解析地铁盾构区间施工测量技术

徐文军

（中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610081）

解析地铁盾构区间施工测量技术

徐文军

（中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610081）

交通堵塞已严重影响到我国城市发展，为了进一步缓解城市交通压力，许多城市都开始着手于城市轨道交通建设，地铁建设项目越来越多。本文结合实际案例，分析了地铁盾构区间施工各环节使用的测量工作，尤其深入探讨了盾构区间施工测量技术要点，以期能够为相关施工活动提供一定参考，提高施工测量工作质量。

地铁建设；盾构区间施工；施工测量；技术方法

引言

地铁施工技术较多，例如明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法等，这些施工技术在使用过程中，都会受外部因素影响而存在一定局限性，相比之下，盾构施工技术更具应用优势。该技术不受外界气候及地质条件的影响，能够穿透复杂地层，具有较广的应用范围，且操作安全、施工效率高，因而被广泛应用到地铁施工活动中来。与上述施工技术的施工工艺不同，盾构施工的测量手段具有一定的特殊性，所采用的测量措施更是确保施工安全、施工效率的重要保障。深圳市某地铁工程标段总长为1970.527m，设计里程范围为YDK15+325.04～YDK17+295.567，沿线均为填海区域、地下管线较少、地形起伏不大，下文将该段区作为实例，剖析了此段区盾构区间作业过程中的有关测量技术。

1 控制测量

1.1 地面平面控制测量

测量工作者采用导向测量方式由地表向地下加以测量，垂直角控制在30°以内，定向正负误差控制在8″以内。观测水平角时如果需要调焦，那么仅需盘左长边调焦、盘右短边调焦，然后再进行观测。每条导线边必须要来回观测两次，每次观测需对准目标读数三次，误差需控制在3mm以内，测回间平均值误差需低于3mm，往返平均值误差低于5mm，本案例将平面控制网分成三个导线网。

1.2 地面高程控制测量

该项目案例共计设计了十一个精密水准点，I065和I016在车站周边组成附和水准路线，之后设定趋近水准，把高程传递到车站周边，在测量时参照二等水准测量施工标准，详情见图1所示。

图1 精密水准路线

1.3 地下控制导线测量

地下控制导线有两类：施工控制导线与施工导线，后者的精确度要求很高，因为需要用来标示盾构的推进方向。测量人员需要根据盾构的内径大小来合理选定施工导线点，以便设置施工控制导线，施工控制导线平均边长为150m，不得少于100m，测量仪器的精密度必须要高且满足导线测量技术要求。由于盾构隧道的管片经常处于动态状态，所以必须要认真检查三个导线点的稳定情况，导线点的稳定性必须要满足相关要求，之后再根据稳定的导线点来重新测量移动的点，向前延伸导线，导线测量次数不得少于三次，测量时间与竖井定向同步。

1.4 地下高程控制测量

盾构到洞中施工以后，测量工作者应当把高程引至洞中控制导线点上，将其当做控制点。测量人员可以用洞内控制水准点用水准测量方法来引测吊篮高程。地下高程控制测量不得少于3次，重复测量的高程点与原测点的高程之间的误差不得超过5mm。

2 联系测量

2.1 高程传递

高程传递主要是利用竖井传递高程法将地面水准点高程传递到地下，此步骤应重复进行3次且与竖井定向同步进行，互差应满足限差要求。测量人员将钢尺悬挂在支架上，尺的零刻度端挂重锤并伸到井下，地上和地下两台水准仪同时读数，此过程应重复三次，误差需控制在3mm以内。

2.2 竖井定向

在贯通隧道过程中，测量人员可以在掘进至100m、300m及距贯通面100～200m时进行一次测量，这样能够使测量人员准确掌握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。竖井定向工作由投点和连接测量构成，本工程地铁站建成后，分别在车站两端竖井处挂一根钢丝，钢丝上下两端粘贴棱镜片，分别标志为A、B和a、b。测量人员将全站仪架设在车站附近的加密导线点上，分别测量出两根钢丝到导线点的角度及距离，然后准确标注出A、B的坐标。测量人员需要事先在地铁站底板适当位置设置两个观测台，这两个观测台分别标号为1、2。井下连接主要是测设导线a-1、2-b，将1、2导线点作为盾构始发及掘进的平面控制的主要参考依据。

3 盾构机施工测量技术

3.1 盾构机始发测量

盾构机始发测量包括三个内容：①盾构机导轨位置测量。测量工作者在测量作业时，一定要保证导轨中线和预先设置的隧道中线差异在科学范畴内、导轨前后高程和预先设置高程不可高出设计范围、保证导轨下侧的平整。②反力架位置测量。测量工作者应当管控好反力架的高度、角度等，保障反力架的稳定性。③盾构机姿态初始测量。测量工作者应当测量俯仰度、扭转度和水平偏航度，来保证盾构机根据设计要求前进。

3.2 盾构机姿态人工复测

为了保证导向体系的精准性和稳定性，测量工作者应当在盾构机前进有关长度后进行盾构姿态的人工检测。首先，需要测量盾构机参考点。通常情况下，盾构机盾体上布置了21个盾构姿态测量参考点，其三维坐标都极为准确，在人力检测时，应当全面运用此些数据信息。把全站仪架设置在盾构机首节台车的连接桥上，并在中部焊上全站仪的连接螺栓，就可以保障全站仪的稳定性了。在实际测量过程中，测量人员需要结合实际情况，尽可能拉长参考点之间的距离，这样能够进一步提高测量计算结果的准确性及精准度。测量人员要能够熟练掌握盾构姿态计算方法，先将已知参考点的坐标输入到系统中，然后在输入测量点的绝对坐标，利用“对齐”命令来求解盾构机前后点的姿态。

3.3 SLS-T导向系统初始测量

SLS-T导向系统初始测量涉及的工作环节较多，下面将进行详细介绍：①隧道设计中线坐标。测量人员只需将隧道的平面及高程曲线相关参数录入到VMT软件，便能够直接得出隧道中线的三维坐标。②测量TCA托架及后视托架三维坐标。测量人员将全站仪架设在托架上，将后视棱镜安装在后视托架上。然后可直接将托架及后视托架中心位置的三维坐标作为控制盾构机姿态的起始数据。③设置VMT初始参数。该步骤也是利用计算机操作，测量人员将TCA中心位置的三维坐标及后视棱镜的坐标、方位角输入到计算机中，TCA定向完成后启动计算机上的“advance”，然后再照准激光标靶测量其坐标和方位，以激光标靶的水平、竖直位置、俯仰角和滚动角。然后再利用计算机来模拟盾构机的准确位置，盾构机操作人员可以以此为依据来确保盾构机在设计路线上行驶。

3.4 盾构掘进测量

盾构机主要是靠激光导向系统来沿着设计路线准确开挖隧道的。而隧道施工测量则是根据地下施工控制导线点和施工水准控制点来准确设定相关起始数据。盾构法掘进隧道施工测量所涉及的环节较多，例如盾构井（室）测量、盾构拼装测量、盾构姿态测量、衬砌环片测量等。测量人员可以先将测量控制点传递到盾构井（室）中以此来测设出线路中线点和盾构安装所需要的测量控制点，误差值需要控制在3mm以内。在安装盾构导轨的过程中，测量人员必须要将导轨方向、坡度及高程的误差值控制在2mm以内。在拼装完盾构后，测量人员需要测量刀口、机头与盾尾连接点中心、盾尾之间的长度；测量盾构外壳长度以及盾构刀口、盾尾和支承环的直径，各项测量值的误差范围必须要满足表1的要求。在测定盾构机姿态时，需要将切口中心作为特征点，纵轴作为特征轴，之后加以测量。最后依据作业控制导线来明确盾构纵向轴线的角度，以确保盾构机的掘进方向正确。

表1 各项测量误差限差

3.5 衬砌环片测量

在量度衬砌环片的过程中，测量工作者能够采用横尺来量度衬砌环的横向偏差和纵向偏差。在本地铁工程案例中，管环的内径为3.0m，测量人员可以根据实际使用需求用铝合金来制作相应尺长的水平尺，然后将反射片粘贴到水平尺的正中央，测量人员依据管环、反射贴片和水平尺的大小便可以核算出管环中心和水平尺上面反射片核心的真正距离。在量测时，一定要保证水平尺保持水平，之后运用全站仪来量测反射贴片核心位置的三维坐标，从而精准核算出管环中心的三维坐标，测量人员可以重复几次，以减少测量误差。

4 结束语

综上所述，盾构区间施工测量技术具有其独特的先进性，因而被广泛应用到城市轨道交通施工中来。通过本文对哈尔滨某地铁工程盾构区间施工测量工作的分析，相信大家对各施工环节的主要测量方法有了一定程度的了解。此地铁项目在施工测量方式的运用下顺利完成建设，这对其他类似工程的施工测量工作也有一定的参考作用。相信在科学技术发展的推动下，盾构区间施工测量技术水平将进一步提升，能够为更多的工程施工测量提供技术支持。

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U231

A

1004-7344（2016）32-0173-02

2016-10-29

徐文军（1979-），男，河北迁安人，工程师，本科，主要从事水电站、高铁、地铁等测绘方面工作。