暗挖车站盾构始发联系测量实施方法的应用

□文 /闫威男

城市中的在建地铁线路多半地面交通错综复杂、地下隧道工作环境恶劣，为提高施工速度、节省人力、减少地面道路占用时间和对地面建筑物的影响，目前在隧道区间长度较长、埋深较大的情况下，采用自动化程度高、一次成洞、不受气候影响的盾构机进行盾构法施工成为较为普遍的方法；而进行盾构法联系测量需要将地面控制点坐标通过联系测量方法引测至暗挖隧道内，因此对引测至洞内的始发控制点精度提出了较高要求。本文介绍了沈阳地铁中松盾构区间右线松花江街站暗挖车站盾构始发联系测量方法，通过详细的数据对比、精度分析，探讨选择最优方法进行盾构始发联系测量的的重要性。

1 工程概况

松花江街站位于北塔桥与北塔街之间，沿崇山东路方向东西向设置，车站主体为暗挖双层双跨12 m岛式站台车站，标准段宽度为20.7 m。站台中心处顶板覆土厚度为7.8 m，轨面标高为23.696 m，底板底标高为21.846 m。车站小里程端区间为中医药大学站—松花江街站区间，盾构法施工；车站大里程端区间为松花江街站—柳条湖站区间，矿山法施工。车站左线小里程设有14.95 m矿山区间，为盾构进站提供平移场地。

中医药大学站—松花江街站盾构区间右线全长1 234.533 m，松花江街站始发，在中医药大学站接收，线路基本位于崇山东路下方。区间隧道为标准单洞单线圆形断面，盾构法施工，线间距12～15 m，覆土厚度9.8～17.8 m。

2 测量条件分析及实施方法

2.1 测量条件

松花江街站主体沿东西向设置，车站主体与崇山东路东一环高架桥平行设置，竖井、出入口、风道紧邻桥桩施工，车站范围内有8座桥墩受侧穿影响，环境风险源等级为二级。

东一环高架桥为桥上6车道、桥下8车道的立体交通系统，作为连接沈阳五城区的交通主干道，在人们日常生活出行中起着不可或缺的作用。为了不阻断交通，保证市民正常出行，车站主体采用暗挖法施工，中松区间右线盾构机由该站始发，为指引盾构机按设计路线准确始发，故对盾构始发联系测量精度提出较高要求。

2.2 测量实施方法确定

松花江街车站采用暗挖法施工，工作环境差、工作面少而狭窄，不具备采用两井定向测量方法将地面近井导线控制点直接引测至车站主体结构底板的条件。见图1。

为尽可能提高测量精度，结合现场实际条件，制定了两种测量方法进行始发联系测量：两井定向+投点定向测量和两井定向+导线直接传递测量，第二种测量方法用以检核。

图1 现场作业

3 盾构始发测量具体实施过程

3.1 地面导线控制测量

为指导盾构机始发，首先要进行地面近井附合导线测量，在保证精度的情况下，才能将地面控制点坐标逐步引测至隧道内部。中松区间地面近井导线测量两端分别以G绿洲宾馆（GPS控制点）—D兰亭宾馆（精密导线控制点）和G医大四院—D重型宿舍作为起算点，在地面布设近井附合导线，检测GPS控制点和精密导线控制点的稳定性。见图2。

图2 中松区间地面近井附合导线

3.2 地下投点及盾构始发控制点测量

3.2.1 两井定向+投点定向测量

为尽可能提高测量精度，结合现场实际条件，首先采用“两井定向测量方法”将地面近井导线控制点引测至车站主体结构中板，在中板处采用“投点定向测量方法”[1]，架设垂准仪将引测至中板的点位坐标投测至底板。见图3。

图3 两井定向+投点定向测量

3.2.2 两井定向+导线直接传递测量

为检核投点定向测量精度是否满足指导施工，制定辅助测量方法：首先通过两井定向测量将地面近井导线控制点坐标传递至中板，然后在车站底板处埋设强制对中装置，再通过钢丝将传递至中板的控制点坐标继续引测至底板始发边控制点SF1、SF2，即“导线直接传递测量方法”。见图4。

图4 两井定向+导线直接传递测量

4 外业测量注意事项及精度提高措施

1）采用两井定向测量方法时，两井口距离应≮60 m[2]。

2）悬挂钢丝进行洞内外联系测量时，于观测前确定钢丝是否稳定；若测量过程中钢丝晃动，必须重新挂上重锤待钢丝稳定后，重新进行观测[3]。

3）采用垂准仪利用施工竖井及钻孔投点测量时，投测的两点应相互通视，其间距应＞60 m。

4）架设钢丝或铅垂仪投点时，应独立测量三次，各次间投点坐标分量互差应＜3 mm[4]。

5）导线测量采用具有双轴补偿的全站仪[5]，无双轴补偿时应进行竖轴倾斜改正；垂直角应＜30°；仪器和觇牌安置宜采用强制对中或三联脚架法；测回间应检查仪器和觇牌气泡的偏离情况，偏离超限时应重新整平。

6）平面检测按照精密导线要求进行作业，角度观测四测回，边长往返各测两测回，观测时进行温度和气压改正[4]。

7）测量过程中隧道内停止施工，保证洞内通视条件良好，对测量工作影响最小，地面无明显震动。

5 数据处理及精度分析

成果数据计算采用武汉大学的“科达普施”软件包进行严密平差（无定向导线部分采用道路大师软件进行复核计算）。

1）附合导线精度见表1。地面近井导线布设线路：G绿洲宾馆—D兰亭宾馆→LS2→JJ3→JJ1→LS1→D重型宿舍—G医大四院。导线直接传递测量附合导线布设线路：ZBX—ZBD→ZBZ→SF1→SF2→ZBX—ZBD。

表1 附合导线精度

2）无定向导线精度见表2。投点无定向导线布设线路：GS1-TD1-TD2-GS2。导线直接传递测量中板无定向导线布设线路：GS1-ZBD-ZBX-GS2。

表2 无定向导线精度 mm

3）坐标对比及投点控制边长度检核见表3和表4。

表3 投点及导线直传坐标对比

表4 投点控制边长度检核对比 m

6 测量成果

1）根据表1可知，为进行中松区间右线盾构机始发测量所布设的地面近井附合导线和导线直接传递测量附合导线各项精度指标均满足文献[4]相关限差要求，控制点点位稳定，精度可靠，可用于地面及地下控制并指导下一步施工。

2）根据表2可知，投点无定向导线测量和导线直接传递中板无定向导线测量各项精度指标满足文献[4]的相关限差要求，坐标成果计算与采用道路大师软件成果计算（检核）一致。

3）根据表3和表4可知，采用投点定向测量和导线直接传递测量两种测量方法计算的控制点坐标成果较差较小，△Xmax≤2.0 mm、△Ymax≤2.2 mm；投点控制边长约为150 m，始发控制点边长约为74 m，投点控制边明显长于导线直传测量的始发控制边。

综上所述，本次采用的两种测量方法所测得的洞内控制点坐标一致。经检核，采用“两井定向+投点定向测量”所测得的点位坐标数据准确，精度可靠，可以满足指导盾构始发要求。

7 技术优势

1）占用竖井时间短：导线控制点靠近竖井，便于直接进行投点定向测量，占用竖井时间短[1]。

2）测量方法简单：投点精度较高[2]且隧道内设站数少，工作效率相对较高。

随着测绘技术的发展，对城市建设中地铁隧道测量的精度要求越来越高，但由于城市高速发展，地面建筑物复杂程度和密集程度也逐渐加重，从而导致地铁隧道测量面对的施工环境也更加恶劣，对测量人员的技术水平要求也更高，因此在隧道环境条件允许情况下，应尽可能采用高精度测量方法进行盾构始发联系测量，得到准确、可靠地始发控制点坐标，用以指导盾构机始发、掘进。