摘要：介紹隧道工程控制測(cè)量技術(shù)，總結(jié)隧道控制測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，減少測(cè)量誤差和粗差的產(chǎn)生，為以后的隧道工程提供方便可行的控制測(cè)量方案，使其達(dá)到規(guī)范規(guī)定的貫通精度。

關(guān)鍵詞：地下控制測(cè)量；聯(lián)系定向測(cè)量；高程控制測(cè)量

前言

近10年來國(guó)內(nèi)有20余個(gè)城市先后進(jìn)行地鐵建設(shè)，地鐵區(qū)間隧道多采用盾構(gòu)法施工。地鐵在中心城區(qū)的技術(shù)已日漸成熟，但是對(duì)質(zhì)量方面則提出了更高的要求。如何有效的控制好隧道的貫通誤差，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從技術(shù)上都顯得十分重要，而且也是擺在專業(yè)人員面前的一大重要課題。

1.測(cè)量目的

測(cè)量工作是土建工程的重要組成部分，根據(jù)工程需要和現(xiàn)場(chǎng)情況，適當(dāng)加密和發(fā)送地面控制點(diǎn)，以求有“多余的觀測(cè)條件”，保證施工測(cè)量精度。對(duì)區(qū)間各結(jié)構(gòu)形式和施工誤差累計(jì)等進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸提出誤差富余量，以求結(jié)構(gòu)不侵限。

2.地下控制測(cè)量

（1）精密導(dǎo)線傳遞控制網(wǎng)形式

高處控制測(cè)點(diǎn)需加密，具體視各車站通視情況，本文采用增加 1 個(gè)測(cè)點(diǎn)的情況進(jìn)行分析，《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》GB50308-2008中聯(lián)系定向測(cè)量提到有 5 種方法：

1）聯(lián)系三角形法（一井定向）；

2）陀螺儀、經(jīng)緯儀、鉛垂儀（鋼絲）組合法；

3）兩井定向；

4）導(dǎo)線直接傳遞法；

5）投點(diǎn)定向法?，F(xiàn)實(shí)中聯(lián)系測(cè)量用的最多的有 2 種方法：一是精密導(dǎo)線直接傳遞法，二是二井定向。

（2）地下導(dǎo)線控制測(cè)量

采用雙支導(dǎo)線的方法，雙支導(dǎo)線每前進(jìn)一段交叉一次。每一個(gè)新的施工控制點(diǎn)由2條路線傳算坐標(biāo)。當(dāng)檢核無誤，最后取平均值作為新點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。線路平面示意圖如圖2-1。

圖2-1 隧道內(nèi)導(dǎo)線布置示意圖

地下導(dǎo)線測(cè)設(shè)要求：

1）區(qū)間施工控制測(cè)量利用車站內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)，直線隧道每掘進(jìn)200m，曲線隧道每掘進(jìn)100m時(shí)，應(yīng)布設(shè)地下平面控制點(diǎn)，并進(jìn)行地下平面控制測(cè)量。曲線隧道平面控制導(dǎo)線點(diǎn)埋設(shè)在曲線五大樁點(diǎn)上。隧道內(nèi)直線段控制點(diǎn)間平均邊長(zhǎng)宜為150m。曲線段控制點(diǎn)間距不應(yīng)小于60m，控制點(diǎn)應(yīng)避開強(qiáng)光源、熱源、淋水等地方，控制點(diǎn)間視線距隧道壁應(yīng)大于0.5m。

2）平面控制測(cè)量應(yīng)采用導(dǎo)線測(cè)量方法，導(dǎo)線測(cè)量應(yīng)使用不低于II級(jí)全站儀施測(cè)，左右角各觀測(cè)兩測(cè)回，左右角平均值之和與360°較差應(yīng)小于4″，邊長(zhǎng)往返觀測(cè)各兩測(cè)回，往返平均值較差應(yīng)小于4mm。測(cè)角中誤差為±2.5″，測(cè)距中誤差為±3mm。

3）每次延伸施工控制導(dǎo)線測(cè)量前，應(yīng)對(duì)已有的控制導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)如有變動(dòng)，選擇另外穩(wěn)定點(diǎn)的施工控制導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行施工控制導(dǎo)線延伸測(cè)量。重合點(diǎn)重復(fù)測(cè)量的坐標(biāo)值與原測(cè)量的坐標(biāo)值較差小于10mm時(shí)，采用逐次的加權(quán)平均值作為施工控制導(dǎo)線延伸量的起算值。

4）地下導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)互差：在近井點(diǎn)附近≤ 16mm、在貫通面附近≤±25mm；礦山法區(qū)間隧道單向掘進(jìn)超過1km時(shí)，過600m后≤ 20mm，盾構(gòu)法區(qū)間隧道單向掘進(jìn)超過1.5km時(shí)，過1000m后≤ 20mm。

5）地下導(dǎo)線起始邊（基線邊）方位角的互差≤ 12″

6）導(dǎo)線邊的邊長(zhǎng)互差≤ 8mm。

（2）地下高程控制測(cè)量

1）地下高程控制點(diǎn)可利用地下導(dǎo)線點(diǎn)，單獨(dú)埋設(shè)時(shí)每200m埋設(shè)一個(gè)，應(yīng)采用二等水準(zhǔn)測(cè)量的方法施測(cè)。

2）地下高程控制測(cè)量的方法和精度，應(yīng)符合二等水準(zhǔn)測(cè)量要求。水準(zhǔn)線路往返較差、附合或閉合差為±8√Lmm。

3）水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)在隧道貫通前進(jìn)行三次，并應(yīng)與傳遞高程測(cè)量同步進(jìn)行。重復(fù)測(cè)量的高程點(diǎn)間的高程較差應(yīng)小于5mm，滿足要求時(shí)，應(yīng)取逐次平均值作為控制點(diǎn)的最終成果指導(dǎo)隧道掘進(jìn)。

4）開挖至隧道全長(zhǎng)1/3和2/3處，貫通前50m～100m，分別對(duì)地下水準(zhǔn)點(diǎn)按二等水準(zhǔn)精度要求復(fù)測(cè)，保障高程貫通精度。

5）明挖車站、明挖區(qū)間、礦山法豎井、盾構(gòu)始發(fā)井等：地下高程點(diǎn)高程的互差≤ 5mm。

6）區(qū)間隧道較長(zhǎng)時(shí)，各地下高程點(diǎn)的高程較差：礦山法區(qū)間隧道單向掘進(jìn)超過1km時(shí)，過600m后≤ 10mm，盾構(gòu)法區(qū)間隧道單向掘進(jìn)超過1.5km時(shí)，過1000m后≤ 10mm；貫通前，高程較差≤ 10mm。

7）相鄰高程點(diǎn)高差的互差≤ 3mm。

8）經(jīng)豎井或高架墩（柱）懸吊鋼尺傳遞高程的互差≤ 3mm。

3.盾構(gòu)隧道施工測(cè)量

（1）盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌定位測(cè)量

盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌的中線與設(shè)計(jì)隧道中線較差應(yīng)小于3mm，導(dǎo)軌的前后高程與設(shè)計(jì)高程較差應(yīng)小于3mm，導(dǎo)軌下面應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整。

（2）反力架定位測(cè)量

反力架定位測(cè)量包括反力架的高度、俯仰度、偏航等，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)的方位進(jìn)行。

（3）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)初始測(cè)量

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)作為一個(gè)近似圓柱的三維體，在盾構(gòu)機(jī)殼體內(nèi)適當(dāng)位置上選擇觀測(cè)點(diǎn)。在圖7-6中，O點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)刀盤中心點(diǎn)，A點(diǎn)和B點(diǎn)是在盾構(gòu)機(jī)前體與中體交接處，螺旋機(jī)根部下面的2個(gè)選點(diǎn)。C點(diǎn)和D點(diǎn)是螺旋機(jī)中段靠下側(cè)的2個(gè)點(diǎn)，E點(diǎn)是盾構(gòu)機(jī)中體前斷面的中心坐標(biāo)，A、B、C、D。4點(diǎn)上都貼有測(cè)量反射鏡片。由A、B、C、D、O。5點(diǎn)所構(gòu)成的2個(gè)四面體中，測(cè)量出每個(gè)角點(diǎn)的三維坐標(biāo)（xi，yi，zi）后，把每個(gè)四面體的4個(gè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系和6條邊的長(zhǎng)度L計(jì)算出來，作為以后計(jì)算的初始值，在以后的掘進(jìn)過程中，Li將是不變的常量（假設(shè)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中前體不發(fā)生太大形變），通過測(cè)量A、B、C、D4點(diǎn)的三維坐標(biāo)，用（x，y，z）、L就能計(jì)算出O點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

用同樣的原理，A、B、C、D、E。5點(diǎn)也可以構(gòu)成2個(gè)四面體，相應(yīng)地E點(diǎn)的三維坐標(biāo)也可以求得。由E、O 2點(diǎn)的三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機(jī)的絞折角就能計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)刀盤中心的水平偏航、垂直偏航，由A、B、C、D。4點(diǎn)的三維坐標(biāo)就能確定盾構(gòu)機(jī)的扭轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到了檢測(cè)盾構(gòu)機(jī)的目的。

盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測(cè)量示意圖

（4）盾構(gòu)掘進(jìn)測(cè)量

盾構(gòu)法施工測(cè)量貫通精度要求很高，規(guī)范要求橫向誤差限差100mm，縱向誤差限差50 mm，洞門鋼環(huán)最大允許盾構(gòu)機(jī)貫通偏差160 mm（洞門鋼環(huán)直徑6600 mm，盾構(gòu)刀盤6280 mm）。利用盾構(gòu)上的激光導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向。

（5）盾構(gòu)井（室）測(cè)量

采用聯(lián)系測(cè)量將控制點(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。

（6）盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量