窄小竖井长暗挖隧道施工测量线型控制研究

张 巍

西安市市政建设（集团）有限公司 陕西 西安 710054

一、工程概况

西安地铁六号线TJSG-10标包含一站俩区间，我单位承建的科技六路站（不含）～科技二路站（不含）区间，南起科技六路北侧，沿高新路布设，北接科技二路车站。起点里程YCK25+559.301，终点里程YCK26+753.400，左线长1195.913m、右线长1195.066m。

该区间设计路线正 穿西安市地裂带f6、f'6地裂缝，地裂缝段处的左线长170.725m、右线长163.248m按设计要求均采用暗挖隧道设防。暗挖竖井设置在东侧的人行道地面停车场内，由竖井经过横通道进入正线开挖。

二、一井定向和陀螺定向精度分析

按照城市轨道交通工程测量规定，暗挖隧道需采用联系测量方法将地面导线及高程传递至地下，经复核满足规范要求才能利用控制测量成果指导开挖施工。通常情况下长隧道采用俩井定向联系测量方法保证控制网精度。由于两钢丝间距离增大，减少了投点误差引起的投向误差，有利于提高地下导线的精度。

本工程六二区间暗挖段地处高新技术开发区商业繁华地段，沿线交通组织非常困难，无法在高新路暗挖段路面进行围挡、钻孔投点、悬挂钢丝做俩井定向。竖井场内开口只有6m×5m，有效测量空间仅仅2m×3m。在地下横通道中利用间距如此近的三根钢丝将地面导线方位传递到作业深度达33m、长度达150m的暗挖隧道中，采用一井定向其投点投向误差远远不能满足规范要求。因此考虑采用“一井定向+陀螺定向”的方法建立地下控制网。主要思路如下：

1、利用竖井做常规一井定向联系测量。

2、对联系测量的地下控制边进行陀螺方位校正。

① 在控制边进行3测回定向测量，标定仪器常数；

② 在待定边进行3测回定向测量；待定向边的陀螺方位角测量每次应测三测回，测回间陀螺方位角较差应小于20″。隧道贯通前同一定向边陀螺方位角测量应独立进行三次，三次定向陀螺方位角较差应小于12″，三次定向陀螺方位角平均值中误差为±8″。

③ 返回原控制边进行3测回定向测量,以两次控制边测量结果检验仪器的稳定性和精度并最终确定仪器常数，确保陀螺定向成果准确可靠。

3、一井定向联系测量精度分析。

网型：联系三角形

总点数：11 已知点数：2 观测值总数：28 方向数：14 测边数：14先验单位权中误差：1.00 后验单位权中误差：0.08

由精度评析可以看出，采用如此窄小的竖井进行一井定向联系测量，将地面导线传递至地下，坐标点位误差较大，边长方位中误差及相对中误差也较大，均不能满足地下高精度控制网的需求，须对地下控制边的方位重新进行陀螺校正。

4、 陀螺定向精度分析。

① 地面首次标定仪器常数，仪器常数实测结果如下：控制边编号为FA10→FA09，陀螺方位角分别为：269°30′32″、2 6 9°3 0′2 7″、2 6 9°3 0′2 5″；陀螺方位角均值为269°30′28″；任意两边互差依次为：5″、2″。

② 井下待测边实测结果如下：待测边编号为A8→A7，待测边陀螺方位角分别为92°02′35″、92°02′35″、92°02′25″；陀螺方位角均值为92°02′31.67″；任意两边互差依次为：0″、10″。

③ 地面复测仪器常数：控制边编号为FA10→FA09，陀螺方位角分别为：269°30′30″、269°30′28″、269°30′27″；陀螺方位角均值为269°30′28.33″，任意两边互差依次为：2″、1″。

根据要求井下测量完毕后返回地面对常数进行复测并确定出仪器常数，复测结果如下：控制边编号为FA10→FA09，陀螺方位角分别为：269°30′28″、269°30′28.33″；陀螺方位角均值为：269°30′28.17″；任意两边互差为：0.33″。

经复测，两次地面控制边测量结果均值之差为0.33″，满足陀螺定向限差要求。

由陀螺定向精度分析可以看出，控制边陀螺方位角不受地形及外界因素影响，只与所在地经纬度高度及地心引力有关，标定的方位角满足要求，补偿子午线收敛角亦满足规范要求。

最终采用经陀螺方位校正的地下控制边方位角及坐标建立地下导线控制网。

三、暗挖隧道开挖线型的激光导向系统

由于暗挖隧道施工必须保证连续作业及时支护成型，井下人工测量控制实施存在以下特点：

1、在相对封闭的空间及恶劣的环境（灰尘厚、机械油烟大、能见度低、湿度温度高）下，连续细部放样及人工精密测量实施难度大；

2、CRD工法开挖的隧道，左右线八个导洞均无法通视，决定了人工控制测量必定耗时费力，开挖线型控制利用传统人机操作已不现实；

3、六二区间暗挖段隧道在平面上为缓和曲线设计，纵剖面上为竖曲线设计，隧道开挖线型的控制精度、断面成型的超欠挖精度要求每榀拱架、每米成型隧道均要实时控制。

四、成型初支全断面检测

开挖一定距离后（每隔10m），对已成型的隧道断面进行检测，通过检测结果掌握隧道超欠挖情况、线路中心线偏移情况及隧道线型控制状况。根据成果调整激光指向仪参数，校正线型数据，保证隧道断面满足规范及竣工验收标准。

经三方检测，隧道断面超欠挖满足要求，开挖线型控制良好，隧道严格按照线路中心线走向开挖，满足规范要求。

五、结束语

经本工程实际检验，对于在窄小竖井长隧道的开挖线型控制采用“一井定向+陀螺定向”方法进行，由此方法得到的地下精密导线控制网，在隧道实际开挖中利用激光导向系统指导开挖，亦可获得事半功倍的效果，实践证明该套方法体系的准确性和可行性。