摘要：目前地铁在我国很多城市交通运输有重要作用，随着建筑工程技术水平的不断提升，地下轨道建设力度也在持续加强，盾构法施工是目前地铁施工中较为先进的作业模式，但是基于盾构法施工也常常遇到测量误差问题的影响，造成建造上的偏差。文章将结合笔者多年从事地铁控制测量经验，从盾构法施工的原理和测量误差分析出发，对基于盾构隧道贯通的测量误差的一系列控制措施展开了研究探讨。
关键词：地铁；盾构施工；隧道贯通；测量误差
前言
我国的城市规模在持续扩大，随之而来的城市人口持续增加，所以相应的路面交通压力也是急剧膨胀。最近几年我们可以看到，国家在地下铁路工程领域持续加强投入，鼓励各地开展地下轨道交通建设，缓解城市交通压力。地铁在实际建造过程中遇到的困难较多，为了达到地下轨道设计过程质量规范标准，项目承建单位一定要重视在整个地下轨道建设过程中的测量检测工作。地铁是国家当前大力发展城市轨道交通建设的核心部分，地铁公共交通为实现低碳出行，强化节能降耗以及促进城市在长期健康稳定发展上做出重要的贡献。盾构法是目前较高效而且普遍应用的地铁施工方法，为了保证盾构机在施工过程中的运行轨迹可以满足设计轴线的规范要求，就必须在中间过程加强测量误差的控制工作。所以，探究基于盾构法施工的地铁测量误差控制措施，这对于改善地铁运营的可靠性和科学性有着非常重要的促进作用。
1地铁盾构法施工原理简介
盾构机的主要架构如下图1，其基本工作原理是利用一个圆柱体的钢组件（挖掘，排土）沿隧洞轴线，持续前推进，实现土壤挖掘，形成隧道。这个圆柱体组件有一个强大的壳体来当作护盾，这对隧洞段形成临时支撑，抵抗周围土层下沉带来的压力，并且还能抵抗一些地下水压。
图1 盾构机工作原理
2 地铁盾构隧道测量的主要目的和工作内容
顾名思义，地铁地下测量的主要目的是为了控制地铁工程在误差允许范围内，从而实现保持高效率的施工建设，能够让设计图纸在规范要求下落实施工。现阶段，盾构法是地铁工程建设中重要的施工方法，操作集成化程度较高，具有很高的效率。基于盾构法施工的隧道测量的工作内容主要包括：第一，地面控制测量，主要工作是施工区域地表建立测量平面和高程控制网点；第二是联系测量，主要工作是把在地表测量出的坐标、方向和高程值等信息传输到隧道内，并且完成隧道地面地下一套完整的地下坐标系统。这样就可以完成对地下平面和高程的实施监控，然后根据地铁隧道设计图纸要求落实测量放样，对隧道开挖、轴线衬砌和高程控制每个关键环节做好落实把控。地铁盾构隧道测量的关键性不止体现在确保地铁盾构机沿着设计好的隧道轴线持续稳定推进作业，也要保证盾构机的实时运行过程中及时完成参数自动修正，还要完成隧道衬砌环安装效果的实时检测。
3 地铁盾构隧道测量误差控制分析研究
3.1 隧道测量误差源头和显示特征
按照测量基础理论依据和多年来对实施测量工作的个人经验来看，盾构法施工测量误差一般是在地铁盾构隧道作业阶段，地表测量、地下测量以及竖井联系等几个环节的误差积累引起的，以至于盾构工作施工过程中出现偏离设计要求的状况。按照误差分类来看，地铁盾构隧道测量的误差主要是法线、中线和高程等三个方面的误差。在这些误差中，中线长度导致了地铁盾构隧道测量的纵向误差累积，实际上盾构施工质量不会影响误差，依据当前隧道测量工作性质来看，高程贯通误差的影响比较容易消除。
对地面和地下测量特征分析，二者具有非常类似的相关特性，但也有一些明显的差异，特别是地下测量的过程容易受到地下作业施工的影响，特别是在地下开挖作业、地下施工空间狭小以及各作业阶段无法完成通视，地下测量工作难以有效互相融合协调，所以即使是发生明显误差也是无法及时发现的，必须在隧道工程贯通完工以后，实施整体地下测量作业时才能对其准确度做出合理的判断，所以，地下测量是地铁盾构隧道测量的关键所在。
3.2 盾构隧道测量误差分配控制要求
一般情况下，开展地铁盾构隧道测量作业是有分工的，即地面控制测量、地下控制测量分别是两个独立单位完成的，所以为了提升误差控制效果，要相应地把允许的贯通误差分配到各个环节中去，地面和地下测量相比较，前者的测量精度要求标准相对偏高，而后者由于控制难度大，控制精度相对偏低。因为地面控制测量对于地铁隧道贯通精度的影响是非常大的，按照竖井联系测量误差作为一个如按等影响分配原则，地面控制测量中误差对横向贯通中误差影响允许范围是：
纵向贯通误差允许范围（L是地铁线路的长度）：
对于高程控制测量来说，高程贯通误差允许范围是：
Mh=
4 地铁盾构隧道测量误差的控制
通常来说，地铁盾构隧道施工过程是从一边竖井开始推进，挖掘至另一边的竖井，整个路线作业推进，不可避免在竖井挖掘纵向、横向、竖向三个维度产生贯通累积误差，这里的横向贯通误差对地铁盾构隧道工程作业产生的影响最明显，所以必须在对到施工过程中强化这部分误差的控制管理。所以在地面和地下工程测量设计方案和作业实施的各个环节，一定要设法加强监控贯通精度的控制管理，特别是在横向贯通的精度误差方面要抓好细节，实现地铁盾构隧道图纸设计和工程建设都须在允许的误差范围内执行。这里为了方便操作，主要按照地面测量内容为参照，重点关注盾构隧道测量中的数据误差控制研究。
在地下轨道盾构法施工地面工程测量阶段，地表平面控制网测量控制一般由一级GPS和二级精密导线两个控制网，GPS 网以及二级精密导线网的联合横向中误差限差范围是±25 毫米。根据计算公式得出点位的误差影响为：
M²=
公式中的 mG 是GPS一级网中最弱点的点位中误差，而mr 则是精密导线网中最弱点的点位中误差。所以在开展测量作业的实施阶段，要从 GPS一级网和二级精密导线网的特征出发，让这个部分的优势得到充分应用，获取最精准的测量数据，将误差降到最低。前期选取GPS 测量控制点时，要关注以下几个重点事项：在测量前期的准备工作中，要把选取GPS 测量点作为一项非常关键的内容，必须保证选取的控制网点位置便于安装测量仪器，同时安装区域在接收数据信息上通畅方便，具有良好的操作效果，同时交通位置方便，容易设备进出，保证观测视野不受影响，在测量过程中要注意检测过程中不能受到电磁波的干扰。其次，满足以后可以借助常规测量方式落实联测或者扩展作业，所以单个 GPS 测量控制点的通视方向最好有2个以上。而且，GPS 网测量的稳定性也需要得到保证，应当借助非同步的独立观测边构成闭合环或者是相关的附合路线，这样能够大幅度提升GPS 测量控制网的测量精准度，对于检测所收集的数据也就非常可靠有效。第三，在利用 GPS 网开展测量工作前，要提前落实一系列关键信息编制梳理工作，形成专用表格，其内容包括可见卫星号、卫星高度角以及方位角、最佳观测卫星组和最佳观测时间等，利用合理有效的编制工作能够改善GPS 网测量数据的应用科学性和稳定性，这就能够有效地在盾构法施工过程中实现测量误差的优化控制。
5 结语
地下轨道铁路目前为国家城市交通快速发展提供了重要的保障，建设施工安全受到人们的重视。基于盾构法隧道的施工方式，目前地铁工程建设中常见的措施，其测量误差控制对地铁施工的科学性和安全性有着极其重要的影响。在实际测量过程中，要对地铁盾构隧道测量的误差来源和相关分配进行掌握，从满足施工需求角度出发制定一系列措施，为地铁施工顺利推进提供了重要保障。
参考文献：
[1]邵勇.基于盾构法施工的地铁测量误差控制研究.科技创新导报，2009.29：1.
论文作者:杨文华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：盾构论文; 测量论文; 误差论文; 隧道论文; 地铁论文; 地下论文; 作业论文; 《基层建设》2019年第26期论文;