暗挖法地铁施工测量技术研究

暗挖法地铁施工测量技术研究

刘佳滨1刘崇阳2张喆3

中国建筑第八工程局有限公司华北公司 天津 300450

摘要：城市地铁工程一般位于城市的繁华地段在兴建地铁工程的同时将不可避免的涌现出一些岩土工程技术问题尤其是城市地下施工引起的地表沉降、塌方等可能危及人的生命及周边建筑物和地下管线的安全造成经济损失和社会影响。

关键词：地铁工程；暗挖法施工；施工测量；沉降

引言

地铁施工测量与反馈技术对于控制施工沉降和塌方具有十分重要的意义。在地铁建设工程中，为保证对施工设计进行合理控制，一般采用周期性的测量信息。通过注浆加固、改良地层和超前支护等手段，完成隧道施工。在地铁浅埋暗挖法施工过程中，工程测量具有重要的作用及其自身特点。地铁修建工程浩大，测量工程既要考虑全局，又要顾及局部，并且从地面到地下，各个测量环节互有联系，除了通常的施工放样、贯通测量外，还要注重变形测量方法的应用。竖井联系测量是在考虑现场条件的前提下，采用合适的方法将地面点的坐标和方位角及高程准确地传递到地下，作为地下控制测量的依据。由于地铁修建环境地质水文条件复杂多变，施工测量的检查和标定是保障施工质量的基础和前提。复杂的地铁施工环境对地铁测量的要求很高，尤其对测量精度和测量频率的要求极高，在工程实施时，必须精心施测并进行成果整理，才能充分保证地铁施工安全。

1地铁施工测量概述

1.1基本特点

伴随地铁工程发展，隧道长度不断增加，建设规模持续扩大，各类新型设备工艺也在逐步实用化，再加上复杂的地上、地下施工环境，需有更高精度、更高可靠性的施工测量技术作为支撑，方可满足地铁施工测量精度及安全要求，这不仅推动了精密导向测量技术的进步，还使得施工测量特点更为突出。一方面，为了满足城市地铁建设要求，地铁隧道多是以线带面进行分段、分期建设，工程复杂性更甚以往。在地铁施工测量工作中，应有全局规划的意识，并充分保证近期施工进度，尤其要重视线路交叉点测量，做好规划线路段的衔接准备。另一方面，地铁施工测量涉及内容多，从地面测量到地下测量，主要包含贯通测量、变形监测等，并且贯穿整个地铁项目周期，从地铁项目可研阶段、施工建设到地铁运营环节，均离不开施工测量工作。

1.2主要内容

通常而言，地铁施工测量主要包括以下内容。（1）地面控制网测量。在实际测量操作中，需沿规划线路搭建地面控制网，主要依靠GPS形成测量网络，在控制网搭建中会用到全站仪等设备，而且对于首级控制网络，通常会采取静态控制测量方法，并对其进行可靠加密。（2）贯通测量。在完成地面坐标搭建后，需要借助竖井投点、传递高程测量等，将其引入地铁隧道地下部分，以达到联系测量的目的，而且为保证区间隧道精准贯通，还会用到井下导线等测量方法，准确、高效地指引盾构前进。（3）变形监测。由于地铁隧道为地下开挖，其周围围岩、路面、建筑等可能受其影响而发生形变，而变形监测便是对地下支护、围岩、地表沉降等实施不间断的变形监测，以消除隧道施工危险因素，保障地铁项目整体安全。

2控制测量

2.1地面测量

该隧道使用首级GPS测量网进行控制测量，隧道沿着路线布设有1-2Km的导线长。通过GPS控制网络进行二级地面精密导线的布设，所布设导线有约240-300m的长度，在地面精密导线的具体铺设时应绕开容易出现沉降的路段。为确保GPS控制网和地面精密导线保持在1200m的距离内，在铺设时可通过合适的方法在地铁施工竖井、风道竖井和出入口上布置精密导线。地面高程控制以1200m作为布设设计距离，该距离的构建主要依靠国家一等和二等水准点。为确保将限制距离控制在±9mm以下，施工时的测量仪器需使用高精度水准仪。为对高程进行统一，在测量时需要使用往返测量的方式进行施工。基于对该隧道各洞口水准高程点的考虑，各个洞口水准基点数应保持在3个及以上。需特别指出的是，可通过如下两种方式对井点位置进行测量：一是确保近井点与悬挂的钢丝距离的最小值与钢丝间距的1.5倍相等，二是近井点和钢丝间角度控制在小于1°。近井点可通过以下方法进行确定：架设和整平全站仪，目测基本位置，打开激光指示功能，调整位置确保两钢丝中间有激光穿过，打开激光对中器，基于激光指示点标记近井点。对井上近井点位置进行测量，可以结合施工现场的具体条件基于相关测量要求后使地面精密导线点和近井点形成闭合导线或者附合导线之后再测量，严密平差以标记近井点的坐标和导线边方位角。

2.2暗挖控制测量

采用竖井联系三角形测量方法进行暗挖控制测量，具体实施如图1所示，图中，O1和O2是2根钢丝；A、D为地面控制点；B、C为地面三角形与钢索的交叉点；a、b、c为地面上的三角形边长；α、β、γ为地面三角形的方位角；ω是地上部分的方位角。a1、b1、c1为地下的三角形边长；α1、β1、γ1为地下三角形的方位角；ω1是地下导线起始边的方位角；B1、C1为地下三角形与钢索的交叉点，A1、D1为地下控制点。该方法采用2根钢丝吊在竖井内，利用该方法可以测量钢丝绳与近井点的夹角和距离。计算出钢丝的坐标及其方位角完全是按照上述的结论进行推演的，经过进一步计算和测量，可以得到地下导线的方位角和坐标。在隧道开挖至关键节点时需要对地下导线进行复测，关键阶段分别为开挖长度至全长的30％、60％和贯通前80m。在施工导线施工延伸前，需对前3～5个既有导线点进行检测，确保施工安全。

图1 联系三角形测量示意图

2.3高程控制测量

在测量地铁竖井高程之前，需先做好临近水准测量。当前有多种测量竖井高程的方法，多数测量方式采用从井上至井下传递高程，具体操作如下图2所示。其中，A表示井上的高程控制点；B表示井下的高程控制点；a表示水准仪和前面控制点的距离；b表示水准仪和后面控制点的距离。为同步竖井高程和坐标传递工作，可将控制点导入到井内。

图2 竖井高程传递示意图

3测量实施方案

3.1暗挖区间测点布设

在有着较大地质变化的位置布设测量控制点，施工时具体包括对其地表和拱顶沉降情况、底板隆起以及净空收敛等的测量。当地质出现改变时应加密纵断面边坡和平面转角位置的测量控制点。在地铁暗挖区间中，对倾斜沉降测量控制点以及地面建筑沉降控制点都有一定要求，需确保所布设的该类型控制点有5处及以上。

3.2测量数据分析与信息反馈

基于所测得的实时数据，对其进行整理之后即可得出位移-时间变化曲线图和应力应变-时间函数图。为确保所得测设结果有足够的准确性，应及时收集并整理好施工时的测量数据。根据所得的测量数据变化情况开展回归分析，再基于测量管理等级即可对应力变化情况进行预测，并向参建方反馈所得到的结果，即可实现对地铁施工质量的有效把控。

结束语

综上所述，系统复杂的测量工作贯穿地铁项目的各个阶段，只有科学运用施工测量技术，合理设计测量管理模式，方可提升地铁施工测量质量，借此保障地铁隧道施工安全。由于地铁施工的特殊性，施工测量安全关乎隧道贯通顺利与否及沿线环境建筑安全。

参考文献

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