熊飛 莫中生

摘 要：地鐵盾構(gòu)工程測量方案的目的是使工程按照設(shè)計線路準確貫通，結(jié)合哈爾濱市軌道交通2號線一期工程太陽島站～人民廣場站區(qū)間隧道（下穿松花江）工程實例，討論測量方案及實施效果，并根據(jù)高寒地區(qū)下穿松花江盾構(gòu)區(qū)間的施工特點總結(jié)經(jīng)驗，提出建議。

關(guān)鍵詞：工程測量;盾構(gòu)區(qū)間;過江隧道

中圖分類號：U452.13 文獻標識碼：A

0 引言

本文主要討論如何保證地面控制網(wǎng)、聯(lián)系測量及陀螺定向、地下導(dǎo)線的的精度及可靠性，根據(jù)貫通誤差預(yù)計和相關(guān)經(jīng)驗選擇適當?shù)臅r機進行相關(guān)測量工作。

1 工程概況

本區(qū)間總長度為1 902.652 m，設(shè)置1個聯(lián)通通道泵站、2個聯(lián)絡(luò)通道。隧道頂部覆土埋約深為10.9 m～24.0 m。本工點位于松花江河床、低漫灘地貌中，勘察期間勘察范圍內(nèi)地表水深度最大約7.5 m，地表水水位變幅較大。根據(jù)地下水賦存條件，地下水類型主要為第四系孔隙水及微承壓水。

2 盾構(gòu)區(qū)間測量工作計劃

（1）始發(fā)前對地面GPS控制點使用全站儀對邊角關(guān)系進行檢核。

（2）始發(fā)前15日完成始發(fā)聯(lián)系測量，采用兩井定向方法施測;同時建立地下控制網(wǎng)，固定地下控制邊。

（3）始發(fā)后根據(jù)盾構(gòu)機掘進長度及時埋設(shè)洞內(nèi)控制點，并于盾構(gòu)推進至1 300環(huán)進行第四聯(lián)系測量及地下控制測量，并綜合四次地下控制測量成果進行比對、分析。

3 地面控制測量

根據(jù)哈爾濱測繪院提交的GPS點復(fù)測成果，為了進一步檢驗成果的可靠性，測量中心使用LeicaTS30（標稱精度0.5″，0.6+1 ppm）全站儀及配套棱鏡組對GPS點已知邊、角關(guān)系進行復(fù)核，最大差值為1.8″，夾角平均觀測值與GPS控制點坐標反算夾角之差應(yīng)小于5″，滿足規(guī)范要求;外業(yè)觀測時氣壓溫度直接輸入儀器進行氣象改正，并對邊長進行投影改正。

4 盾構(gòu)接收井洞門鋼環(huán)復(fù)核

測量中心將在盾構(gòu)機距離到達人民廣場站100環(huán)前時對接收井洞門鋼環(huán)進行復(fù)核，根據(jù)復(fù)核數(shù)據(jù)分析鋼環(huán)變形情況，并及時反饋給施工方做出相應(yīng)的盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，以保證盾構(gòu)區(qū)間順利貫通。測量過程中使用LeicaTS16全站儀采用極坐標法按每50 cm間隔對洞門鋼環(huán)內(nèi)邊緣三維坐標進行采集，采集過程中按照正倒鏡各觀測一測回，并取正倒鏡觀測數(shù)據(jù)平均值。根據(jù)采集完成的數(shù)據(jù)，擬合洞門中心，與設(shè)計位置進行比較，判定洞門中心及橢圓度是否滿足要求。

洞門環(huán)中心及鋼環(huán)橢圓度測量完成后，如果洞門環(huán)中心在允許誤差范圍內(nèi)（平面20 mm、高程15 mm），則盾構(gòu)區(qū)間按照原設(shè)計路線、坡度進行掘進。若洞門環(huán)中心施工位置超出允許誤差3倍（平面60 mm、高程45 mm）及以上，則采取以下方式之一施工：

（1）對偏移洞門環(huán)進行整改改準確位置。對洞門中心重新進行定位，根據(jù)合格的洞門中心對洞門環(huán)（橢圓度）進行整改（將影響部位進行鑿除），確保盾構(gòu)機準確進洞時洞門環(huán)不影響盾構(gòu)機到達。

（2）對存在偏移的洞門環(huán)不進行整改（保留現(xiàn)狀），調(diào)整盾構(gòu)機掘進姿態(tài)，對準既有洞門環(huán)中心進行掘進，后期根據(jù)竣工測量成果進行調(diào)坡調(diào)線。

5 聯(lián)系測量

測量中心對太人盾構(gòu)區(qū)間進行盾構(gòu)始發(fā)定向測量，鑒于太陽島站施工現(xiàn)場條件，始發(fā)定向測量采用兩井定向測量方法。

（1）采用具有雙軸補償?shù)娜緝x。

（2）垂直角小于30°。

（3）儀器和覘牌安置采用強制對中和三聯(lián)腳架法。

（4）測回間檢查儀器和覘牌氣泡的偏離情況，必要時重新整平。

按照《城市軌道交通工程測量規(guī)范》GB/T 50308-2017規(guī)定，導(dǎo)線直接傳遞獨立進行兩次，根據(jù)測量成果與施工單位比較，地下定向邊方位角互差為0.3″，滿足相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求。

根據(jù)盾構(gòu)區(qū)間掘進長度，測量中心已獨立進行五次聯(lián)系測量，均采用兩井定向測量方法。綜合五次測量成果比較，各單次聯(lián)系測量成果均滿足規(guī)范精度要求及相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求。

6 管片姿態(tài)檢測

測量中心根據(jù)盾構(gòu)掘進長度，及時對區(qū)間隧道按曲線段每5環(huán)、直線段每10環(huán)進行管片姿態(tài)檢測。

采用TS30全站儀（0.5″，1+1 ppm），將全站儀置于檢驗過的洞內(nèi)控制點采用管片尺配合小棱鏡測量方法，測量管片尺中心坐標并用小棱鏡測量成型管片底部高程通過道路測設(shè)大師軟件反算，與設(shè)計值進行比較。

目前已測管片1 575環(huán)（隧道以貫通共計1 584環(huán)），共檢測隧道中線點237環(huán);檢測隧道中線底部229點，底部標高最大偏差處（1 280環(huán)）值為-98 mm;經(jīng)分析，隧道管片中線最大偏差為97 mm（220環(huán)）。

7 貫通測量及貫通控制點聯(lián)測

7.1 隧道平面貫通測量

太～人區(qū)間隧道貫通后，采用坐標法進行平面貫通誤差測量。由于盾構(gòu)區(qū)間洞內(nèi)平面施工控制采用導(dǎo)線作為控制依據(jù)，則在貫通面中線附近釘一臨時點，由貫通面兩側(cè)導(dǎo)線分別測量該點坐標，該點的坐標閉合差分別投影至貫通面及與其垂直的方向上，即為橫向和縱向貫通誤差，方位角貫通誤差利用兩側(cè)控制點測定與貫通面相鄰的同一導(dǎo)線邊的方位角較差確定。

7.2 隧道高程貫通測量

隧道貫通后，應(yīng)及時進行高程貫通測量。高程貫通測量采用的方法及對儀器的要求與地下高程控制測量相同。按相關(guān)規(guī)范對二等水準測量要求進行作業(yè)。求出高程貫通誤差，判斷貫通是否滿足≤±25 mm的要求。

7.3 貫通控制點聯(lián)測

區(qū)間隧道完工后，需要對區(qū)間控制點重新進行埋設(shè)，控制點布設(shè)于線路中線位置附近，距宜為160 m。與太陽島站、人民廣場站控制點進行聯(lián)測和平差，為竣工測量和鋪軌基標測量作好準備。

精度要求：導(dǎo)線和水準按照地下控制導(dǎo)線的要求進行。

施測要求：測量過程中盡可能聯(lián)測已保留的原測定控制點，主要聯(lián)測陀螺定向邊，以便保證精度。

8 竣工測量

太～人盾構(gòu)區(qū)間現(xiàn)已施工完成為滿足鋪軌需要，需對左、右線竣工斷面進行測量。測量內(nèi)容包括隧道橫向偏差值、高程偏差值、水平直徑、豎直直徑、橢圓度等，嚴格根據(jù)哈爾濱地鐵2號線竣工斷面測量要求。

9 測量方案實踐

根據(jù)聯(lián)系測量安排，測量中心及時進行地下控制測量，按照精密導(dǎo)線作業(yè)要求，利用車站聯(lián)系測量成果向洞內(nèi)進行控制導(dǎo)線延伸，并組成雙導(dǎo)線。截止目前已完成五次地下控制測量;另外，使用陀螺儀（陀螺儀精度5″）對洞內(nèi)控制邊TL880—Y14-1進行陀螺定向，陀螺定向后坐標方位角與第四次地下控制測量方位角互差為-8.3″?？刂茰y量成果滿足規(guī)范精度要求及相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，取成果均值指導(dǎo)施工。

第一次：根據(jù)測量成果比較，控制點坐標最大互差為4.2 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-6″（限差12″），高程控制點YT最大較差為1.2 mm（限差5 mm）。

第二次：根據(jù)測量成果比較，控制點坐標最大互差為4.8 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-8″（限差12″），高程控制點XT2最大較差為-0.8 mm（限差5 mm）。

第三次：根據(jù)測量成果比較，控制點坐標最大互差為1.4 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-7″（限差12″），高程控制點XT4最大較差為3.1 mm（限差5 mm）。

第四次：根據(jù)測量成果比較，控制點坐標最大互差為2.8 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角比較最大互差為-5″（限差12″），高程控制點XT6最大較差為-1 mm（限差5 mm）。

第五次：根據(jù)測量成果比較，控制點坐標最大互差為0.9 mm，定向邊TRY1—Y0502坐標方位角互差為-4.5″（限差12″），高程控制點XT8最大較差為1.0 mm（限差5 mm）。

貫通誤差最終為平面25 mm，高程8 mm，滿足規(guī)范要求。從已完成中線、斷面凈空檢測成果分析，施工質(zhì)量總體受控，線路中線、標高、結(jié)構(gòu)凈空、斷面幾何尺寸基本滿足限界要求。

10 相關(guān)建議

（1）為確保隧道準確貫通，除需加強對地面控制點的檢核外，還要增加地下導(dǎo)線測回數(shù)及聯(lián)系測量次數(shù)。

（2）一般小于1 000 m的區(qū)間隧道，按照四次聯(lián)系測量能夠保證隧道正確貫通。大于1 000 m的區(qū)間隧道需采取增加豎井聯(lián)系測量次數(shù)，區(qū)間地下定向邊進行多次取平均值的方法，提高地下定向邊的方位角精度，并采用加測陀螺方位等手段來保證地下控制測量精度，確保區(qū)間貫通符合規(guī)范要求。

（3）優(yōu)化地下控制網(wǎng)網(wǎng)型，采用邊角鎖方式向前延伸，增加地下控制網(wǎng)邊角檢核條件。

參考文獻：

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