暗挖法地铁施工测量技术研究

张明伟

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 北京 101300

引言

随着城市轨道交通的快速发展，地铁施工临近或下穿既有运营线路的情况日益增多。在这篇文章中，我们将探讨如何利用暗挖法来完成复杂的轨道交通建造。我们将重点关注这种建造方式的特点，并通过实际的测量来确定它的可靠性。

1 暗挖施工方案概述

针对地铁施工测量与反馈而言，其对后续的施工沉降控制和塌方环节而言有着十分积极的影响。特别是在地铁建设工程当中，为了确保合理控制施工设计，因此施工设计人员往往会选用周期性的测量信息。同时在这一过程中根据底层改良、注浆加固等举措，进一步达成隧道施工。针对工程测量而言，其在地铁浅埋暗挖法施工当中具备十分积极的作用和特征，特别是地铁修建工程本身具备相对较大的建设规模，因此围绕其开展的测量工程不仅要顾全大局，还要重视局部，同时要保障地面—地上的各个测量环节之间具备较强的联系。在地铁截面较大在一些项目中，部分地铁隧道区间上方覆盖的土层厚度达到了6～8m，地质土层类型也多达3～4种，地铁隧道在上述情况下暗挖截面的尺寸更大，所以施工难度得到了一定程度的提高，因此可以考虑采用双侧壁导坑工艺技术，将相关安全风险降到最低并控制在最小范围内。地下管线情况复杂，在许多地铁线路中不少路线区间同城市底下管网管道相互交错，如下水管道、燃气管道、光纤电缆等。特别是在地铁隧道处平行穿越其他管道时应当在施工前做好响应的风险预估工作，同时做好风险等级预案控制与安全生产指导意见管理，如暗挖隧道穿越高压燃气管、高压电线、污水处理管道等重点区域范围时必须加强安全管理工作，防止危险出现。

部分地铁线路区间必然会穿越多种地质类型，如粉质黏土层、粉质沙砾层等，从而也给暗挖隧道的施工工作带来了不小的难度。由于以上两类土层中存在较多的地下水，所以通过人工抽取和引流的方式，也很难对地下水进行处理。不仅如此，地下水较丰富的区域也会出现黏土较硬的饱和状态，如果支撑防护工作不到位则很可能会导致隧道塌方、引发事故。在地铁隧道施工过程中，要对地面下沉量进行控制和减小，提高隧道施工开挖效率和施工安全性，开挖、支护、注浆等相关施工工艺技术的选用和使用都需要合理进行。就现阶段而言，隧道掘进技术一般以新奥法为主，在隧道施工中采用的暗挖技术也是以新奥法的产生为基础的[1]。从某种程度上说，暗挖技术可以在一定程度上满足地铁隧道施工的大部分施工需求，具有提高围岩承载力、加固土体等显著优势，能够有效地构成较为完整的地铁隧道支撑防护体系，从而提高黏土层和沙层的开挖和施工效率。更重要的是，它还可以有效地改善隧道施工不稳定、不安全的问题。可以避免较大的安全事故。据调查，暗挖技术基于摩尔理论、岩石三项刚性压缩特性等进阶原理，在实际操作中也着重考虑了能为地铁隧道施工工作提供有效支撑和防护效果的时间和隧道空间等因素。为此，对于施工企业来说，如何全面掌握暗挖技术的根本原理，如何在工程实践中高效运用暗挖技术是施工人员需要重点研究的问题，这对于提高施工质量和企业经济效益至关重要。基于暗挖技术可以有效提高地铁施工开挖效率，目前暗挖技术已经成为地铁施工的主要技术手段。

2 暗挖法地铁施工测量技术研究

2.1 暗挖通道支护设计

就暗挖技术应用的实际情况而言，主要是为了保证地铁隧道施工过程中的支撑效果、安全性和稳定性，采用刚性支护结构的方式对隧道开挖进行有效的支护和保护。也就是说，只有采用刚性支护的手段，才能有效保证隧道的稳定性达到安全标准，反之，如果在施工开挖过程中，地铁隧道出现了不稳定的问题，比如支护不到位，就会导致隧道在开挖过程中质量安全问题更加严重。因此，必须结合地铁隧道建筑具体需求和挖掘特点，根据不同区域掘进隧道的实际情况，切实做好掘进工作暗挖通道支护结构采用钢筋网，喷涂混凝土，格栅钢架，超前支护联合作为初期支护，具体如下：断面采用钢筋网，喷涂混凝土，格栅钢架，双层小导管的超前支护联合作为初期支护，施工时辅以封闭格栅钢架作为临时支护，其结构特点是采用钢筋网C40P8钢筋混凝土进行二次衬砌浇筑，采用钢筋网C40P8钢筋混凝土暗挖作业需在无水环境下进行，降水采用洞外敞降的降水方案。为防止开挖过程中掌子面坍塌，在洞内进行超前预注浆，浆液采用磷酸-水玻璃化学浆液。使用注浆工艺需做好机械设备运转的储备与运输工作，提前布设施工所需的燃气管道、水管道等管线，确保建筑材料与能源供应的稳定。在管道铺设完成后要及时压注水泥浆并进行定位和加固，一般注浆所使用的原材料应严格按照砂石与水泥1:1的比例制作，特别是对于一些存在地下水渗漏问题的重点部位。还应当采用注浆工艺来巩固和加强支护结构。

2.2 地面地表测量

工程控制测量采用导线长度2～4km、沿路线布设的一级GPS测量网。项目以GPS控制网为基础，建设长度约300～500m的二级地面精密导线，在铺设地面精密导线时应重点避开易引起变形的区段。为使GPS控制网与地面精密导线的距离合理控制在1200m以内，在地铁施工的竖井、风道井和出入口位置，可采用适当的敷设方式设置精密导线。地面高程控制布设距离设计为1200m，以国Ⅰ、二等水准点为主要构设距离。采用高精度水准仪作为测试仪器，确保限制距离控制在±9Lmm（L为路线长度）以内。

为统一标高，项目采用往返测量标高的测量方法，应保证每个洞口对应标高基点个数达到5个或以上才符合技术要求，具体以地铁宣武门站各洞口的标高点位为准。工程近井点的测量是以精确导线的方式，在井口周围布置近井点，然后通过精确导线精确到近井点与精确导线一致，再在井口附近引导近井点。

2.3 土方挖掘工作开展

为了确保土方开挖的顺利进行，我们必须密切关注水文条件，并定期观测降水井的水位变化，以便及时采取措施，以确保施工环境的安全。同时，我们还需要合理协调施工工序，以便尽快将导洞封闭成环。这包括两个方面：第一，严格控制上下台阶的长度，加强各道工序的衔接，以便使初支尽快与中下、中承板合拢成环形；第二，对于较大的截面，应采取封闭成环的措施，以保证各断面的建设衔接有序，以确保施工的顺利进行。为了确保地铁工程的顺利进行，应该及时进行断面初支，以便尽快实现封闭成环。同时，应该加强对每一次开挖的尺寸控制，并在完成一段地铁挖掘后立即采取支护措施，以增强土体的稳定性，减少地层暴露在外部的时间，避免失稳。当进行拱部开挖破除封面时，风镐的扰动作用较大，无法有效地确保砂层的稳定性，因此，电镐更加合适，可以更有效地完成这项工作该装置在使用过程中无明显的振动，现有砂层可维持原状。在开挖时，为有效支撑掌面土体，预留长度不小于1m的核心土，并沿作业面自然延伸，使其稳定性得到保障[2]。

2.4 加大监测力度，注意数据分析

在建设过程中，对现有线路的变形情况要加大监控力度。在既有线监控过程中，分为人工监控和自动化监控两部分，人工监控主要监控既有线结构和道床的变形情况，自动化监控主要监控既有线道床的变形情况，在整个穿越过程中，监控数据没有预警，工程现场没有出现险情。既要实现有限自动化检测点的数量要同具体的挖掘长度相匹配，保证了全路段的无死角监控。

2.5 暗挖区间测点布设

测量点多为地表沉降、拱顶沉降、净空收敛、底板抬升等特征的地质变化较大的位置点。加密地质变化测点、纵断面边坡测点和平面边角测点。暗挖区间的测量安排，要求其中的倾斜沉降点和地面建筑物沉降点，确保这样的布点不少于5个（不少于5个）。

2.6 测量数据分析与信息反馈

利用实时测量数据，可以快速及时地整理测量数据，得到位移-时间曲线，也可以得到用于施工面应力应变和推进时间的函数曲线（function-timecurve）。为保证数据的准确性，施工过程中应及时采集、整理测量资料。在数据测量初期，将其变化规律曲线进行回归分析，再结合监控量测管理等级，向监理、施工等参建单位反馈这些结论，就可以对出应力的最大值及变化特征进行预测，从而有效实现对地铁建设项目、测量点位置的合理控制，并针对测试仪器的数量、种类等进行进一步的精确布设。在此施工过程中，根据工程勘察工作的最终成果，选定组织施工人员开始进行工程实践，直至地铁项目正式动工。特别是在仪器的埋设过程中，需检查仪器稳定性以及位置，通过这样的方式保障仪器始终维持有序工作，且不会对施工过程带来影响。在正式测量工作中，施工人员需要对测量数据进行记录和传输之外，还需要围绕仪器本身展开维护和校准。除此之外，每一项测量工作的开展都需要充分结合施工建设的实际状况，同时测量数据的采集实践也应尽可能在白天红绿灯时段进行[3]。

2.7 超前小导管的打设

为了确保超前小导管的打设，必须在安装过程中注意控制好每个部件的安装方向和数量。每个部件都必须与其他部件并排排列，并且在安装过程中始终处于水平状态。由于每个部件的具体尺寸可能会存在一定的偏差，我们需要随着具体的环境变化而进行相应的调节。当地表的砂岩结构不够坚固，容易损害地表的平整度和基础的稳固。为了解决这个问题，我们建议在地表的边缘和墙角安装一些小型的支撑。另外，我们还建议在地表的两边和顶部安装一些排水沟，以防止地表的沉陷和损害。为了提高施工效率，我们在原有的墙体两端安装了两排超前小导管，并将它们延伸到仰拱部分。为确保施工质量，我们还要确保导管的纵向和横截面之间的距离相同。为确保施工质量，我们还要在导管进入施工区域前，给施工区域施加适当的固沙剂，确保施工区域的稳定。当遇到地表比较松软的情况时，由于掌子表的不稳定性，在进行导管安装之前，应该采取措施来确保安装的成功。首先，应该进行加固，并且将其覆盖到3～5cm的范围内，然后再进行正式的安装，并且要从底部向顶部进行安装。

3 结束语

通过对测量结果的深入研究，我们发现，沉降变形的特征与其发展趋势存在一定的相关性。因此，我们利用实际观察结果以及相关的回归模型，可以更准确的估算出施工期间的最高压力水平。根据收集的数据，采用科学的方法和技术，对地铁施工过程实行精确的监控，从而进一步提高质量。此外，为了更好地满足人们对于高精度、高安全性的要求，还将开发出更加先进的监控和预警系统。应研究开发全过程机械化操作，包括超前支护、开挖、渣土外运、格栅拱架初支支护施工、涂表围岩混凝土等一系列循环工序的实现机械化或半机械化的操作，与此同时辅助以计算机技术对围岩状态、支护结构体系进行监控量测，有利保证施工过程顺利安全、提高施工速度，进而能够使工程质量达到优良标准。暗挖法作为常见地铁施工的主要技术，其所发挥的作用不言而喻，随着该项技术的快速法发展，必将促进地铁建设事业的蓬勃发展。为了确保地下隧道的安全可靠，施工人员必须加强对混凝土、钢筋等材料的检测，并且深刻理解防水措施的必要性。为此，应当采取有效措施，改善传统的防水技术，以最大限度地减少地下隧道的渗漏现象，为地铁列车提供更安全高效的运行环境。为了确保地铁的安全运营，保护乘客免受外来的洪涝灾害，改善他们的出行体验，必须加强地铁隧道的防水措施。然而，若是施工人员忽略了这一点，将导致地下隧道的防水性能大幅度减弱，严重危害到乘客的日常生活及工作。