浅谈隧道盾构施工测量技术

摘要：论文介绍了盾构施工测量技术的方法要求，对盾构施工中如何布置控制网，隧道内控制网的建立，盾构机施工过程中的始发初始状态测量、盾构机姿态、管片测量、盾构机施工过程测量等具体测量技术环节进行了详尽的研究，盾构法施工地铁隧道安全性高、风险低，盾构施工测量技术是盾构施工中关键的一步。

关键词：盾构；平面测量；高程测量；导线测量；贯通测量；

中图分类号：U455文献标识码： A

序言：盾构法施工是地铁隧道施工中常见的一种，其施工安全性高、风险低，掌握盾构施工测量技术是盾构施工的关键，测量技术是任何工法施工过程中的重中之重，是施工中的一双眼睛，通过本论文的研究，可以掌握盾构测量技术。

测量仪器的要求

平面控制网测量、复测和平面点放样必须使用0.5″（2+2ppm,2"）级以上的全站仪；高程控制网测量、复测必须使用精密水准仪和铟钢水准尺，高程放样可使用S3级水准仪加普通水准尺。

施工控制网

（1）将施工所需的平面、高程控制点尽量设置在施工影响范围外，其中平面点设置固定观测平台，原始点能满足二等水准测量的要求。

（2）建立地下平面、高程控制网、将地面控制点坐标和高程引测至地下控制网，以此作为盾构推进导向和衬砌的三维位置测定的依据。

（3）盾构法施工测量的重点是控制地下平面、高程控制网中最远点误差，其中最远处平面控制点沿轴线横向误差≤±25mm；最远处高程控制点≤±25mm；控制盾构推进中的轴线偏差，轴线三维偏差≤±50mm。

测量技术

测量工作分为三个阶段：盾构机掘进前的准备工作，地面控制测量和竖井联系测量；盾构机掘进过程中的施工控制测量；隧道贯通后的贯通测量和竣工测量，隧道贯通误差的测定和隧道断面净空限界的测量。

（1）盾构机掘进的前期准备工作，首先对平面和高程控制网的控制点进行复测，建立施工控制网，加密施工控制点。

（2）首级平面控制点、精密导线点6个。控制点均需按同精度进行复测。

（3）建立施工测量导线控制

1）在GPS网和精密导线网的基础上建立施工导线控制网，按三等导线设计。

2）点位埋设：用砼包钢筋头，然后在钢筋头上刻十字表示点位，导线边长300~400m，布设成符合导线或导线网，必须符合在两个GPS点或精密导线点上。

3）测量方法：用全站仪观测4个测回，左、右角各两个测回，左、右角平均值之和与360°的差≤±5″，导线边长采取对向观测各2测回，为了减少仪器的对中误差，采取变换180°位置对中整平；为了保证前、后视的对点精度和测角的精度，前、后点均采用基座置棱镜。

4）内业资料的计算：计算时用计算机程序进行严密平差。

（4）高程控制网

1）水准路线布设成符合水准路线。按城市二等水准测量的技术要求进行施测。

2）点位的选择离施工区域较近，不易受变形稳固的地方，或选择在永久性建筑物上。平面和高程控制网应进行定期检测，以保证点位的正确性及测量精度。

3）测量方法：用精密水准仪+GPM3测微器按单程双置镜法进行测量，两次变换仪器高大于10cm以上，前后视距大致相等，前后视距累积差不大于3m。

4）内业资料计算按水准路线计算机程序进行严密平差。

（5）联系测量

竖井联系测量包括定向测量和传递高程测量。

①导线定向测量

从地面向地下,我们采用导线测量的方法进行定向。

②端头井高程联系测量

将经检验过的钢尺悬挂在井口处地面和井底各采用一台精密水准以进行测量，记录好读数。钢尺连续移动三次，分别测量三次并记录好读数，高差取三次读数的平均值。

隧道内控制测量

1、平面控制测量

（1）隧道内平面控制按等边直伸形支导线控制。

（2）使用全站仪进行施测，为了减少仪器的对中误差，导线点采用观测桩强制对中。

（3）控制网的精度按三等导线技术要求进行施测。

（4）测量方法：前后视点均采用基座置棱镜对点，用全站仪观测4个测回，左、右角各二测回，左、右角平均值之和与360°的差≤±5″，导线边长采取对向观测各4测回，为了减少仪器的对中误差，采取每三测回变换180°方向重新对中整平进行测量，以提高测角精度。

（5）内业资料处理用计算机程序进行严密平差。

2、高程控制测量

（1）地下水准点的布设因环境条件狭小，运输车辆干扰大，因此水准点的布设与导线点重合。

（2）地下水准控制点用精密水准仪配铟瓦合金水准标尺进行施测，按三等水准测量标准进行控制。

（3）洞内水准点每100米布设一个点。

3、隧道洞内的施工测量

（1）施工控制导线的延伸的原则是：先检测后延伸，当检测的角度差值≤±20″，前后视的距离相对中误差≤1/5000时，才能向前延伸。

（2）施工控制导线点应定期检测，保证控制网的精度和点位的稳定性，隧道掘进150m、隧道全长的二分之一时、隧道全长的四分之三时、和接近贯通面150m时必须进行一次包括联系测量在内的全面检测。

（3）施工水准用水准仪施测。

（4）水准控制点应定期进行检测。

（5）高程传递用悬挂检定合格的钢尺的方法，钢尺的下部挂上检定时的标准拉力的重物，上、下各安置一台水准仪同时观测钢尺上的读数。高程传递时独立观测三测回。高差测定后加入温度和尺长改正。

4、盾构机始发初始状态的测量

（1）盾构机初始状态测量的主要内容是：水平偏移、俯仰角、扭转角的测量。测量的目的是确认盾构机在掘进过程中是否沿隧道的设计中心线掘进。

（2）盾构机姿态测量的原理：盾构机作为一个近似的圆柱体，在开挖掘进过程中我们不能直接测量其刀盘的中心坐标，只能用间接法来推算出刀盘中心的坐标。

（3）盾构机姿态测量的误差分析：由于盾构机的结构原因，由误差椭圆的原理可知它产生的纵向误差对里程有影响，产生的横向误差是很小的，横向误差的产生主要是测角的影响。

5、盾构机姿态、管片测量

（1）用0.5″级全站仪测定在盾构机壳内的三点的三维坐标后，反算出刀盘中心点的三维坐标和盾尾中心点的三维坐标，由两个中心点的坐标计算出盾构机在掘进过程中瞬时的水平方向和垂直方向的偏离值，与自动导向系统所显示的相关数据进行比较就可以知道自动导向系统是否正常工作。

（2）托架的制作和安装：托架底板采用400×400×10mm钢板，四角上用50×50角钢焊接，内侧长400mm，外侧长750mm，中心焊上仪器连接螺丝的桩头长10mm，观测时采取强制对中，减少仪器对中误差。打孔用膨胀螺丝安装在隧道左侧顶部不受行车的影响和破坏的地方。

（3）测量方法：从隧道内主控制导线点引测至托架上，高程全站仪加钢尺测量，采取正、倒镜读数，消除仪器竖直度盘指标差的影响。独立测量三次。

（4）隧道环片测量：用铝合金型材加工长水准尺，规格50×50×3000mm、50×50×4000mm，在中部安装水准汽泡，并以汽泡零点左、右刻出刻度线，水准尺的校正用水准仪进校正。

（5）测量方法：按环片的直径计算出弦长3米和4米的矢距，水准测量出环片底部的高程，环底高程加上矢距即为水平尺的高程，用经纬仪大致定出一个方向线，计算出方向线与隧道中心线的偏移量，量取方向线与水平尺零点的偏移值，用水平尺上的偏移值减去计算出的理论偏移量即为环片中心与隧道中心线的偏移值，测量位置在每环接缝处。

（6）测量环片的旋转：用水平尺放置在环片内，水平尺水平时量出环片两端接缝与水平尺的高差，经内业计算出环片的旋转角。环片接缝齐整，水平方向顺直，利用盾构机的正、反旋转来调整，以达到隧道内环片接缝整齐、美观。

结束语

通过本盾构测量施工得到以下体会，盾构测量施工须严格遵循测量规范及地铁测量施工要求，严格落实三级测量复核制的原则，严格执行测量技术制定方案，保证盾构机施工线路的准确性，按照测量方案及时对盾构机的线路进行纠偏。

地铁盾构法施工在地铁隧道施工中是较为重要的一种，其施工方法也在不同的工程实践中得到充颖与提高，但对于不同的工程实际有具有其单独的各异性与代表性，对于地铁区间盾构法施工中，测量技术还有许多未知的领域需要我们在工程实践中不断去研究和探索。以上仅是个人的一点体会总结和看法，提出来和大家探讨。

参考文献：

1、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308―1999）；

2、《城市测量规范》（CJJ8―99）；

3、《新建铁路工程测量技术规范》（TB10101―99）；

4、《工程测量规范》（GB50026―93）；

5、《建筑变形测量规程》（JGJ/T8―97）；