据下载，然后将其复制到EXCLE表格中编辑成CAD认识的三维坐标，然后将三维坐标数据复制到记事本程序里面保存，文件的后缀名必须是.SCR，如“管环检测外业数据.SCR”。这样就把管环检测的外业数据编辑成了CAD的画点脚本文件。通过CAD的脚本功能，就很方便地在CAD里面把点画出来。

打开AutoCAD，在模型状态下（一定要关闭“对象捕捉”命令），打开菜单栏的“工具（T）”选项，在下拉子菜单中选择“运行脚本（R…）”，或者在命令行中输入“.SCR”，两种方式都是运行脚本，AutoCAD便查找脚本文件。操作者找到要调用的脚本文件“管环检测外业数据.SCR”后，直接打开它。AutoCAD便自动把点画出来了。如下图2。

点位画出来后，就可以在CAD里通过查询命令直接量出管环的水平和垂直姿态了。通过以上管环的測量和计算方法，解决了管环检测数据量大，计算难，测量时间长的问题。大大提高管环检测的效率和准确度。

4.结束语

由于盾构机的VMT导向系统必须有控制测量的支持才能运作，所以控制测量还是盾构隧道测量的基础。为了保证隧道的顺利贯通，我们首先要做好控制测量，然后就是保证导向系统的正常运行，定期对盾构姿态进行人工检测，保证导向系统的正确可靠。加强管环姿态检测，及时发现管环的位移趋势，防止管环安装超限。加强管环姿态的检测同时也是对导向系统的复核。由于笔者才疏学浅，文中难免有不周全之处，恳请各位提出批评与建议。