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摘要：在改革开放的新时期，我国的地铁发展十分迅速，从线路专业角度，通过工程实例，阐述如果地铁盾构隧道结构发生较大偏差会给线路平、纵断面调整设计带来困难和一些不良后果，并给出对策，警示施工及管理相关单位要千方百计避免地铁隧道施工时出现较大偏差。
关键词：城市轨道交通；盾构隧道；线路；调整设计
引言
地铁作为一种高速、便捷的交通工具，随着城市化进程得到了较快的发展。同时，其所处位置人口密集、地下环境错综复杂，给地铁建设的施工精度提出了更高的要求，高精度的测量工作是地铁顺利贯通和安全施工的关键。目前地铁隧道施工的常用方法为盾构法，由于其工作环境处于地面以下，地下控制网的建立需要采用联系测量的方法，将地下控制点与地面上控制点建立联系。本文对地铁施工中常用的“一井定向”和“双井定向”方法进行分析，结合具体的工程实例分别比较两者的精度特点。
1地铁隧道施工偏差原因及统计分析
1.1自动导向系统出现偏差及操作失误引起的轴线偏差
地铁盾构在掘进过程中经常会由于自动导向系统出现偏差、盾构姿态控制不好，导致隧道扭转造成隧道轴线发生偏差。由于工人操作失误造成盾构姿态变化从而引起隧道轴线偏差，特别是第一次采用盾构施工的单位，由于缺乏人才及经验，比较容易出现此类轴线偏差。
1.2监测模式问题
目前隧道结构变形监测是采用特征点测量的模式，即在地铁内部选取具有“代表性”位置作为特征点，分别测量特征点的变形，以代替地铁整体的变形。监测方法主要采用传统的平面加高程(沉降和水平位移)的2+1维模式。特征点监测存在以点代面、以局部代整体的问题，己经远远不能满足对地铁变形进行精细监测的需要，函待提出一种整体监测的模式。
2平面联系测量方法与精度分析
2.1平面联系测量方法
由于施工现场错综复杂，有时在进行联系测量时不具备“双井定向”的条件，这时通常采用“一井定向”，在具备条件之后，再采用“双井定向”建立联系。“一井定向”是指将钢丝挂在一个井里，通常根据现场条件挂两根或者三根钢丝，采用地面上的场地加密点对钢丝进行测量得到其平面位置，将其平面位置代入到地下测量中，得到地下控制点的坐标，实现地下地上的联系。其特点是钢丝处于一个井里，距离较近，在井下采用后方交会进行测量。图1为“一井定向”中的三丝法测量原理，其中，A、B是地面上的场地加密点，C、D是地下车站里的两个控制点，G1、G2、G3为两根钢丝，测量数据包括S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8八个距离和a、b、c、d、e、f六个角度。
图2 “双井定向”测量原理
“双井定向”是将两根钢丝分别挂于不同的井里，其原理与“一井定向”类似，采用地面上的场地加密点测定钢丝坐标，再在地下利用这两根钢丝的坐标和测量值计算地下控制点坐标，其特点是两根钢丝距离相对较远。图2为“双井定向”测量原理，其中，A、B是地面上的场地加密点，C、D是地下车站里的两个控制点，G1、G2为两根钢丝，测量数据包括S1、S2、S3、S4、S5、S6六个距离和a、b、c、d四个角度。
2.2精度分析
对于“一井定向”和“双井定向”，在地面上测量钢丝时，钢丝的位置没有检核条件，无法参与平差计算，其位置精度可以认为是支导线的精度，其精度为：由于两种方法的不同主要表现在地下测量部分，本文只对地下测量部分进行分析。对于“一井定向”，在进行平差计算时，必要观测数为4，观测值总数为7，多余观测t=3，采用间接平差的方法，其误差方程为:
3线路平、纵断面调整设计的难度
1）需要限界及测最专业大量数据在隧道结构完工后，限界专业提出限界测量技术要求，业主委托第三方测量单位，按照限界要求进行测量，将测量数据结果提供给限界专业。限界专业对数据进行系统分析，对比原设计线路的误差值，对不满足限界要求的地段，需要进行隧道主体净空测量检测，检测时重点测量建（构）筑物有可能影响行车安全的多个特征点2）线路纵断面调整设计隧道内在不调整结构及不降低地铁行车功能的前提下，线路平面调整设计解决不了的困难只有通过纵断面调整设计来解决。地铁线路纵断面由于上部限界、道床厚度和施工误差等条件的限制，其设计轨顶标高、坡段长度、坡度及竖曲线半径不允许做大的调整。线路纵断面调整是线路调整设计的组成部分，尤其在圆形和马蹄形断面中隧道施工偏差较大的地段，经线路平面调整后，仍不能满足限界要求的情况下，可以采取降低轨道道床高度、微调道床厚度和设置一定欠超高的措施，达到增加隧道上部限界安全量的目的。另外，还可以通过改变超高设置的方式，将原设计的外轨全超高方式改为外轨超高一半和内轨降低一半的方式。
4工程实例与结果分析
某地铁线施工进行联系测量时，采用的仪器为徕卡的TS60超高精度全站仪，测角精度为0.5″，测距精度为0.6mm+1ppm。车站基坑较为稳定，进行联系测量时，钢丝与近井点的距离控制在10m～15m之间。由于“一井定向”通常在不具备双井定向条件的情况下使用，一般用在始发联系测量中，到第二次联系测量时基本具备“双井定向”条件，此时采用“双井定向”的方法来进行。为了对两种方法的精度进行比较，此次选取的“一井定向”数据来源于4个不同车站的始发联系测量，“双井定向”数据来源于其对应车站的第二次联系测量。两种方法在隧道长度2000m内都能满足小于限差100mm的要求，能够较好地保证贯通。采用超高精度的仪器且保证后续测量无误差是理想状态，在实际施工过程中很难达到，而“双井定向”在控制隧道横向误差方面更有优势，为后续的测量和施工预留有更多的精度余量。因此，在地铁隧道施工中，应当尽量采用“双井定向”的方法进行，当条件不具备，需采用“一井定向”时，掘进长度不应太长，在条件满足时应及时作“双井定向”，保证隧道的掘进方向按照设计方向前进。
结语
联系测量是关系地铁隧道能否按照设计位置顺利贯通的重要保障，其测量成果精度的高低直接影响隧道施工质量的好坏。本文对“双井定向”和“一井定向”的测量原理进行分析，研究其数据处理方法与平差模型，通过工程实例数据来比较两者对地下导线方位角和里程方向的影响，结果表明:两者测得的导线里程方向的误差相差不大，但后者的方位角误差比前者大。在实际施工测量中，应尽量避免采用“一井定向”的方法，以提高联系测量质量。
参考文献
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论文作者:于正辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/24
标签：测量论文; 隧道论文; 地铁论文; 限界论文; 精度论文; 钢丝论文; 盾构论文; 《防护工程》2019年8期论文;