郑原野
中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司
摘要：经济的发展，人民生活水平的提高，促进城市化进程的加快。我国城市化程度不断加深，城市人口总量突破百万、千万的更是越来越多，这就导致城市交通压力越来越大。为解决这方面的矛盾，地铁工程的建设总量日渐提升，相较于其他交通形式，地铁运量大、效率高、能耗低、安全舒适，可以有效缓解公共交通问题。而且地铁建设已经成为各大城市展示城市化建设程度及高新技术应用的重要标志。本文就地铁盾构测量方法的应用展开探讨。
关键词：地铁工程；盾构施工；测量方法；应用
引言
随着我国城市化步伐的加快，盾构施工技术在穿越复杂地质施工方面具有极高的安全性和高效性，因此被广泛应用于地铁建设中。其具体采用的施工工艺与传统的暗挖隧道施工工艺存在明显区别，在实际测量中，相对于传统的测量方法，存在密切相关性的同时，也有很多明显的区别之处。
1盾构法概述
盾构法是一类较为先进的隧道建设技术，相较于其他技术工艺，盾构施工所造成的地表沉降问题、环境问题都是最小的，在当前地铁工程建设期间的应用较为广泛。地铁盾构施工测量是为了保证盾构掘进施工、管片拼装依照工程设计要求而开展的测量工作，主要内容包括地面控制测量、地下控制测量、联系测量、掘进施工测量、贯通测量等几方面内容。盾构施工测量工作需要贯穿地铁工程建设的全过程，才能最终保证地铁隧道能够顺利贯通。
2地铁盾构测量方法的应用
2.1联系定向测量技术
（1）精密导线直接传递法。精密导线传递得以实现的首要前提在于，相邻导线点间的垂直角≤30°，视线离障碍物的距离≥1.5m。考虑传递距离短、高差大的基本特征，可以将角度设为20°，此时较为合适的方式是采用强制对中观测墩。实际操作中的要点较多，地面控制点观测墩的高度应适当降低，而对于设置在车站底板处的观测墩应适当增加其高度，但不宜超过1.5m，否则将加大失效的概率。（2）二井定向。地铁盾构区间的联系测量方式较多，但不宜采用一井定向方法，原因在于其精度偏低，对测量人员的技术水平、所用仪器的精度等方面都提出相对较高的要求，若某项细节未落实到位，均会对实际应用效果造成影响。二井定向方法则更具适用性，其建立在一井定向的基础上，分别在端头井左右线布设1次，伴随盾构机的持续运行，当其进入隧道内的深度可达到200m时，需再执行1次二井定向。此时要重点考虑端头井深度情况，若超过30m，则必须增设二井定向联系测量，条件允许时也可选择陀螺经纬仪。盾构区间长度较大时，则必须在盾构到达前200m时使用陀螺经纬仪，虽然具有较好的应用效果，但成本投入相对较高，影响工程的经济效益。
2.2管片姿态测量
盾构法隧道掘进要针对成型后的管片姿态进行测量，管片环姿态测量内容包括：管片环中心坐标和底部高程，管片环水平和垂直直径及前端面里程，测量误差控制在–3~+3mm区间。管片姿态测量：水平尺放置在管片内，靠近每环管片掘进方向，精确整平，然后利用全站仪测量出反射片中心的三维坐标，以水平尺、反射片及管环尺寸为计算依据，得出具体的管环中心三维坐标。在实际测量管片时，每次测量都要重叠五环已稳定的管片，以便分析管片的位移趋势，并核对测量数据的准确性。通过实测的管环中心的三维坐标计算出管片的实际水平和垂直姿态。对比每环的盾构机显示姿态，得出每环管片的偏移量及规律，从而调整盾构机姿态，提高隧道掘进精度。
2.3盾构机态和环片测量
为能够严格按照原定设计图纸中的线路来促使盾构机准确的掘进，通常需要将TCA全站仪、陀螺仪等导向设备设置在盾构机上，掘进时这些设备便于对参数、标注姿态进行随时纠正。受导向设备精度限制、施工因素的影响下，致使设备数据缺乏精确性与可靠性，必须采用人工测量的方式进行辅助，准确检测盾构机态，确保得到相对正确的姿态参数与纠正数据。采用全站仪与多种辅导工具能够准确的测量盾构机态，按照设计要求可以将盾构机掘进时的瞬时位置及时测量出来，看二者是否相符。关于盾构机上标志点的测定，可采用数学公式来对盾构机瞬时位置的精确性进行确定，以此可以提供必要的修正参数，便于盾构机操作者进行正确操作。关于环片测量主要在于是否按照原来设计图纸要求来对环片安装位置进行测定，采用全站仪与多种辅助设备可以更好地开展环片测量，将环片的一些有效点及时测定出来，便于为安装工作者提供一定的操作参数便于修改。关于盾构机态与环片测量过程一般需同时开展。
2.4地下测量控制
盾构施工的地下测量控制工作需要在隧道当中建立相应的测量控制网，该控制网是各项盾构测量工作的基础。盾构施工测量控制当中包含了地下高程测量控制、地下平面测量控制。地下高程测量控制主要是通过联系测量将传递至地下的水准点作为地下高程的起算点，然后通过水准测量，沿隧道掘进方向布设水准点，确定设备、隧道竖直方向关系、位置。地下高程测量控制主要采用二等水准测量法，在隧道当中间隔200m的地板点或边墙埋设高程控制点，或利用地下导线点标志作为高程控制点。地下平面测量控制多采用交叉导线或支导线形式，其中，导线点多埋设在隧道结构边墙，然后在边墙上设置观测台，观测台同时具有强制仪器归心的装置。施工单位在安装观测台时，要严格依照标准进行选材及操作，在安装完成后要检查观测台的平稳性、可靠性。根据GB/T50308—2017《城市轨道交通工程测量规范》中的要求，在隧道直线段每150m位置设置导线控制点、曲线段每60m以上位置设置导线控制点。导线控制点可以根据四等导线技术要求确定，在进行延伸施工导线控制测量之前，要对该点位前的3个导线控制点进行检测，确保无误后才能进行延伸。施工单位完成导线控制点的测量及确认工作后，需要报送监理单位进行现场审核、复查，并联系测量控制单位进行复测，无问题的情况下出具复测报告，交由建设单位进行备案。
2.5高程控制测量
高程控制测量的难度相对较低，仪器方面以配置了测微器的水准仪为主。实际操作中应注重以下几方面：首先，以悬吊钢尺法较为合适，为保证高程测量结果的精确性，需执行多次悬吊处理，若现场测量条件良好，可利用主体楼梯传递高程的方式进一步完成复核作业；其次，部分区间较为特殊，如遇大江大河区间，应选择三角高程传递方法，利用传统水准测量复核；最后，应加强高程控制测量，复测频率为每200m执行1次。
结语
地铁工程中盾构施工测量对实际建设具有非常大的影响，必须结合施工区域的具体环境、特点，在不同阶段做好盾构测量工作，建立有效的复核制度，对盾构施工测量成果进行监督、核验，确保真实、准确、可靠，为地铁盾构施工提供强有力保障。
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