关于城市地铁盾构施工测量技术

【摘要】针对在城市地铁隧道建设中越来越常用的盾构掘进技术，结合项目实际情况，对其隧道盾构掘进施工过程中的施工测量进行深入分析，提出施工测量过程中需要注意的要点，旨在为类似项目的隧道盾构掘进施工测量提供技术参考，使施工测量发挥出应有的作用效果。

【关键词】城市地铁;地铁盾构掘进;施工测量

如今，城市地铁工程建设正快速发展，多数地铁都采用盾构进行掘进。为保证盾构掘进施工质量，满足设计和规范的要求，在施工中必须认真做好测量工作，为实际的盾构掘进提供可靠参考依据，防止偏差的产生。

1、项目概况

中铁十四局集团有限公司承建的长株潭城际铁路综合Ⅱ标位于长沙市，线路自长沙站南端引出，跨人民中路后，以隧道方式穿京广铁路、东二环，于劳动东路下方设树木岭地下车站;出站后继续以隧道方式沿树木岭路南行，至香樟路口设香樟路站，出站后线路沿圭塘河南行至圭塘，尔后下穿圭塘河继续向南下穿湘府中路设湘府路地下车站，尔后下穿湖南省植物园和红星村后于长沙汽车南站下方设汽车南站地下车站，出站后线路转向西南沿老G107行进，过南绕城高速后线路出洞，隧道长12640m（含4座地下车站）建筑长12800m。

2、施工测量

2.1参数录入与姿态复核

将盾构机拼装好后，应对其自动导向系统实施各项参数的录入，将参数录入好后，对自动计算得出的线路坐标与通过人工计算得出的坐标实施对比，经对比确认无误后，即可使用录入的参数。盾构机掘进开始前，还要对其姿态作必要的复核，以厂家提供的参照点为依据，通过反算确定盾构机姿态，然后标示参照点，为掘进时的姿态动态复核提供方便。经检查确认盾构机实际姿态与人工复核姿态完全相同时，才可以正式开始掘进。当盾构即将穿越构筑物时，应对洞内的导线及吊架控制点等进行严格检查与校正[1]。

2.2系统移站

对自动导向系统进行移站之前，应先检查确定洞内导线点是否稳定，每次移站都要做好检查。经计算确定吊架上控制点以后，在自动导向系统中进行测站参数的设置，对移站之前和之后的盾构姿态进行核对，若姿态相差较大，已经超出限值，则应找出原因，并采用有效措施加以解决，然后才可继续掘进。在每次移站过程中，都要认真填写盾构姿态检查记录，同时要由现场管理人员进行签认。

若全站仪激光束能沿垂直方向射入到激光靶屏幕上，则说明入射光有效，然而，在激光靶中，感光屏幕角度存在一定限制，其中，旋转角为±40°，上下倾角为±5°，左右倾角为±15°。基于此，激光全站仪所在位置和激光靶之间的距离不能过长，当为曲线段时，通常以50-80m为宜，当为直线段时，通常以120-200m为宜，具体数值可根据反射激光强度及激光斑点大小确定[2]。

2.3吊架控制点检查

盾构开挖时，其刀盘开挖直径往往比管片的外径略大，此时会产生一定空隙，需通过壁后注浆来有效填充，但砂浆达到凝固需要一定的时间，加之掘进过程中产生的振动等因素，管片要达到稳定需很长时间。对此，对吊架控制点进行定期检查是十分重要且必要的。

定期維护导向系统，保证系统能够始终保持在正常运行状态，使全站仪和目标棱镜之间能够正常通视，避免人员或者是其它物体对棱镜造成遮挡。对数据传输电缆进行定期检查，确保所有数据都能得以正常传输。在日常工作中，及时清除全站仪及棱镜上的杂物与灰尘，使全站仪可以正常观测。另外，还要做好托架与电缆线的实时巡视，防止刮擦及碰撞等问题的发生[3]。

盾构姿态测量时，各测量项目的允许误差为：（1）靶平面方向偏差测量，其测量误差不能超过±5mm;（2）靶平面高程偏差测量，其测量误差不能超过±5mm;（3）靶平面里程偏差测量，其测量误差不能超过±10mm;（4）两条轴线之间的平面夹角测量，其测量误差不能超过±1mm/m;（5）纵向坡度测量，其测量误差不能超过±1mm/m;（6）横向旋转角测量，其测量误差不能超过±1mm/m[4]。

盾构刀盘所在位置实测误差根据以上要求考虑靶平面和刀盘中心之间的距离，刀盘所在位置的误差可采用以下计算公式确定：

（1）

式（1）中， C表示刀盘所在位置的误差，单位：mm;A表示靶平面所在位置的实际误差，单位：mm;L表示靶平面和刀盘中心之间的里程差，单位：m;θ表示轴线夹角的实测误差，单位：mm/m。

在采用自动导向系统进行检查的基础上，还应制定采用人工来测量确定盾构实际位置的方法，将其作为一个备用系统来使用。采用人工进行测量的过程中，起始数据可从目前已经保持在稳定状态的控制点中选用，此外也可从系统已知数据当中选择。需要注意的是，采用人工测量的方法时，需要认真检查所有已知数据，其测量结果的误差要控制在以上要求的 倍以内[5]。

按照一定时间间隔采用人工对盾构实际姿态予以测量，同时和导向系统给出的结果相比较，这两者的误差不能超过以上要求的 倍，若不满足要求，则要以人工测量结果为依据对导向系统中所有原始数值实施修正。

2.4管片测量

将管片安装好以后，应立即对其位置进行检查和测量，此时进行的检测实际上是对导向系统所给出的姿态进行的复核，能为同步注浆与二次注浆等提供可靠的指导和参考依据，若管片的偏差相对较大，则可通过对注浆压力的适当调整来纠正偏差。对于检测间隔，一般确定为每掘进10-15环进行一次，在每次测量过程中都要有3-5环的搭接。如果管片实际姿态和导向系统所提供的姿态存在很大差别，则要采用人工对全站仪及后视棱镜实际坐标进行复测，确定盾构机的实际姿态，以此确定产生偏差的主要原因，以免隧道的实际轴线和设计要求的轴线存在太大偏差。如果连续两个搭接环的实际偏差都很大，则要增加一定搭接环数，适当增加检测频率，将管片的实际姿态及时反馈至现场工作人员，采用如图1、2所示的方法对反射片所在位置的三维坐标进行测量，再通过计算确定隧道中心实际坐标与设计要求的坐标，至此即可确定管片的姿态[6]。

结语：

综上所述，在隧道盾构掘进施工中，必须严格按照超前策划、方案先行、资源合理配置、勤测量、多监测、及时反馈测量信息等基本原则做好测量，以此为实际的盾构掘进施工提供参考指导，使隧道能够安全且准确的实现贯通，将贯通误差限制在3cm甚至更小的程度，同时使管片的线型定位达到要求。

参考文献：

[1]纪万坤，胡永利，靳羽西.贯通测量在济南地铁盾构施工中的应用[J].勘察科学技术，2019，11（02）：53-56+154.

[2]徐辉.城市地铁盾构施工测量若干问题的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2019，11（05）：17-18+111.

[3]刘庆年.城市地铁施工测量技术与方法研究[J].南方农机，2017，48（04）：71-72.

[4]唐德平，张树红，杨文斌.城市地铁盾构施工测量技术[J].水利水电施工，2016，10（05）：104-111+122.

[5]潘巍.地铁盾构区间施工测量技术研究[J].科技展望，2015，25（08）：128-129+254.

[6]王建华，王玉振.后方交会法在地铁盾构控制测量中的应用[J].都市快轨交通，2014，27（04）：97-100.

作者简介：

李治国（ 1978.10-），男，主要从事工作工程测量方面。