盾构隧道施工中监测技术的应用研究

冯玲军

摘要：监测是隧道施工过程中的重要环节，对测量人员自身的专业素质、技术要求、仪器要求较为苛刻。文章分析了盾构隧道测量的要点和要求，研究了在盾构隧道测量过程中应注意的问题和相应的改进措施，为隧道监测技术应用提供参考。关键词：隧道;测量技术;全站仪;盾构;监测

中图分类号：U456.3 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.036

文章编号：1673-4874（2019）07-0117-02

0引言

随着我国经济的不断发展，交通工程成为经济的重要载体，与此同时作为交通工程的一部分，隧道的施工项目越来越多，其要求也在不断提高。隧道施工是一种极为复杂和不可预见性较强的工程项目。为了确保工程安全有序地进行，通常需要在施工的全过程对项目进行及时监测。有效的监测数据可用于分辨隧道围岩是否稳定、施工方法是否合理和及时发现施工安全隐患，以便提前做好应对措施，保证施工人员的生命安全，由此可见测量监测对于隧道施工是极其重要的。

1盾构隧道量测技术的概述

通常而言，针对盾构隧道的测量技术主要是为了确保地铁施工能够顺利完成工期任务并达到质量标准。对采用盾构法开挖的隧道而言，往往有很多内容需要通过测量来完成，其中包含隧道施工量测、地下的控制量测和地面控制量测等内容。隧道施工量测主要是指隧道施工中的中线量测和高程量测两大内容;地下的控制量测主要是指在地下空间建立平面量测网;地上平面量测实质上和地下平面量测的内容相似，就是在地上建立平面量测网（见下页图1）。盾构隧道量测主要针对在地铁施工中的准线校准和高程校准，以保证地铁隧道施工的方向和位置准确。隧道施工的开挖断面在中心线上可保证在合理的设计要求下的开挖值，为地铁隧道量测提供良好的数据支持和技术依托，确保工程合理有序地进行。然而隧道量测也有相关的要求，一般有以下几点：（1）以中误差为控制量测精度的标准，最大误差应在中误差两倍值以内;（2）应经常对长隧道中通常设计的三角网和导线网进行校对，以保证基准点、水准点在合理的范围以内;（3）做到定期复核隧道外的基准点和中线点，隧道内应使控制量测点与施工进度同步更新;（4）针对隧道内的施工量测应确保桩点的合理性与有效性，应确保水准点安装位置牢固可靠不易损坏;（5）隧道内的量测精度、中线贯通误差、隧道内导线测量角、量距的精准度和两端洞口水准点的量测值应符合相关标准;（6）当隧道施工完成后应提交贯通误差值的实测结果和相关的说明书。水准测量精度等级的划分见表1。

2作业程序与技术要求

2.1隧道量测作业的基本程序

隧道施工的量测程序一般可分为以下几个步骤进行：（1）需要作业人员对施工资料尽可能熟悉以确保整体把握量测内容;（2）选取合理的测量点进行测量，记录数据并汇总处理;（3）对某些特别的测量值或存在问题的数值进行分析处理，及时进行信息反馈;（4）做出工程对策，资料归档。

2.2隧道量测点布置原则及频率限定

隧道测量点的选取一般需要根据测量位置的不同做出灵活的对策，通常分为浅埋隧道地表沉降测量、拱顶下沉测量和特殊条件下的测量。

对于浅埋隧道地表发生沉降的测量布点应在隧道开挖前就进行布设，这些点应与隧道内的测量点在同一平面上。所布设的点之间应间距2～5m，中轴线上的点可根据情况适当加密以保证达到测量要求。对于拱顶下沉值的测量点的布置，其应与净空变化值的测量点在同一断面上，且要求在测点选取时对称分布，注意测点不应布置在钢架或脱空回填的位置，而应在拱顶周线附近。通常每个开挖的台阶上都应有测量净空变化的测量点，此外還需在全断面开挖处额外增加一个测量点。针对特殊条件下的测量工作，如较差的地质条件或复杂的施工环境，此时监控点要适当增加以控制测量精度使其符合要求，对于选测项目的测量断面可优先设置测量点。

测量点监控的频率通常按照规定进行。当然，对于某些特殊条件下的测量位置应加大监控频率，以此提高测量精度保证施工安全进行。隧道在开挖后，需要对其进行地质描述和做必要的物理力学试验，确保隧道的支护状态和影响范围符合设计要求。

2.3高程放样与全站仪测量

在盾构隧道的测量过程中，高程放样是指针对断面放样出具体位置，一般将位置选取在距离断面一定距离的位置上。在进行相应数据采集的过程中通常要根据施工资料将测量的桩面放样出来，并在图纸上标记清楚高程值，同时记录实际高程、路线方向和中桩的关系，其中最主要的是中桩的左右侧与中桩的距离。当侧面的和边上的桩放样结束之后，将放置在中桩和边桩的全站仪调平，进入全站仪的测量中。在使用全站仪进行测量时，首先应在全站仪中输入日期和相应的工作任务名称，以方便后期的数据查找与分析。其次是设站，注意每个断面只能有一个站名，在站名设置完成后分别输入仪器高度、站点坐标，定向并将瞄准高度设置为零，把测量仪器转到即将测量的断面的线路方向进行测量工作。在测量的时候注意保持不动和方向垂直，直到整个断面测量完成，见图2。

全站仪三维坐标的测量通常是将全站仪放入隧道测量的一个控制导线上，依照坐标测量的一般方法依次在断面的上下左右和左上、左下、右上、右下几个部位设置测点来测量其三维坐标。若视野良好，仪器可测量多个断面，而不需重新摆动仪器，同时测量的精度也会高很多。在得到测点的三维坐标之后可在设计图中获得测点与中线的距离。但是在整个断面的测量中，测量点是多种多样的，若由人工绘制效率低下，通常由计算机取而代之完成这一过程。

3测量数据分析与校核

在实地测量完成后，需要对采集的数据进行汇总处理。当前，由于计算机的发展与应用，这些工作通常由计算机来完成。采集的数据通过计算机程序处理后，可得到速率时间变化率曲线，而当这些曲线与目标要求不吻合时，程序会自动给出警报提示。此时需要工作人员及时分析原因，并做好汇报工作。

而数据的校核通常是采用先进的检测仪器和优化的测量方案，对计算误差进行校正，对较大的误差进行处理，以减小观测误差对分析结果的影响，从而提高监测精度。数据校核通常包括外业测量结果的校核和内业处理结果的校核。外业的校核内容主要包括：对向观测、往返观测、闭合检查和多种方法互相检测等。内业处理结果的校核主要包括工作人员的重复计算校核等，主要目的还是为了尽可能减少测量误差。

4结语

地铁隧道施工在众多土建项目中是较为复杂的一种，由于受到的影响因素较多，如施工环境的多变性和地形状况的复杂性等，这些因素往往对施工进程的影响很大。为了保证工程质量和工程进度，对隧道施工进行监测控制是十分必要的。因为可通过监测来分辨隧道围岩是否稳定、施工方法是否合理和及时发现施工安全隐患，可提前做好应对措施，保证施工人员的生命安全。本文主要分析了隧道施工监测的基本概念和要求，探讨了在测量过程中应注意的问题，并给出了相应的建议，意在阐明隧道测量在隧道施工中的重要作用。总之，为了确保隧道施工项目的顺利完成，必须做好监测和控制工作，发挥测量技术在隧道施工中的积极作用，保证隧道施工的顺利进行。