基于隧道控制测量的研究

2017-11-03李福庆

四川水泥 2017年9期

关键词：钢丝定向盾构

李福庆

(广东华隧建设集团股份有限公司，广东广州 510335)

基于隧道控制测量的研究

李福庆

(广东华隧建设集团股份有限公司，广东广州 510335)

隧道工程测量在隧道工程中占据着重要位置，覆盖在隧道工程的勘测、施工、管理等不同阶段，直接影响着工程的质量。进行隧道施工的过程中，随着隧道开挖的不断推进，需要明确隧道掘进方向，因此，为按时、高效完成施工放样工作，避免较大施工误差，应加大对隧道洞内控制测量工作的重视程度，通过对洞内导线形式、边长的合理布设，从而确保隧道能够及时、顺利贯通。本文结合“珠三角城际轨道交通广佛环城际佛山西站至广州南站段项目GFHFG-3标”项目的盾构隧道，重点探究盾构隧道控制测量的施工技术。

隧道工程；洞内控制；施工技术；贯通

我国地域面积辽阔，地形以山地、丘陵为主，因此，隧道工程一直是我国构建完善交通网络、配备良好基础设施等工作的关注重点。随着现代化施工技术的不断发展，隧道测量方式也逐渐增多，在实际开挖的过程中，施工人员应加大对隧道洞内控制测量工作的重视程度，通过引进先进施工测量方式，对隧道测量工作进行动态、科学控制，提升隧道施工的安全性、可靠性。

1 隧道控制测量概论

进行隧道控制测量的主要目的在于在隧道开挖过程中，确保贯通面能够按照设计要求正确地进行贯通，要求高程、横向贯通均在规定的误差范围内，隧道控制测量分为高程控制、洞外平面控制、洞内平面控制等测量。平面控制测量必须综合考虑隧道的长度、形状、路线地形条件等，主要运用的测量方式有导线、三角形网、GPS及综合测量等。

2 盾构隧道外控制测量施工技术

2.1 地面控制测量

因盾构隧道本身结构的特殊性，需要加大对测量工作的重视程度，为提升测量结果的准确性与可靠性，保障盾构施工的顺利进行，可从以下两方面切入：（1）重视隧道外控制测量技术的应用质量，以实际情况为基础，构建高程控制点与平面控制网点；（2）构建高程控制点与平面控制网点的测量点，动态监测洞内外情况。通过地面平面控制网测量时，可使用两级布设的方式，一是运用GPS网，二是运用导线网，为保障盾构机的收发工作稳定进行，应创建施工控制测量系统，如在井口同时布设多个控制点等。

2.2 竖井联系测量技术

2.2.1 平面控制联系测量技术

平面联系测量应配备标称精度不低于1″的全站仪进行测量，主要采用两井定向为主，一井定向为辅的方法，并相互检核。

1）两井定向：本标段主要采用两井定向法。在明挖区间两端竖井中分别悬挂一根吊锤钢丝，所用钢丝应尽可能细，两钢丝间距离应不小于 30m；在钢丝低端悬挂尽可能重的重锤（10kg以上），重锤浸没在阻尼液中呈自由状态。利用地面上最近的导线点，采用导线测量测定两吊锤线的平面坐标值。在井下，将已布设的车站底板基线边控制点与竖井中的吊锤线联测，即可将地面坐标系中的坐标与方向角传递到地下去，经计算求得地下导线各点的坐标与导线边的方向角。

2）一井定向：一井定向作业中，遵循以下几点。

①所用吊锤和钢丝同上两井定向所述。

②联系三角形定向均须独立进行三组，互差满足要求后，方可取三次的平均值作为该次的定向最终测量成果；

③井上、井下联系三角形布置应满足下列要求：

a、竖井中悬挂钢丝间的距离c应尽可能长，须不小于5m；b、联系三角形锐角γ、γ′宜小于1°，呈直伸三角形；

c、a/c及a′/c′宜小于1.5，a、a′为近井点至悬挂钢丝的最短距离。

④联系三角形边长测量采用全站仪加反射片，并事先在同样日照温度等条件下，通过棱镜和反射片对比精确的测量出反射片的距离改正数。边长采取往返测量三测回，各测回较差井上应小于 0.5mm，井下应小于 1.0mm。井上与井下同一边边长较差应小于2mm；

⑤联系三角形角度观测应采用Ⅰ级全站仪（1″），用全圆测回法观测四测回，各测回间同一方向观测值互差应不超过±6″；

⑥基线边方位角互差应满足相关规范要求；

⑦由联系测量所测定的基线方位角中误差在±4″之内。

2.2.2 高程联系测量

用鉴定后的钢尺，挂重锤10kg用两台水准仪在井上下同时观测，将高程传至井下固定点。

高程联系测量的具体要求：

1）近井点稳定可靠；

2）每次高程联系测量独立作业三组，各组高差互差应满足相关规范要求，取其均值作为本次高程联系测量成果。

3）三次高程联系测量基点高程成果互差，应该小于3mm。

高程传递示意图

3 隧道洞内控制测量技术

3.1 隧道洞内导线测量技术

本文选取的研究案例——珠三角城际轨道交通广佛环城际佛山西站至广州南站段项目GFHFG-3标项目的盾构隧道，因盾构掘进施工过程中，始发于曲线上，明挖区间已封顶，底板点距离只有约 120米，区间防淹门还未施工，隧道控制精度保证难度大。经过综合考虑，施工团队采取导线法，导线法容易选择点位，测量操作过程也较为简单，可有效提升点位的横向精度。但在传统导线法中，其存在以下缺点：

1）准确性差，仪器架设耗时，仪器架设存在对中误差，测量时需人工手持照明设备，光源不稳定，测量人员业务水平参差不齐，人为误差大。

2）点位易掩盖及损坏，隧道底部易积水及淤泥，测量时经常需要清理，影响工作效率。

3）存在一定的安全隐患。

因此，为提高盾构隧道导线点的测量精度和效率，工程施工过程中团队采用了以下方法来改进测量精度和效率，以充分发挥导线控制法的作用。

1）根本盾构隧道管片直径制作钢结构支架，安装于管片侧面，制作强制对中控制点，可减少操作用时，消除人为对中误差，提高测量精度及准确率。

2）利用简易懒人支架照明，解除人工持手电照明，摆棱镜人员不需要再持手电照明，减轻工作量。观测时光源稳定，观测员观测数据更稳定，更准确。

3）测角时，先正倒镜观测后视点，再倒正镜观测前视点。减少观测时望远镜调焦次数，提高观测效率和精度。正倒镜同时观测同一个点不需要再进行调焦，可排除因调焦带来的误差。

3.2 通过陀螺定向测量隧洞支导线边的方位角

贯通盾构隧道前，应在不破坏隧道成型结构的前提下，通过陀螺定向测量方式，核验隧道洞内支导线方位角，其方式与常规方式有着一定的差异，根据相关规定，当单线隧道的挖掘长度超过1500米时，应在挖掘800米、1600米时必须通过陀螺进行定向测量。

目前广佛环GFHFG-3标项目的盾构隧道左右线均已贯通，贯通精度符合规范要求。