地铁盾构工程下穿松花江测量方案及实践

熊飞 莫中生

摘 要：地铁盾构工程测量方案的目的是使工程按照设计线路准确贯通，结合哈尔滨市轨道交通2号线一期工程太阳岛站～人民广场站区间隧道（下穿松花江）工程实例，讨论测量方案及实施效果，并根据高寒地区下穿松花江盾构区间的施工特点总结经验，提出建议。

关键词：工程测量;盾构区间;过江隧道

中图分类号：U452.13 文献标识码：A

0 引言

本文主要讨论如何保证地面控制网、联系测量及陀螺定向、地下导线的的精度及可靠性，根据贯通误差预计和相关经验选择适当的时机进行相关测量工作。

1 工程概况

本区间总长度为1 902.652 m，设置1个联通通道泵站、2个联络通道。隧道顶部覆土埋约深为10.9 m～24.0 m。本工点位于松花江河床、低漫滩地貌中，勘察期间勘察范围内地表水深度最大约7.5 m，地表水水位变幅较大。根据地下水赋存条件，地下水类型主要为第四系孔隙水及微承压水。

2 盾构区间测量工作计划

（1）始发前对地面GPS控制点使用全站仪对边角关系进行检核。

（2）始发前15日完成始发联系测量，采用两井定向方法施测;同时建立地下控制网，固定地下控制边。

（3）始发后根据盾构机掘进长度及时埋设洞内控制点，并于盾构推进至1 300环进行第四联系测量及地下控制测量，并综合四次地下控制测量成果进行比对、分析。

3 地面控制测量

根据哈尔滨测绘院提交的GPS点复测成果，为了进一步检验成果的可靠性，测量中心使用LeicaTS30（标称精度0.5″，0.6+1 ppm）全站仪及配套棱镜组对GPS点已知边、角关系进行复核，最大差值为1.8″，夹角平均观测值与GPS控制点坐标反算夹角之差应小于5″，满足规范要求;外业观测时气压温度直接输入仪器进行气象改正，并对边长进行投影改正。

4 盾构接收井洞门钢环复核

测量中心将在盾构机距离到达人民广场站100环前时对接收井洞门钢环进行复核，根据复核数据分析钢环变形情况，并及时反馈给施工方做出相应的盾构姿态调整，以保证盾构区间顺利贯通。测量过程中使用LeicaTS16全站仪采用极坐标法按每50 cm间隔对洞门钢环内边缘三维坐标进行采集，采集过程中按照正倒镜各观测一测回，并取正倒镜观测数据平均值。根据采集完成的数据，拟合洞门中心，与设计位置进行比较，判定洞门中心及椭圆度是否满足要求。

洞门环中心及钢环椭圆度测量完成后，如果洞门环中心在允许误差范围内（平面20 mm、高程15 mm），则盾构区间按照原设计路线、坡度进行掘进。若洞门环中心施工位置超出允许误差3倍（平面60 mm、高程45 mm）及以上，则采取以下方式之一施工：

（1）对偏移洞门环进行整改改准确位置。对洞门中心重新进行定位，根据合格的洞门中心对洞门环（椭圆度）进行整改（将影响部位进行凿除），确保盾构机准确进洞时洞门环不影响盾构机到达。

（2）对存在偏移的洞门环不进行整改（保留现状），调整盾构机掘进姿态，对准既有洞门环中心进行掘进，后期根据竣工测量成果进行调坡调线。

5 联系测量

测量中心对太人盾构区间进行盾构始发定向测量，鉴于太阳岛站施工现场条件，始发定向测量采用两井定向测量方法。

（1）采用具有双轴补偿的全站仪。

（2）垂直角小于30°。

（3）仪器和觇牌安置采用强制对中和三联脚架法。

（4）测回间检查仪器和觇牌气泡的偏离情况，必要时重新整平。

按照《城市轨道交通工程测量规范》GB/T 50308-2017规定，导线直接传递独立进行两次，根据测量成果与施工单位比较，地下定向边方位角互差为0.3″，满足相关规范技术要求。

根据盾构区间掘进长度，测量中心已独立进行五次联系测量，均采用两井定向测量方法。综合五次测量成果比较，各单次联系测量成果均满足规范精度要求及相关规范技术要求。

6 管片姿态检测

測量中心根据盾构掘进长度，及时对区间隧道按曲线段每5环、直线段每10环进行管片姿态检测。

采用TS30全站仪（0.5″，1+1 ppm），将全站仪置于检验过的洞内控制点采用管片尺配合小棱镜测量方法，测量管片尺中心坐标并用小棱镜测量成型管片底部高程通过道路测设大师软件反算，与设计值进行比较。

目前已测管片1 575环（隧道以贯通共计1 584环），共检测隧道中线点237环;检测隧道中线底部229点，底部标高最大偏差处（1 280环）值为-98 mm;经分析，隧道管片中线最大偏差为97 mm（220环）。

7 贯通测量及贯通控制点联测

7.1 隧道平面贯通测量

太～人区间隧道贯通后，采用坐标法进行平面贯通误差测量。由于盾构区间洞内平面施工控制采用导线作为控制依据，则在贯通面中线附近钉一临时点，由贯通面两侧导线分别测量该点坐标，该点的坐标闭合差分别投影至贯通面及与其垂直的方向上，即为横向和纵向贯通误差，方位角贯通误差利用两侧控制点测定与贯通面相邻的同一导线边的方位角较差确定。

7.2 隧道高程贯通测量

隧道贯通后，应及时进行高程贯通测量。高程贯通测量采用的方法及对仪器的要求与地下高程控制测量相同。按相关规范对二等水准测量要求进行作业。求出高程贯通误差，判断贯通是否满足≤±25 mm的要求。

7.3 贯通控制点联测

区间隧道完工后，需要对区间控制点重新进行埋设，控制点布设于线路中线位置附近，距宜为160 m。与太阳岛站、人民广场站控制点进行联测和平差，为竣工测量和铺轨基标测量作好准备。

精度要求：导线和水准按照地下控制导线的要求进行。

施测要求：测量过程中尽可能联测已保留的原测定控制点，主要联测陀螺定向边，以便保证精度。

8 竣工测量

太～人盾构区间现已施工完成为满足铺轨需要，需对左、右线竣工断面进行测量。测量内容包括隧道横向偏差值、高程偏差值、水平直径、竖直直径、椭圆度等，严格根据哈尔滨地铁2号线竣工断面测量要求。

9 测量方案实践

根据联系测量安排，测量中心及时进行地下控制测量，按照精密导线作业要求，利用车站联系测量成果向洞内进行控制导线延伸，并组成双导线。截止目前已完成五次地下控制测量;另外，使用陀螺仪（陀螺仪精度5″）对洞内控制边TL880—Y14-1进行陀螺定向，陀螺定向后坐标方位角与第四次地下控制测量方位角互差为-8.3″。控制测量成果满足规范精度要求及相关规范技术要求，取成果均值指导施工。

第一次：根据测量成果比较，控制点坐标最大互差为4.2 mm，定向边TRY1—Y0502坐标方位角互差为-6″（限差12″），高程控制点YT最大较差为1.2 mm（限差5 mm）。

第二次：根据测量成果比较，控制点坐标最大互差为4.8 mm，定向边TRY1—Y0502坐标方位角互差为-8″（限差12″），高程控制点XT2最大较差为-0.8 mm（限差5 mm）。

第三次：根据测量成果比较，控制点坐标最大互差为1.4 mm，定向边TRY1—Y0502坐标方位角互差为-7″（限差12″），高程控制点XT4最大较差为3.1 mm（限差5 mm）。

第四次：根据测量成果比较，控制点坐标最大互差为2.8 mm，定向边TRY1—Y0502坐标方位角比较最大互差为-5″（限差12″），高程控制点XT6最大较差为-1 mm（限差5 mm）。

第五次：根据测量成果比较，控制点坐标最大互差为0.9 mm，定向边TRY1—Y0502坐标方位角互差为-4.5″（限差12″），高程控制点XT8最大较差为1.0 mm（限差5 mm）。

贯通误差最终为平面25 mm，高程8 mm，满足规范要求。从已完成中线、断面净空检测成果分析，施工质量总体受控，线路中线、标高、结构净空、断面几何尺寸基本满足限界要求。

10 相关建议

（1）为确保隧道准确贯通，除需加强对地面控制点的检核外，还要增加地下导线测回数及联系测量次数。

（2）一般小于1 000 m的区间隧道，按照四次联系测量能够保证隧道正确贯通。大于1 000 m的区间隧道需采取增加竖井联系测量次数，区间地下定向边进行多次取平均值的方法，提高地下定向边的方位角精度，并采用加测陀螺方位等手段来保证地下控制测量精度，确保区间贯通符合规范要求。

（3）優化地下控制网网型，采用边角锁方式向前延伸，增加地下控制网边角检核条件。

参考文献：

[1]王吴鲜.地铁精密工程测量的方法及应用研究[J].门窗，2014（4）：381.

[2]毛云翔，廖鹏，第五江波.地铁工程测量技术及应用探析[J].智能城市，2016（3）：150-151.