浅谈地铁盾构施工控制测量措施

【摘要】本文结合地铁盾构施工控制测量的概述，详细的讨论了地铁盾构施工控制测量的措施问题。

【关键词】地铁盾构；控制测量；措施

中图分类号：U213文献标识码： A

一、前言

近年来，随着我国地铁工程的增加，地铁施工质量也越来越严格。因此，加强地铁盾构施工控制测量的研究，对确保地铁质量安全有着重要的意义。

二、控制测量

1、平面控制测量

（1)平面控制测量概述

地铁施工领域里平面控制网分两级布设，首级为GPS控制网，二级为精密导线网。施工前依据业主提供的GPS控制起算点，施工单位加密地面精密导线。为了向端头井内投点和定向测量，保证隧道盾构的高精度掘进，在井下布设施工精密控制导线。为了方便施工在始发井附近，一定要保证有不少于3个控制点。

（2)洞内平面控制测量

洞内施工控制导线一般采用支导线的形式向里传递。但是支导线没有检核条件，很容易出错，在施工中我们采用了双支导线的形式向前传递，然后将双支导线连接起来，构成附合导线的形式，以便平定测量精度。洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装强制对中托架，测量起来非常方便，且可以提高对中精度，还不影响洞内运输。强制对中托架尺寸形状要控制好，以便可以直接安装在管片的螺栓上面。

2、高程控制测量

高程控制测量主要包括地面精密水准测量和高程传递测量及洞内精密水准测量，本工程的精密水准测量采用城市二等水准测量。其技术要求按《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》执行。

3、联系测量

（1）定向测量

地铁规程规定，在任何盾构贯通面上，地下测量贯通中误差，横向不超过±50mm，竖向不超过±25mm。本次联系测量采用了导线直接定向的方法。通过和陀螺定向边对比，精度完全满足精度要求，本方法实测不但能保证精度而且方便快捷。

（2）高程传递测量

向洞内传递高程一般采用悬挂钢尺的方法，一定要注意加温度和尺长改正，才能保证导入井下的水准点的精度(见图1)。如果有斜井或通道，也可

以用水准测量的方法向井下传递高程。如果全站仪的仰俯角不大的话还可以直接用全站仪三角高程测高差的办法传递高程。

三、实例分析

郑州市地铁1、2号线为“十”字形状，贯穿于郑州的东西及南北，地铁线路的最大坡度是-6‰。地铁的断面都是单线单洞的隧道，隧道平面的半径R=350m和R=800m的圆滑曲线和缓和曲线，并且采用盾构施工。

1、盾构施工前勘测

（1）平面控制点测量

平面控制点测量主要就是对地铁的线路方向的精密导线进行测量。地铁线路在使用前必须对平面控制点进行复测，并且精密导线的复测要求必须要达到施工所要求的精度。

（2）高程控制点测量

高程控制点的测量就是指按照精密水准的方法尽心测量。一共有两种方法测量：奇数站的观测方法为后一前一前―后；偶数站的观测方法为前一后一后一前。

2、盾构施工中勘测

（1）施工控制勘测

在盾构施工中，有一个特点就是所有的控制导线点和控制水准点都在不停的变换当中，所以，在测量盾构施工中的导线点往地下的引入和后延伸和水准点的往地下的引入显得特别的重要。

地下导线测试要求如下：

1)每150m放置一个导线的控制点，并且在各曲线点(包括曲线要素上的控制点)的间距不小于60m。

2)采用Ⅳ等导线的技术要求进行施工，在每次进行施工的时候，要对已经施工前的三个导线控制点进行检查，检查无误后在进行后面的延伸。

3)在隧道贯通前要对施工控制导线测量5次，让测量的时间和竖井的时间相同。在测量的重复点的重复数值与原来的标准数值偏差小于10mm的时候，运用逐次加权平均值作为导线延伸的起算值。

4)在挖掘1000m和2000m的时候，采用加测陀螺方位角的方法进行校核。

（2)盾构机始发勘测

1)盾构机导轨定位勘测。导轨勘测主要内容就是让控制导轨的中心线和设计隧道的中心线偏差不能超过原来设计的偏差，导轨的前后高程也不能超过原有的设计高程，并且要保证导轨下面的平整。

2)反力架定位勘测。反力架勘测的包括：反力架的高度、偏移度、仰俯度等，反力架的下面的坚实和平整直接影响这盾构机的正常使用，也影响这盾构机能否按照正常的方位挖掘。

3)盾构机姿态初始勘测。初始勘测包括：勘测的仰俯度、转角度、偏移度等等。水平偏移度和仰俯度就用来判断盾构机是不是在挖掘的时候沿着中心线前进的，而转角度是用来判断盾构机是不是在设计的角度范围内扭转的。盾构机是一个类似圆柱的三维体，在进行隧道挖掘的时候，一般是不能确定刀盘的中心点坐标的，只能运用数据来进行估算。所以在盾构机内设定中心测点就很必要，这个测点既有利于观察，又有利于保护，还不容易受外界变化的影响。

(3)盾构掘进勘测

1)盾构井(室)勘测。根据联系测量将测量控制点传递到盾构井(室)中去，根据已知的控制点来测出线路的中心线和盾构安装时候的测量点。测量的数值要与设计时的数值偏差小于3mm。

2)盾构拼装勘测。在盾构导轨的安装时，要提前测量好导轨的坡度、方向和高程，并且测量的数值要与设计数值偏差不小于2mm。在盾构机的拼装结束后，要对盾构机的纵向轴线和径向轴线进行测量，测量主要有：刀口、机头、盾尾的连接中心点、盾尾的长度测量，盾尾的外壳长度测量；盾构刀口、支撑环、盾尾的直径测量等等。

3)盾构姿态勘测。在对盾构机姿态测量的时候，要先以一个特征点和一个特征轴为基准，选择切口中心为基准点，纵轴为特征轴。根据控制导线点来测量盾构的纵向轴线方位角，测量的方位角与盾构本身的方位角的差值为改正值，并且按照修正的数值进行挖掘前进。

4)衬砌环片勘测。衬砌环片包括三部分，为别是衬砌环的中心偏差、环的椭圆度、环的姿态。每个衬砌环片不少于3～5个，并目_起测量(每环为1．5m)，测量的时候要把每个环都测量一遍，都是测量环的前端面。有相邻的衬砌环时，要把重合环测定2-3片。衬砌环的平面和高程都不能超出允许的偏差之外，偏差为±15mm。把盾构资料进行整理处理后，送到盾构操作人员那里。

5)盾构掘进机是以SLS-T导向系统为主体，以人工测量为辅助的。运用盾构机自身所带的SLS-T自动激光隧道导向系统和图像影像来确定盾构机的位置、形态和管片位置来完成隧道内的工作。

3、盾构施工(贯通)后测量

（1）贯通测量

隧道贯通前50m要加密各项测量次数，做盾构机进洞前的姿态检测，TCL托架坐标检测等。贯通后，用两边的导线点做贯通误差测量，其限差应符合横向≤士50mm、纵向≤士50mm、高程≤士25mm，地铁部分线路盾构贯通误差情况。

（2）竣工测量

1)线路中线测量：在直线段上点间距平均为150m，曲线上为60m，测量隧道管片实际中线坐标。按主控测量的方法要求进行，技术指标同主控测量。

2)隧道净空测量：以测定的线路中线点为依据，直线段每6m，曲线上包括曲线要素点每4．5m测设一个结构横断面，结构横断面可采用全站仪测量，测定断面里程误差≤±50mm，测量断面精度误差≤10mm。

四、注意事项

由于盾构机的VMT导向系统必须有控制测量的支持才能运作，所以控制测量还是盾构隧道测量的基础。为了保证隧道的顺利贯通，我们首先要做好控制测量，然后就是保证导向系统的正常运行，定期对盾构姿态进行人工检测，保证导向系统的正确可靠。加强管环姿态检测，及时发现管环的位移趋势，防止管环安装侵限。加强管环姿态的检测同时也是对导向系统的复核。

五、展望

随着测绘科学技术的迅速发展，地下铁道工程测量技术也在不断地创新和进步。当代卫星导航定位控制测量技术、数字化测图技术、测量机器人、物探方法进行地下管线探测技术、激光准直和扫平仪、全站仪与计算机组合断面测量和数据处理系统、施工变形测量和监控量测自动化系统等在北京和全国地下铁道测量中都得到了应用和发展。今后随着城市地铁交通事业的发展，服务于地铁建设的地下铁道工程测量工作，从理论和实践上，必将进一步完善和发展，工程测量新技术、新方法也将在地铁工程测量中得到更广泛的应用。

六、结束语

由上文可知，地铁盾构施工是一项重要工作。作为地铁施工管理者，必须掌握好地铁盾构施工控制测量的措施。

参考文献

[1]吕国岭.盾构自动导向方法的应用研究[J]．隧道建设，2010(5)：11-14．

[2]潘国荣.地铁盾构施工中的若干测量手段及方法[J]．测绘通报，2011（3）：68-72．