地铁盾构施工测量若干问题的探讨

1.盾构隧道测量概述

地下工程测量是指建设和运营地表下面工程建筑物需要进行的测量工作，包括地下工程勘察设计、施工和运营各个阶段的测量工作。地下工程测量的任务是保证线状工程在规定误差范围内正确贯通，保证面状工程按设计要求竣工。

盾构法因为其独特的工艺特点和较为经济的特点，在隧道施工中被广泛采用。 采用盾构法隧道工程施工，测量工作需求如下：

1）、地面控制方面的测量：建立地面上的平面模型，建立地面上的控制网； 2）、联系测量方法：将地面上的X、Y、Z坐标、地面方向和高程传递到地面下，建立地面上和地面下一致的坐标系统；

3）、地面下的控制测量方法：地面下以及高程控制； 4）、隧道内部施工测量：考虑隧道的设计方案，从而放样。 以上测量作业的作用是：

1）、使得地面下的工程建筑物的设计中心线以及高程被标出，定下开挖方向、衬砌及施工的位置。

2）、在开挖面工程进程中，按照平面及高程的设计方案，保证施工中线正确贯通，保证开挖在界线以内，保证在贯通工程完成前，所有建筑物能准确的建造。

3）、使得工程设备被及时正确安装；

4）、给相关管理部门和设计所提供详细的完工测量材料等。

盾构施工测量要随时随刻的盾构机工程的瞬时姿态，还要使得盾构机按照隧道的设计中线运行。为盾构操作相关工作者提供正确的盾构机姿态参数，让他们测定出隧道衬砌环的安装质量。让盾构机按照开始时井经区隧道正确的驶入接收井中，在很精确的精度下完成盾构法隧道工程测量。

2.贯通误差

盾构法隧道施工中，地面上的控制测量误差、地面下控制测量误差、以及细微部放入样时的误差，多种误差的叠合，影响到开挖工程中工作面的中线不能良好连接，发生的错开情况叫做贯通误差。

隧道被贯通后，应立刻测定当时的X、Y、Z方向上的贯通误差。地铁的工程一般比较巨大，基本上都是有很多个单位混合施工的。施工和测量的误差肯定存在，各个施工单位在工程中的施工中线不可能严格的处于开始的设计处，就必须会减缓隧道衬砌和轨道铺设工程的开展。所以一定要进行工程线路中线及工程坡度的调测，从而得到一个对行车最为有利的隧道工程值及隧道中线位置。

贯通误差的调整，应该在隧道中还没有衬砌的地方调整，不涉及已经衬砌的地方，区间中线的施测精度要低于车站中线的施测精度，区间中间调整要更为简单些。区间中间调整后，如果部分边、中墙限界侵入，需要选择性的部分修补、剔凿，如果需要剔凿和修补的部分比较多，那就使用变更线路坡度的办法或者增加曲线。误差被调整后，全部还没有衬砌的工程，都要按照调整完的高程值和中线位置进行施工。

3. 盾构隧道工程测量中的贯通误差分配

测量盾构隧道的工程，其地上控制网的网络形状可以随意设定，但地面下控制测量必须设置成支导线的形式。确定测量精度，实际上是贯通误差上下限值的配赋。隧道内的导线测量决定了工程施工中线的位置和贯通误差，不计算施工误差和放样误差对精度的作用。因此地面上、地面下控制网的设置方式和竖井联系测量，才是测量误差对贯通精度影响的主要因素。隧道贯通误差主要来源于隧道内、外控制测量和竖井联系测量。

隧道项目施工时，有很多不同的单位测量地面控制和洞内控制，所以应该适当分配贯通误差。平面控制测量，因为地面比洞内的条件好，所以地面控制测量的精度高，可以适当房地洞内导线的测量精度。地面控制测量误差和单向开挖洞内导线测量误差是两个影响隧道贯通精度的因素，采用竖井开挖的隧道，竖井联系测量队贯通精度的作用比较大，所以竖井联系测量也是一个影响误差的因素。

4.隧道控制测量中的控制误差环节

盾构法隧道施工是从一个方向的竖井挖掘到另一个方向，在线路的X、Y、Z三个方向会出现贯通误差，其中X方向贯通误差的影响最严重，是隧道控制测

量所要关注的重点工作。从地面上及地面下控制测量饿设计到洞内测量的全部工作，都必须在原设计图纸和工程要求范围内，以维持贯通精度，特别是X方向贯通精度为主题进行。

5.盾构机姿态与环片测量

为了使盾构机按原定设计图纸中的路线掘进，一般在盾构机上配置导向设备，如TCA全站仪、陀螺仪，盾构机在掘进时，这些导向设备可以随时纠正参数及标注姿态。导向设备精度的，外加施工因素的干扰，导向设备的数据会不够精确、不够可靠，因而要以人工测量的方式辅助，对盾构机姿态进行检测，使的姿态参数和纠正数据更为准确。

盾构机姿态测量利用全站仪和多种辅导工具，以设计要求为基础，测出盾构机掘进的瞬时位置，看后者是否符合前者的要求。测定盾构机上的标志点，再通过数学公式确定盾构机瞬时位置的精确与否，为盾构机操作者提供操作修正参数。

环片测量主要是测定环片安装的位置是否按照原设计图纸要求。环片测量利用全站仪和多种辅助设备，测定出环片一些有效点，为环片安装工作者提供操作修改参数。

环片测量过程和盾构机姿态测量过程一般情况下要一起进行，所测的环片状态是环片后面没有经过注浆的瞬时状态，经过围岩应变力和注浆压力对环片的影响，改变了环片的空间位置，应该在隧道变形测量中解决环片的变化情况和最后状态。

6. 竖井的高程传递

接轨点是否平滑和隧道的坡度程度受高程误差的影响，所以对高程误差要求比较高，通过使用一些测量方法，完全可以满足竖向贯通对精度要求。在控制高程贯通误差的竖井高程传递环节中，用广电测距仪器导进高程的方法，比传统的钢尺精度测距法更为经济、更为实用。

7. 一井几何定向测量法

三角形一井几何定向测量，就是通过一个竖井进行定向，即在井筒内挂两条吊锤线，在地面上根据控制点来测定两吊锤线的横坐标x、纵坐标y和连线的方向角。在井下，根据投影点的坐标位置和连线的方向角，确定地下导线的起算坐标和方向角。

8. 陀螺定向

陀螺经纬仪被广泛使用的条件下，快速控制测量也被迅速采用，地面下的工程测量，特别是隧道的贯通测量被改善和完善。地面下的控制测量中，采用陀螺经纬仪来定向的好处很多，首先确定了地面下导线的开始方位角，其次通过在地面下导线中附加测量一定的陀螺方位角，可以减少偶然误差的累积，提高地面下导线控制的力度和准确率，使得全部项目工程完全正确贯通。某些受折光影响的导线边加测陀螺方位角，可以削弱系统误差对方位的作用。良好的利用陀螺经纬仪单独定向的条件，在导线控制测量的过程中加测陀螺的方位角，提高工程控制测量的精准度和保证工程的正确贯通，已经成为现在乃至未来的发展趋勢。

参考文献：

1. 秦长利。提高盾构施工测量精度的要点及方法。测绘通报，2003（12） 2. 张项铎等。隧道工程测量。测绘出版社，1998