黄土地区盾构始发监控测量方法研究分析

2018-06-05李芳平

科技创新与应用 2018年13期

李芳平

摘要：盾构始发是指盾构从组装调试到盾构完全进入区间隧道，并完成始发掘进为止的一系列施工过程，黄土地区盾构施工尤其要求主要盾构始发阶段的施工监测要求和测量方法。文章结合西安铁路六号线监控测量方法，来分析黄土地区盾构始发在中线测量，姿态测量，盾构推进测量等方面的问题，通过本工程的深入研究，为类型工程施工提供有效的借鉴经验。

关键词：盾构；测量；始发施工

中图分类号：U455 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0138-02

Abstract： Shield starting refers to a series of construction process from assembling and debugging to fully entering the interval tunnel and completing the initial tunneling. In the loess area shield construction especially requires the construction monitoring requirements and measurement methods of the main shield construction stage. Adopting the monitoring and surveying method of Xi'an Railway Line 6， this paper analyzes the problems of shield tunneling in the middle line， attitude measurement， shield propulsion survey and so on in loess area， and through the in-depth study of this project， it is to provide effective reference experience for the type of engineering construction.

Keywords： shield； measurement； initial construction

1 工程概况

纬二十八站～韦斗路站区间起止里程右线隧道YCK14+872.100～YCK15+678.925（短链11.810米），长795.015米；左线隧道ZCK14+871.500～ZCK15+678.925（短链2.343米），长804.482米。线间距13～14m，区间最小线路平面曲线半径为R=400m。最大纵坡为6‰。衬砌管片外径6.0m，内径5.4m，宽1.5m，厚0.3m，分为6块，错缝拼装。管片采用C50P12混凝土，隧道拱顶覆土9.2～12m。采用盾构法施工，隧道位于地下水位以上。区间包括1个联络通道，端头加固采用双管旋喷注浆加固。

2 盾构始发流程

盾构始发是指盾构从组装调试到盾构完全进入区间隧道，并完成始发掘进为止的一系列施工过程，其工艺流程如图所示。

3 施工测量

3.1 始发架中线測量

在始发架安装前，测量组要根据设计图纸的要求，对线路的里程、高程等进行复核。

导线引入井下通过联系测量的方法完成，盾构始发测量时需用到2个测量托架，其中一个托架作为测站点使用，另一个托架作为定向使用。测量托架的中心点三维坐标的测量，采用导线测量的方法。角度测量：左右角各测三个测回，共六个测回；距离测量：每条边正倒镜各测一次，每次读数两次，共四个距离取平均。盾构机的始发方向采用两井定向测量的方式，利用始发井两端盾构预埋件留井，用地面设置好的趋近测量点，在井口吊钢丝，并且各在底板设置3个测量控制点，与地面上长勘院的测量控制点联测，建立闭合导线网。此导线点间的垂直角度应小于30°，距离障碍物1.5m左右，用全站仪测量6个测回，测量中误差小于3″，测回边长较差小不大于2mm。测量时最好选在天气良好的时候测量以减少大气对测量结果的误差。并以此3个控制点作为高程传递点，主要方法是在基坑上设置倒挂的钢勾，以台阶的方式将地面上的高程水准点引入坑内，误差要求控制在±5mm内。

始发架中心线定位利用该测点进行放样并在底板及侧墙上做好始发台位置标示，以便浇筑过程中对始发台中心进行复核。

3.2 始发姿态测量

当盾构机刀盘到达隧道起始里程时，必须对盾构机的姿态进行测量复核，以确定盾构机的平面位置，高程以及盾构机中心轴线的坡度，盾构机姿态应控制在允许范围以内以保证盾构隧道成型质量。盾构姿态测量的工作内容主要有：与线路中线的平面偏差、高程偏差、方位角、仰俯角、扭转角及切口里程的测量。姿态测量计算数据取位的精度要求应符合下（表1）的规定：

由于盾构在掘进过程中无法测量到其刀盘，所以需要在盾尾选一中心点，此中心点与刀盘的中心连线即为盾构体的轴线，测量盾构圆柱体上三点，与刀盘中心点组成一个三角立面体，通过体积计算公式，计算出刀盘中心点的三维坐标。从而可以确定其行进距离，是否在线路中心线上，以及俯仰角、扭转角是否符合设计要求。

盾构机初始状态主要决定于始发托架和反力架的安装，因此始发托架的定位就变得尤其重要。主要精度指标为：高程偏差≤±3mm，左右偏差≤±3mm，竖直偏差≤±0.1%，水平偏差≤±0.1%。主要方法是：先计算出洞内切线的坡度，由竖曲线计算出入洞点的轨顶高程，并以此为依据作为始发托架及反力架的调整参数。实际放样时，应根据井下导线点准确放样出盾构的基座，基座的前点高程比设计高程提高3cm，后点高程则与设计高程一致，使盾构体的实际坡度略大于设计坡度，避免盾构机的行进产生栽头的现象。然后通过水平曲线要素准确放样出盾构始发井的中线位置，由于本施工段的3个车站的盾构始发处均为直线段，所以确定盾头及盾尾即可，具体放样时，需多向两边延长2点（共4点），具体距离根据实际情况而定。盾构组装完成后，应仔细检查，始发托架与反力架是否与线路中心线重合，基准环倾角是否与设计坡度吻合，是否与隧道轴线的法线平行，盾构机体的高程是否正确。如有误差，应及时通知现场人员进行调整，如都无误后，方可掘进。

4 盾构推进测量

隧道盾构掘进前完成地面导线测量和端头井的联系测量。随隧道掘进首先布设施工导线。施工导线边长一般30m，在曲线五大点必须设置导线点，测量仪器为Ⅱ级（2+2ppm，2″）全站仪。地下施工水准点按间距50m左右布设，可采用S3水准仪和木制板尺。

5 施工监测

5.1 沉降观测点布设

（1）地表监测点布设。为了监测地表沉降情况，始发段100m范围内在距始发井10m和50m设2个主测横断面，沿隧道轴线上每20m设置1个测点。

（2）隧道内监测点布置。为了监测隧道内管片的变形情

况，隧道内10-15m设置1个断面，每个断面设置1个拱顶沉降点、1个收敛测点和1个隧道上浮测点。

5.2 监测项目、方式及频率

盾构施工监测项目、方法及检查频率汇总见表所示。

带有有高度现代化的自动实时监控测量指引系统。b.在盾构隧道施工之前，为了提高测量精度和效率，需要按要求建立起一套严密的人工测量和自动测量控制系统，另外需要根据自动的精度和工程的精度要求决定人工控制测量和复核的内容及频率。

6 结束语

通过本工程实例，黄土地区盾构机始发施工线性的准确性和安全性，为同类工程提供了借鉴和参考。