地铁盾构贯通测量技术及质量管理策略

地铁盾构贯通测量技术及质量管理策略

闫世平

中国水利水电第四工程局有限公司， 青海 西宁 810007

【摘要】地铁的修建运行是实现城市不同功能区连接，缓解交通运输压力的重要措施和方法。为降低对已有建、构筑物造成的影响，城市地铁施工中常采用盾构掘进的方式。而贯通测量是保证隧道施工精度，满足规范允许误差要求及工程安全的关键技术。本文以成都市地铁福田站至天府机场3号4号航站楼区间测量工程为实例，探讨地铁盾构贯通测量技术及质量控制方法，为后续工程提供经验。

【关键词】盾构隧道；贯通测量；质量控制

引言

改革开放后我国经济实现腾飞的同时也带来了城市交通拥堵的严峻问题。目前国内大中型城市均在拓宽和改建原有道路的基础上，着眼于交通立体化的建设。以成都市、青岛市为例，近年来均在大兴地铁工程建设，且因地形、地质等因素限制，常采用盾构法进行隧道施工。为保证盾构机可沿设计轴线推进运行，满足隧道掘进精度要求，必须辅以跟踪测量，即贯通测量。如何提高盾构隧道贯通测量精度、减小贯通测量误差，是贯通测量技术中的关键。本文以成都市地铁福田站至天府机场3号4号航站楼区间测量工程为实例，深入探讨其技术要点和精度控制措施。

1.盾构隧道贯通测量

地下工程因其特殊性，测量工作一般具有实时性、持续性的特点。在地下盾构隧道的施工中，测量工作应重点考虑平面、高程两控制网的创建，明确地面坐标、高程等参数后，将其准确、有序传递至地下，以此进行完整地下空间坐标网络的建立。但与此之前，应做好地下平面和高程的测量工作，并对其精度进行严格控制。地铁盾构隧道施工具有地下线性工程的特点，无较大可利用空间，同时伴随着大量的施工干扰，无法应用地上工程中成熟的定位技术，仅可采用支导线测量的传统办法，其精度的控制是整个测量工作中的关键环节。盾构的贯通测量是确保盾构掘进可沿设计轴线进行，精确指导盾构决定方向及位置的措施与方法。

实际施测中，中腰线的标定是至关重要，具体可采用激光指示的方式开展作业。盾构机配置相应的光线接受靶，操作人员根据光电信息实时调整施工掘进。

水平、数值平面内的贯通误差及结合所得结果对中腰线的调整是盾构贯通后偏差测量中的主要内容。首先是水平面内贯通偏差，施测中将隧道两端的中线延长，在贯通接合面处二者的偏差距离即为横向贯通偏差，其精度可用闭合坐标差或方位角反映。其次是数值平面内的贯通偏差，施测中同样将隧道两端腰线延长，两者于贯通接合面处的距离偏差竖向平面内贯通，进一步利用经纬仪等仪器测算得到高程闭合差，即可反映高程测量精度。

最后为根据实测情况进行中腰线的调整。按实测距离与偏差等相关数据，进行盾构隧道坡度的计算。隧道坡度6%为是否进行中腰线调整的指标分界点。如坡度超过6%的界限值，则需根据工程实际情况进行调整；如小于6%，则无需进行处理。应注意的是，贯通施工期内应加大测量，做好良好的组织测量工作，以保证盾构掘进的精度与工程安全。

2.贯通测量误差控制

盾构掘进施工中，因不同测量工作及细节放样中不可避免的误差积累，最终引起施工线产生错开，无法衔接的现象，即为贯通误差。其具体又分为横向贯通误差、纵向贯通误差以及高程贯通误差，为贯通误差在各自方向上的投影。均影响着贯通测量的精准程度，但实际工程中一般以横向误差为控制关键。而地面及地下控制网测量、竖井联系测量又是导致横向贯通误差的关键。

实际施测中应充分考虑水气、烟尘等环境影响和施工干扰影响，可按等影响的原则进行误差分配。各类误差的控制应严格满足相应的国际及地方规范要求，限制在规定界限以内。无相关地方都规定时，一般以国家规范《城市轨道交通工程测量规范》GB/T50308-2017中规定的横向误差±50mm以内，高程误差±25mm以内为准。

3.贯通测量工程实施

3.1工程概况

成都市地铁福田站至天府机场3号4号航站楼区间位于天府国际机场西南侧，周边规划未成熟，区间右线盾构里程范围为YDK68+139.000~YDK70+052.844，右线盾构全长1913.844m；正线有1处曲线，曲线半径1200m，最大纵坡11.8‰（右线11.885‰），最小10‰（右线10‰）。最小埋深约5.1m，最大埋深约29.8m。区间隧道穿越区地形、地貌主要为低矮丘陵区，地层主要以中等风化程度的泥岩和砂岩为主。

3.2测量仪器

结合施工现场情况，配置仪器如下：TCRR1201+全站仪、DNA03水准仪、徕卡(3m)铟钢水准标尺、钢卷尺(50m)。

3.3平面控制测量点位情况与作业方法

3.3.1平面贯通测量和贯通误差点位布设

(1)本次平面贯通测量由福田站至天府机场3号4号航站楼站区间盾构区间右线井口YX04、YX05作为起始边，附合到高架区间YE09、YE10。

贯通线路走向：YX04~YX05~YX06~YX07~YX08~YX09~YX10~

YX11~YX12~YX13~YX14~YX15~YX16~YX17~A1~A2~YE10~YE09。

图3.1 贯通测量示意图

(2)贯通误差测量：在隧道贯通面做一个点YX17。采用支导线对点YX17进行对向观测。

进洞口线路走向为：

YX04~YX05~YX06~YX07~YX08~YX09~YX·10~YX11~YX12~YX13~YX14~YX15~YX16~YX17（YX17贯通点）如图3.2所示。

出洞口线路走向为：

YE09~YE10~A2~A1~YX17（YX17贯通点）如图3.3所示。

图3.2 进口贯通误差测量示意图

图3.3 出口贯通误差测量示意图

3.3.2平面控制测量作业方法

(1)贯通测量：本区段测量中采用仪器为TS16全站仪，全程自动观测，水平角左右角测量中，进行4个测回的观测。左、右角平均值相加，得到的结果与360°间的较差不得大于4″。进行2个测距的距离往返观测，应注意的是，在测距过程中，需读取气压、温度等参数，输入全站仪进行气象参数的改正。

(2)贯通误差测量：本区段测量中采用仪器为TS16全站仪，全程自动观测，水平角左右角测量中，进行4个测回的观测。左、右角平均值相加，得到的结果与360°间的较差不得大于4″。进行2个测距的距离往返观测，应注意的是，在测距过程中，需读取气压、温度等参数，输入全站仪进行气象参数的改正。

3.4高程控制测量点位情况与作业方法

3.4.1高程控制测量点位布设

(1)贯通测量：从机天风井YX04开始，经过洞内的加密水准点附合到DG40控制点上，线路走向为YX04~YX05~YX06~YX07~YX08~YX09~YX10~YX11~YX12~YX13~YX14~YX15~YX16~YX17~DG40。如图3.4所示：

图3.4 贯通测量水准线路示意图

(2)贯通误差测量：用高程点YX08、YX22分别采用支水准往返观测法对点YX21（贯通点）进行对向水准测量，线路走向分别为：

进洞口线路走向：

YX04~YX05~YX06~YX07~YX08~YX09~YX10~YX11~YX12~YX13~YX14~YX15~YX16~YX17（YX17贯通点）。

出洞口线路走向为：

DG40~YX17（贯通点）。

图3.5 进口贯通误差测量示意图

图3.6 出口贯通误差测量示意图

3.4.2高程控制测量作业方法

盾构高程控制测量中，应严格根据相应规范中的要求进行水准测量，相应的技术参数控制应该满足城市轨道交通二等水准网测量的要求，具体如下所示：

表3.1 城市轨道交通二等水准网测量的技术要求

同时施测过程中也应满足二等水准测量的视线、视距等要求，规定视距不得大于60m，前后视距差不大于20m，视线高度需控制在0.55~2.8m之间。同时测站观测限差亦需满足要求，具体仍参照城市轨道交通二等水准测量中相关规定。

最终经计算得到：福田站至天府机场3号4号航站楼站区间盾构区间右线隧道横向贯通误差为-20mm，高程贯通误差为1mm，纵向贯通误差为19mm，均满足国家规范和成都市地建管管规定的相关要求，可有效指导后续工作的开展与进行。

4.结语

贯通测量伴随着盾构掘进的全过程，施测中必须满足精度要求，做好质量控制。选用的仪器应具备较高的精度，选择合适的测量方法，专员测量。协调好现场各项要素间的关系，减小环境对测量结果的影响，采取全面的质量管控措施，以保证其可准确指导盾构掘进方向与位置，保证工程质量与安全。

参考文献

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