摘要：盾构施工技术以其安全高效、可穿越复杂底层的特点，被广泛应用于地铁工程施工中，与传统的地铁开挖施工法相比，盾构施工技术不仅安全、快速，而且不会对地面交通正常运行造成不良影响。盾构法施工中所采用的有效合理的测量措施，是确保工程施工安全、高效的重要保障。
关键词：隧道；盾构施工；测量技术
1、盾构隧道施工地面控制测量的研究与应用
地面控制测量分为：平面控制网测量和高程控制网测量两个方面。
1.1地面平面控制网的布置
盾构机左线、右线分别从施工竖井出发在中间风井第一次小的贯通，在从中间风井出发最终在断面处贯通。根据业主提供GPS导线点和一级导线控制网，分别在始发井、中间风井和竖井近井位置设置需要往井下传递的导线点，在始发竖井、中间风井和竖井附近各布设4个近井导线点，其中两个点作为坐标起算和起始方向，另两个点作检核方向。盾构施工导线平面控制网，起算于地铁21号线首级GPS控制网和一级导线控制网，采用规范规定的技术要求进行观测。
1.2地面高程控制网的布设
为了方便地下盾构隧道施工及地面的变形监测，在线路沿线布设一条二等加密水准线路，采取往返等距二等水准的施测方法观测，往返闭合差不大于8L1/2，（L为单程水准线路长度，以千米计）。
1.3地面控制测量实施
根据现场情况，利用业主提供的GPS点和一级精密导线网经复测后，再延伸到每个竖井近井点。延伸的近井导线点必须要满足下一道测量工序的需要，选点的位置必须要保证在现场不被破坏和扰动。
1.4竖井联系测量
竖井联系测量是隧道贯通中的一个重要环节，它主要是将地表的平面及高程，通过井筒传至地下导线点及水准点，使洞内、外形成统一的空间坐标系统，以便确定隧道中线的空间位置。因此，竖井联系测量的内容包括：
a投点：将井口点位投影至井底，以便传算坐标和方位；
b定向：将井上定向边的方位角按同一坐标系统传递井下的定向边，以便推算井下导线的起始坐标和方位；
c导高：将井上水准点的高程按同一高程系统传递到井下。
（1）竖井定向方法
根据地下铁道测量的精度等级要求和现有测量仪器的情况，在实际工作中利用现有的仪器和现有的条件制定了适合的测量方法，经过分析镇龙南站至的线路，用传统的联系测量方法就能满足我们的精度要求。
（2）竖井联系测量的要求
a在进行联系测量前，须制定测量方案，根据地面控制测量，建立近井点平面控制和高程控制，在井底车场稳固的地面埋设不小于三个永久导线点和水准点，也可用永久导线点作为水准点。
b联系测量在同阶段、同时期应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，取加权或算术平均值。其精度应符合规范要求。
c每次联系测量前，应对近井平面控制点和水准点进行检测，在证实点位没有移动和损坏的情况下，才能进行联系测量。
d联系测量方案应根据仪器设备、技术水平及工程情况选定。其基本原则是在满足测量精度的条件下，最大限度的提高工效，优先选用新技术。凡井深大于40m时，应根据横向及高程贯通精度要求进行竖井联系测量技术设计。
2、地下控制测量
2.1联系测量完成之后，我们得到经传递到地下起始边和高程，然后就是怎样布设施工测量控制导线，以指导盾构机掘进。
2.2地下导线随着盾构推进而不断延长，导线点也随着盾构掘进而向前进行布设。根据我们施工无数次的测量复测发现盾构施工隧道的特殊性，地下施工控制导线精度将主要受到隧道里的折光的影响和不稳定的隧道管片环影响。
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2.3为了消除和减弱折光差对横向贯通误差的影响，我们将施工测量控制导线点埋设在隧道两侧并且交叉向前延伸达到消除或减弱折光差影响的目的。
2.4经过我们对施工控制导线长期的测量发现在埋设和测量时应注意以下几个方面：
a导线点一定要埋设在稳固、标志完好的地点。
b直线段施工控制导线点的平均边长180m左右，特殊情况下，不应短于100m，曲线段施工控制导线点的平均边长150m左右，并要交叉分布。
c施工控制导线测量宜采用II级全站仪施测，左、右角各测两测回，左右角平均值之和与360°较差应小于4″，边长往返观测各两测回，往返观测平均值较差应小于7mm。
d施工控制导线最远点点位横向中误差应控制在±25mm之内。每次延伸导线之前，应对已有的洞内导线前三个点进行检测。如有变动应选择另外稳定的洞内导线点进行洞内延伸导线测量。
e洞内施工控制导线应在盾构掘进300-400m重复测量一次，每次测量的方向角应小于7″，在取重合点两次角值的平均值作为本次的测量结果。
3、盾构姿态测量
3.1盾构机的人工复核测量
准确测定盾构机姿态是确保隧道贯通的重要环节。虽然盾构机所配备的测量自动导向系统是很先进的，但是，由于制约导向装置本身精度的主客观因素很多，导向装置提供的数据往往精度不高、数据不可靠。为了使系统测出的盾构机姿态精准、可靠，我们必须依靠人工测量方法对盾构机导向系统进行检核，对盾构机姿态进行检核测量。
（1）人工复核的计算原理和方法
盾构机的主体和盾尾之间是由铰接连在一起，所以主体和盾尾不一定在同一状态，要想测出盾构机姿态所利用的空间很少。由于这些客观条件的制约，要利用人工测出盾构机的姿态有一定的难度，人工测量盾构机姿态是利用对盾构机盾尾的一些固定点位的测设，通过人工计算，得出盾构机相关的姿态参数，但计算比较繁琐。可以借助于AutoCAD工程绘图软件进行坐标转换，使计算过程简单明了。
盾构机制造时，在盾尾视线较好的位置选择了许多测量点，并精确测得以前参考点为原点的各点的三维坐标做为初始坐标。
（2）人工测量盾构机姿态的具体操作
根据盾构机的构造，在管片拼装机侧面的爬梯顶部安设一个固定点，作为测量的转点。盾构机的人工姿态测量必须在盾构机停止的状态下进行。测量人员利用激光站和后视靶所提供的坐标，测出转点的三维坐标，再将转点与激光站作为初始边，测出在转点处观测视线较好的三个测点，记录其三维坐标，作为内业计算的依据。
3.2管片环姿态测量
管片环姿态测量主要是测定管片环安装位置是否符合设计要求。自动导向系统的管片环测量一般和盾构机姿态测量同时进行，其所测的管片环状态为管片环背后未注浆前的瞬间状态，随着注浆压力和围岩应力对管片环的作用，管片环的空间位置将发生变化，需要人工进行复核测量，为掘进过程中管片上浮提供依据。客大盾构区间每拼装5环，就逐环测量一次，确认已稳定的管片环可不进行重复测量。方法是利用全站仪和辅助工具测定管片环上或与管片环相关的一些特征点，从而通过几何计算确定管片环安装位置的正确性，衬砌管片环测量内容包括：环中心偏差、环的椭圆度、环的高程和坡度、环两侧纵向超前量以及环的横向旋转等，其中环中心偏差是管片环姿态最主要的控制参数，环中心偏差应控制在5cm以内。
4、结语
由于盾构机的自动测量系统必须有控制测量的支持才能运作，所以控制测量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，然后就是保证自动测量系统的正常运行，定期对盾构姿态进行人工检测，保证导向系统的正确可靠。加强管片姿态检测，及时发现管片的位移趋势，防止管片安装侵限。加强管片姿态的检测同时也是对自动测量系统的复核。
参考文献：
[1]刘建航.隧道工程[M].上海：上海科学技术出版社，2009.
[2]潘国荣，王穗辉.地铁盾构施工中的若干测量手段及方法[J].测绘通报，2011.
[3]岳秀平.盾构姿态自动监测系统开发与应用[J].中国市政工程，2012.
论文作者:董浩宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：盾构论文; 测量论文; 管片论文; 导线论文; 竖井论文; 姿态论文; 高程论文; 《基层建设》2019年第19期论文;