朱宗一

摘要：近年來我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，公共交通領(lǐng)域發(fā)展更加迅猛。 地鐵作為一種地下軌道交通，很大程度上方便了人們的出行。 然而在地鐵施工的過程中，區(qū)間隧道施工一直是一個(gè)難點(diǎn)。 本文簡要分析在地鐵隧道施工方法中盾構(gòu)法的優(yōu)勢和適用環(huán)境，以四個(gè)工程階段測量為例著重介紹了盾構(gòu)測量的方法和所需要的儀器以及操作要領(lǐng)，從而印證盾構(gòu)法測量技術(shù)的安全性、可靠性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：地鐵區(qū)間;隧道;盾構(gòu)法;測量技術(shù)

前言：

由于具有施工安全、速度快且不影響地面交通、不受氣候條件影響和適用地層范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，盾構(gòu)法近幾年來在地鐵區(qū)間隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。但盾構(gòu)區(qū)間隧道距離長、前方設(shè)備多，造成隧道內(nèi)通視條件差，給測量工作帶來了一定的困難。因此采用合理有效的測量手段是盾構(gòu)施工安全、優(yōu)質(zhì)、高效的重要保障為確保地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)法施工的準(zhǔn)確性，在施工期間需按照實(shí)際情況采取相應(yīng)的測量方法進(jìn)行平面及高程聯(lián)系測量，將地面的平面坐標(biāo)、方位及高程傳至隧道。聯(lián)系測量擬采用聯(lián)系三角形法、激光垂準(zhǔn)儀法和陀螺定向法。

1盾構(gòu)法應(yīng)用于地鐵施工的優(yōu)勢

盾構(gòu)法具有高安全、高工效、影響小、更環(huán)保、施工快、質(zhì)量高、省資金的特點(diǎn)，在施工中普遍受到施工單位的歡迎，特別是一些有資質(zhì)和技術(shù)的施工單位，對這種方法研究的相當(dāng)透徹，也熟練的掌握這項(xiàng)技術(shù)并加以創(chuàng)新。

1.1安全性較高

盾構(gòu)法一般在地下施工，不受地面情況干擾，更不會受季節(jié)的影響，開工隨時(shí)隨地。地面交通、河道、航運(yùn)、季節(jié)性潮汐等外部條件根本影響不到地鐵施工，能夠有效保證施工進(jìn)度。在這種方法的作用下，可以進(jìn)行挖掘、襯砌等基礎(chǔ)施工操作。

1.2工作效率較高

盾構(gòu)法施工應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，從設(shè)計(jì)完成就可以進(jìn)入具體施工操作，在基礎(chǔ)工作中開挖、支護(hù)、出土、襯砌，可以一次性全部完成，大大提高工程進(jìn)度，特別是機(jī)械的使用，能夠很好的改善施工條件，把人從勞動(dòng)中解放出來，這種施工方式，完全是應(yīng)用了現(xiàn)代最先進(jìn)的技術(shù)，保證了施工質(zhì)量。

1.3產(chǎn)生危害較小

盾構(gòu)法施工都在地下，離地面有很大的高度距離，在地下進(jìn)行施工時(shí)，對地面影響可以說幾乎沒有，施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，只是占用一部分道路，其他的施工過程是人們看的。特別是隧道穿越工程，地面建筑群根本不受限制，還有一些必須要穿越河底的工程，地面、水面交通完全是可以正常使用的，根本不會產(chǎn)生任何危害。

1.4經(jīng)濟(jì)性更佳

盾構(gòu)法在不同地質(zhì)條件下均可應(yīng)用，多車道隧道也可做到分期施工、運(yùn)營，在柔軟或含水量大的圍巖中施工，盾構(gòu)法專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢更加突顯，是多種施工方法中高性價(jià)比的一種施工作業(yè)[1]。

2盾構(gòu)法施工測量四個(gè)階段：

2.1始發(fā)測量

始發(fā)前聯(lián)系測量完成后，繼而進(jìn)行始發(fā)測量。 其主要流程包括測量盾構(gòu)機(jī)安裝、測量定位盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌、測量盾構(gòu)機(jī)初始姿態(tài)。

2.1.1測量盾構(gòu)機(jī)安裝

盾構(gòu)機(jī)安裝主要包括兩個(gè)部分，即反力架和始發(fā)臺，兩者可以在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)提供初始推力以及初始的空間姿態(tài)。 在安裝反力架和始發(fā)臺時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：反力架左右偏差應(yīng)控制在±10mm之內(nèi)，高程偏差應(yīng)控制在±5mm 之內(nèi)，上下偏差應(yīng)控制在±10mm 之內(nèi)。 始發(fā)臺水平軸線的垂直方向與反力架的夾角偏差應(yīng)在±2‰范圍內(nèi)，盾構(gòu)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線豎直趨勢偏差應(yīng)小于±2‰，水平趨勢偏差應(yīng)在±3‰ 范圍內(nèi)，軸線方位角誤差不大于 1′30″。 注意一定要保證如上幾點(diǎn)，不然會影響盾構(gòu)機(jī)的正常運(yùn)行，影響工作狀態(tài)甚至發(fā)生危險(xiǎn)。

2.1.2測量定位盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌

測量定位盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)軌注意點(diǎn)很多，主要注意事項(xiàng)有：保證原設(shè)計(jì)的隧道中線與施工中控制導(dǎo)軌的中線偏差不能超限，保證堅(jiān)實(shí)平整的導(dǎo)軌基面。

2.1.3測量初始盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)

在測量初始盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)時(shí)重點(diǎn)測量盾構(gòu)機(jī)刀盤中心三維坐標(biāo)以及俯仰角、橫擺角、扭轉(zhuǎn)角等方面。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制質(zhì)量直接影響施工精度。 若盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)得不到精確的及時(shí)的修正，輕則導(dǎo)致掘進(jìn)的方向偏失，影響施工質(zhì)量，重則造成事故，不可輕視。 因此，需要嚴(yán)格的精準(zhǔn)的及時(shí)的控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，基本要求是：縱擺角應(yīng)不大于10 mm/ m，橫擺角應(yīng)不大于10mm/m，扭轉(zhuǎn)角不大于20mm/m。目前盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)測量有人工測量和自動(dòng)測量兩種。人工測量人力需求量大，測量數(shù)據(jù)量多，工作量大，又因以人為主體，不可避免的出現(xiàn)測量精度低，誤差大的問題。 且測量時(shí)間周期長，無法做到及時(shí)更改修正姿態(tài)，造成工期的延誤。 而自動(dòng)測量則可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的精確地?cái)?shù)據(jù)測量，測量精度高，誤差較小，全天候進(jìn)行測量，得到數(shù)據(jù)時(shí)效性高，速度快，及時(shí)精確修正姿態(tài)，已經(jīng)成為了目前的主流發(fā)展方向，在未來的應(yīng)用前景廣泛[2]。

2.2掘進(jìn)測量

日常推進(jìn)測量采用先進(jìn)的自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，以保證盾構(gòu)施工軸線的準(zhǔn)確性。日常測量主要是對盾構(gòu)機(jī)每環(huán)推進(jìn)的三維姿態(tài)進(jìn)行測量，同時(shí)測量已成形的管片姿態(tài)。

2.2.1平面測量方法：采用4 m或3 m的鋁合金刮尺在中心處貼好反射片，再用一把水平尺固定在刮尺中間，控制刮尺的水平;把刮尺放在所要測環(huán)的底部，使刮尺水平放置，全站儀安置在井下控制導(dǎo)線點(diǎn)上，直接測量這環(huán)的中心三維坐標(biāo)。

2.2.2高程測量方法：根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和測尺反光鏡片到隧道底部或中心的相對尺寸來計(jì)算管片底部和頂部高程。

2.2.3管片橫豎直徑測量方法：用手持測距儀分別放在管片底部和腰側(cè)來測量管片的橫豎直徑，通常取2～3次測量結(jié)果的平均值。將以上數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，計(jì)算出成型管片與設(shè)計(jì)軸線的左右偏移量、上浮或下沉量，從而有效地控制和調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)。

2.3洞門測量

貫通施工階段是整個(gè)工程階段的后期，為保證盾構(gòu)機(jī)準(zhǔn)確出洞，在貫通前需要進(jìn)行接收井洞門測量。 為此我們需要精確測定洞門中心。洞門圈中心坐標(biāo)為：x0=（xA+xB ） /2， y0=（yA+yB ） /2洞門圈中心高程為： H0 =（HC+HD） /2洞門中心測量是工程后階段最重要的測量步驟，應(yīng)當(dāng)盡可能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度，為此應(yīng)采取各種措施減少測量中的誤差。 例如，使用對中標(biāo)志，采取多次試驗(yàn)，根據(jù)每次試驗(yàn)的測量結(jié)果加權(quán)平均，避免誤差過大的情況。并注意根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，合理采取措施，靈活應(yīng)用測量方法。 在實(shí)踐中，探求減少誤差的合理方法。 同時(shí)，定向邊精度對于貫通測量精確度的影響極大，定向邊精度每提升一點(diǎn)，都可以極大的提高貫通測量精度。

2.4聯(lián)系三角形測量

平面聯(lián)系測量主要有聯(lián)系三角形法、投點(diǎn)儀法和陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向法等。 最常用的為聯(lián)系三角形法。 當(dāng)豎井完成施工后，盾構(gòu)正式施工開始前，先埋設(shè)穩(wěn)定的控制點(diǎn)于基坑底部，然后在豎井內(nèi)懸吊2根直徑為0.3mm的高強(qiáng)度碳素鋼絲，鋼絲上懸掛適當(dāng)重量為10kg 的垂球，最后使用阻尼液（如機(jī)油）穩(wěn)定重錘。 通過豎井絞車及導(dǎo)向滑輪懸掛2根高強(qiáng)度碳素鋼絲并分別在其上懸掛垂球。懸垂鋼尺法、水準(zhǔn)測量法以及光電測距三角高程測量法都屬于傳遞高程的測量方法，在實(shí)際的工作當(dāng)中通常采用懸吊鋼尺的方法進(jìn)行高程傳遞。在始發(fā)井旁邊布設(shè)不少于2個(gè)近井水準(zhǔn)點(diǎn)，測量近井水準(zhǔn)點(diǎn)的高程線路符合到地面精密水準(zhǔn)點(diǎn)上，在豎井內(nèi)懸吊鋼尺，鋼尺下段懸掛重錘，地上和地下安置的2臺水準(zhǔn)儀同時(shí)讀數(shù)，可得HB=HA+a-（m-n）-b。 每次應(yīng)獨(dú)立觀測三測回，3測回變換儀器高，3次測得地上、地下水準(zhǔn)點(diǎn)的高差較差應(yīng)小于3mm。 如井底已有高程點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行高程檢核[3]。

結(jié)束語：

綜上所述，根據(jù)條件采用恰當(dāng)?shù)氖┕ご胧?，是地鐵施工質(zhì)量提升的關(guān)鍵，盾構(gòu)法技術(shù)越來越成熟，必將在未來的地鐵施工中起到越來越重要的作用。在施工過程中嚴(yán)格檢測和檢查，以促進(jìn)施工過程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹振. 西安地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估及施工災(zāi)害防控技術(shù)[D].西安科技大學(xué)，2013.

[2]馬法平. 基于FMECA的地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測信息體系研究[D].天津理工大學(xué)，2010.

[3]牛學(xué)軍. 城市地鐵盾構(gòu)施工測量若干問題的探討[D].武漢大學(xué)，2005.