【摘 要】地鐵盾構(gòu)區(qū)間的施工測(cè)量時(shí)確保隧道按照設(shè)計(jì)要求的軸線進(jìn)行掘進(jìn)并實(shí)現(xiàn)貫通的綜合技術(shù)。測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，提高了隧道區(qū)間盾構(gòu)施工的精度，有利于確保工程質(zhì)量。本文對(duì)地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】地鐵；盾構(gòu)區(qū)間；施工測(cè)量；測(cè)量技術(shù)

一、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市軌道交通建設(shè)規(guī)模逐漸增大。地鐵建設(shè)成為各大城市緩解交通壓力，提升客運(yùn)能力的重要渠道。地鐵施工過(guò)程中，盾構(gòu)施工技術(shù)因具有安全高效、能夠穿越復(fù)雜地層的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。

二、地下鐵道測(cè)量特點(diǎn)

1.地下鐵道工程浩大、投資大、工期長(zhǎng)，一個(gè)城市地鐵建設(shè)要根據(jù)近期、遠(yuǎn)期客流量先作總體規(guī)劃，分期建設(shè)。測(cè)量工作不僅要考慮全局，也要顧及局部，既要沿每條線路獨(dú)立布設(shè)控制網(wǎng)，又要在線路交叉處有一定數(shù)量控制點(diǎn)重合，以保證各相關(guān)線路準(zhǔn)確銜接。

2.地鐵工程有嚴(yán)格限界規(guī)定，為降低工程成本，施工誤差裕量已很小，設(shè)計(jì)采用三維坐標(biāo)解析法，所以對(duì)施工測(cè)量精度有較高的要求。

3. 測(cè)量?jī)?nèi)容多，與地面既有建筑結(jié)合緊密。各測(cè)量體和線路聯(lián)接密切，地上、地下測(cè)量工作要保證萬(wàn)無(wú)一失，除了要進(jìn)行施工放樣，貫通測(cè)量以外，還要進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)等項(xiàng)工作。

4.限界裕量小，地鐵交通工程有嚴(yán)格的限量規(guī)定。為保證限界要求，對(duì)結(jié)構(gòu)輪廓應(yīng)考慮一定施工誤差作為裕量。從降低工程成本的原則出發(fā)，裕量較小，所以對(duì)施工測(cè)量精度要求較高。

5.地鐵位于城市，沿線高樓林立、車水馬龍、能見(jiàn)度差、隧道埋深淺，地表沉降變形等都會(huì)給地鐵施工測(cè)量工作帶來(lái)很大困難。

三、地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量技術(shù)

1.盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量原理

盾構(gòu)機(jī)是一個(gè)近似圓柱的維體，在開始隧道掘進(jìn)后不能直接測(cè)量其刀盤的中心坐標(biāo)，只能間接推算。在盾構(gòu)機(jī)殼體內(nèi)選擇觀測(cè)點(diǎn)的位置非常重要，要求既要利于觀測(cè)，又要利于保護(hù)，且空間關(guān)系穩(wěn)定。

2.盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測(cè)量

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)測(cè)量包括盾構(gòu)機(jī)定位測(cè)量、反力架定位測(cè)量、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)初始測(cè)量等。

（1）盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌定位測(cè)量。主要控制導(dǎo)軌的中線與設(shè)計(jì)隧道中線偏差不能超限、導(dǎo)軌的前后高程與設(shè)計(jì)高程不能超限、導(dǎo)軌下面是否堅(jiān)實(shí)平整等。

（2）反力架定位測(cè)量。包括反力架的高度、俯仰度、偏航等，以及反力架下面是否堅(jiān)實(shí)、平整。反力架的穩(wěn)定性直接影響到盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)是否能正常按照設(shè)計(jì)方位進(jìn)行。

（3）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)初始測(cè)量。包括測(cè)量水平偏航、俯仰度、扭轉(zhuǎn)度。盾構(gòu)機(jī)的水平偏航、俯仰度是用來(lái)判斷盾構(gòu)機(jī)在以后掘進(jìn)過(guò)程中是否在隧道設(shè)計(jì)中線上前進(jìn)，扭轉(zhuǎn)度是用來(lái)判斷盾構(gòu)機(jī)是否在容許范圍內(nèi)發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

3.盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)人工復(fù)測(cè)

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，為了保證導(dǎo)向系統(tǒng)的正確性和可靠性，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一定長(zhǎng)度或時(shí)間之后，應(yīng)通過(guò)洞內(nèi)的獨(dú)立導(dǎo)線獨(dú)立檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，即進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)的人工檢測(cè)。

（1）盾構(gòu)機(jī)參考點(diǎn)測(cè)量。盾構(gòu)機(jī)組裝時(shí)生產(chǎn)廠家已在盾體上布置了盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量參考點(diǎn)，并精確測(cè)定了各參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)，盾體前參考點(diǎn)及后參考點(diǎn)實(shí)際上是虛擬的，并不存在。在進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)人工檢測(cè)時(shí)可直接利用這些相關(guān)數(shù)據(jù)，測(cè)站位置選在盾構(gòu)機(jī)第一節(jié)臺(tái)車的連接橋上，此處通視條件非常理想，便于架設(shè)全站儀，只要在連接橋上的中部焊上一個(gè)全站儀的連接螺栓就可以了。測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量使所選參考點(diǎn)之間的連線距離大一些，以保證計(jì)算精度，最好保證左、中、右各測(cè)量一兩個(gè)點(diǎn)，這樣可以提高測(cè)量計(jì)算的精度。

（2）盾構(gòu)姿態(tài)計(jì)算。先把已知參考點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)（至少3個(gè)點(diǎn)）輸入至CAD文件中，再把每次所測(cè)相同編號(hào)參考點(diǎn)的三維絕對(duì)坐標(biāo)輸入到同一個(gè)CAD文件，利用CAD里面的/對(duì)齊0命令，通過(guò)測(cè)量垂線在水平和垂直方向上的偏離值來(lái)求解盾構(gòu)機(jī) 前后點(diǎn)的姿態(tài)。

4.盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量

盾構(gòu)開挖隧道是利用設(shè)置在盾構(gòu)上的激光導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)向的。隧道施工測(cè)量則是采用地下施工控制導(dǎo)線點(diǎn)和施工水準(zhǔn)控制點(diǎn)逐次重復(fù)測(cè)量成果的加權(quán)平均值作為起算數(shù)據(jù)。盾構(gòu)法掘進(jìn)隧道施工測(cè)量包括盾構(gòu)井（室）測(cè)量、盾構(gòu)拼裝測(cè)量、盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量和襯砌環(huán)片測(cè)量。采用聯(lián)系測(cè)量方法將測(cè)量控制點(diǎn)傳遞到盾構(gòu)井（室）中，并利用測(cè)量控制點(diǎn)測(cè)設(shè)出線路中線點(diǎn)和盾構(gòu)安裝時(shí)所需要的測(cè)量控制點(diǎn)，測(cè)設(shè)值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于3mm。安裝盾構(gòu)導(dǎo)軌時(shí)，測(cè)設(shè)同一位置的導(dǎo)軌方向、坡度和高程與設(shè)計(jì)較差應(yīng)小于2mm。盾構(gòu)拼裝竣工后，進(jìn)行盾構(gòu)縱向軸線和徑向軸線測(cè)量，主要測(cè)量?jī)?nèi)容包括刀口、機(jī)頭與盾尾連接點(diǎn)中心、盾尾之間的長(zhǎng)度測(cè)量；盾構(gòu)外殼長(zhǎng)度測(cè)量；盾構(gòu)刀口、盾尾和支承環(huán)的直徑測(cè)量。

5.地面控制測(cè)量檢測(cè)

（1）GPS控制網(wǎng)檢測(cè)

GPS控制網(wǎng)為地鐵的首級(jí)平面控制網(wǎng)，布設(shè)為沿地鐵方向的狹長(zhǎng)的網(wǎng)狀圖形，一般埋設(shè)在高樓頂部，平均邊長(zhǎng)約2公里。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采用3臺(tái)以上雙頻GPS接收機(jī)（標(biāo)稱精度為5mm+1ppm），采用靜態(tài)定位方法，按不低于GPS級(jí)網(wǎng)的精度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)成果與原測(cè)成果之差應(yīng)在允許范圍內(nèi)，否則應(yīng)補(bǔ)測(cè)或重測(cè)，得出正確的結(jié)論。因GPS網(wǎng)的作用極為重要，地鐵施工時(shí)間較長(zhǎng)，城市建設(shè)對(duì)其破壞性較大，所以應(yīng)經(jīng)常檢查、補(bǔ)測(cè)以維護(hù)其完整性，全面對(duì)其檢測(cè)次數(shù)應(yīng)不少于兩次。

（2）精密導(dǎo)線檢測(cè)

導(dǎo)線網(wǎng)起閉于GPS控制點(diǎn)，平均邊長(zhǎng)400m，形成地鐵二級(jí)平面控制網(wǎng)，以方便地鐵施工。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使用標(biāo)稱精度不低于2″、2mm+2ppm的全站儀，檢測(cè)精度不低于原網(wǎng)精度。檢測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的施工作業(yè)面和車站位置，增加必要的導(dǎo)線點(diǎn)，使得每個(gè)車站和作業(yè)口有不少于3個(gè)平面控制點(diǎn)。

因地鐵施工工期長(zhǎng)，地鐵施工和城市建設(shè)對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)的通視和穩(wěn)定性影響較大，所以在施工期間要加強(qiáng)點(diǎn)位的保護(hù)、維護(hù)，對(duì)破壞的點(diǎn)位要及時(shí)增設(shè)。在施工期間，對(duì)導(dǎo)線網(wǎng)的全面檢測(cè)應(yīng)不少于兩次。二等水準(zhǔn)檢測(cè)地鐵施工的高程控制是由沿地鐵布設(shè)的二等水準(zhǔn)網(wǎng)組成的，其平均1公里設(shè)一個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意引測(cè)到附近的高等級(jí)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，并在車站及作業(yè)口處增設(shè)1～2個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)。

6. 自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)人工復(fù)核

針對(duì)自動(dòng)測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)，要做好平時(shí)的盾構(gòu)姿態(tài)復(fù)測(cè)工作，以防止自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)受到施工的影響，而導(dǎo)致的測(cè)量偏差的出現(xiàn)，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，在自動(dòng)測(cè)量的基礎(chǔ)上，有計(jì)劃的進(jìn)行人工復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)內(nèi)容包括，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)的復(fù)核，對(duì)測(cè)量臺(tái)的復(fù)核。采用人工實(shí)測(cè)標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)，人工讀取坡度板的轉(zhuǎn)角和坡度，運(yùn)用人工計(jì)算的方法，求盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)參數(shù)，與此時(shí)刻的自動(dòng)導(dǎo)線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

7.竣工測(cè)量

隧道順利貫通后，為檢測(cè)成型隧道與設(shè)計(jì)軸線之間的偏差，以及為后續(xù)鋪軌、機(jī)電安裝等工程做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作?？⒐y(cè)量的主要內(nèi)容有：

（1）盾構(gòu)隧道貫通后進(jìn)行貫通誤差測(cè)量，貫通誤差測(cè)量是在接收井的貫通面設(shè)置貫通相遇點(diǎn)，利用接收井傳遞下來(lái)的地下控制點(diǎn)和指導(dǎo)貫通的地下控制點(diǎn)分別測(cè)定貫通相遇點(diǎn)三維坐標(biāo)，貫通誤差歸化到線路縱向、橫向和高程的方向上。

（2）隧道貫通后進(jìn)行貫通隧道內(nèi)導(dǎo)線的附合路線測(cè)量，并重新平差作為以后測(cè)量依據(jù)。

（3）竣工測(cè)量?jī)?nèi)容包括隧道橫向偏差值、高程偏差值、水平直徑和豎直直徑等。

四、結(jié)束語(yǔ)

地鐵施工過(guò)程中，盾構(gòu)法在地鐵隧道區(qū)間測(cè)量中具有自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)支持，可以降低工作勞動(dòng)強(qiáng)度，由于自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的施工導(dǎo)線必須有精密控制導(dǎo)線的支持，因此必須要確保施工導(dǎo)線的精密度，不斷修復(fù)系統(tǒng)，從而確保隧道的順利貫通。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖智勇，傅繼陽(yáng).地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)法施工中的測(cè)量技術(shù)[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版），2005，26（3）：331-336.

[2]勞曉濤，謝建平.城市地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工測(cè)量技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（26）.

[3]王暖堂.盾構(gòu)隧道施工中的測(cè)量技術(shù)研究[J].鐵道建筑，2002，（12）：2-5.