韩 昀
（湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430040）
摘 要：近年来我国经济高速发展，公共交通领域发展更加迅猛。地铁作为一种地下轨道交通，很大程度上方便了人们的出行。然而在地铁施工的过程中，区间隧道施工一直是一个难点。本文简要分析在地铁区间隧道施工方法中盾构法的优势和适用环境，以四个工程阶段测量为例着重介绍了盾构测量的方法和所需要的仪器以及操作要领，从而印证盾构法测量技术的安全性、可靠性和优越性。
关键词：地铁施工；区间隧道；盾构法；测量技术
目前地铁区间隧道施工方法主要有明挖法、矿山法、盾构法等，各种方法有不同的优缺点和适用环境。盾构法主要适用于柔软地层，其主要优点是对地面土壤环境影响小，机械化程度高，人力需求度低，施工过程中安全高效，施工进度快且不受地上交通环境的影响。这些特点使其成为了目前主流的地铁区间隧施工方法。但是其缺点也很明显，主要受制于昂贵复杂的机械仪器，且对施工人员专业性知识要求高。为了保障施工的安全高效进行，测量技术尤为重要。本文以盾构法施工中四个主要工程阶段测量入手着重介绍盾构测量技术的主要方法。
根据实际施工情况，将盾构法施工测量主要分为四个阶段：联系测量、始发测量、推进测量和贯通洞门测量。
1.1 联系测量
在盾构隧道贯通测量中竖井联系测量是重要的组成部分，在所有检测缓解当中占据重要地位。竖井联系测量主要作用是将地面控制点的坐标、方位角和高程传递到地下隧道当中，这样一来地上和地下的控制网就被联系在同一个平面和高程系统当中，从而测算出隧道施工的相关数据，指导盾构机的推进，保证隧道的正确贯通。
（1）联系三角形测量。平面联系测量主要有联系三角形法、投点仪法和陀螺经纬仪联合定向法等。最常用的为联系三角形法。当竖井完成施工后，盾构正式施工开始前，先埋设稳定的控制点于基坑底部，然后在竖井内悬吊2根直径为0.3mm的高强度碳素钢丝，钢丝上悬挂适当重量为10kg的垂球，最后使用阻尼液（如机油）稳定重锤。通过竖井绞车及导向滑轮悬挂2根高强度碳素钢丝并分别在其上悬挂垂球，即图1中的垂线1和垂线2。地面导线点即图1中的Z、A，则待求的地下导线点即是B、G。在布设三角形时应当注意以下要求：垂线边长a、d 越长越好，e、f、e′、 f′角度越小越好，不可大于 2°，c／b、c′／b′的比值越小越好，应小于 1.5。
图1 联系三角形测量示意图
在按照要求布置三角形后，依次测量 a、b、c、d、b′、c′的长度以及 e、f、e′、f′的角度。 得到数据值后计算三角形方差 。 其公式为：sinj＝bsinf／a。 其中，a的计算值 as＝
得到三角形方差j后，计算已知A点坐标为（XA，YA），AZ的方位角为Z0。根据平差后的三角形边角进行计算。 由于AF的方位角Z1＝Z0＋e，FE 的方位角Z2＝Z1＋180＋j，E′B 的方位角 Z3＝Z2＋180－j′，求算 BG 的方位角Z0′＝ Z3＋180＋e′。
B 点坐标公式为：XB＝ XA＋ccosZ1＋acosZ2＋c′cosZ3，YB＝YA＋csinZ1＋asinZ2＋c′sinZ3。
（2）高程测量。悬垂钢尺法、水准测量法以及光电测距三角高程测量法都属于传递高程的测量方法，在实际的工作当中通常采用悬吊钢尺的方法进行高程传递。在始发井旁边布设不少于2个近井水准点，测量近井水准点的高程线路附合到地面精密水准点上，在竖井内悬吊钢尺，钢尺下段悬挂重锤，地上和地下安置的2台水准仪同时读数，可得 HB＝HA＋a－（m－n）－b。 每次应独立观测三测回，3测回变换仪器高，3次测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm。如井底已有高程点，应进行高程检核。
1.2 始发测量
始发前联系测量完成后，继而进行始发测量。其主要流程包括测量盾构机安装、测量定位盾构机导轨、测量盾构机初始姿态。
（1）测量盾构机安装。盾构机安装主要包括两个部分，即反力架和始发台，两者可以在盾构机始发时提供初始推力以及初始的空间姿态。在安装反力架和始发台时，需要注意以下几点：反力架左右偏差应控制在±10mm之内，高程偏差应控制在±5mm之内，上下偏差应控制在±10mm之内。始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角偏差应在±2‰范围内，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差应小于±2‰，水平趋势偏差应在±3‰ 范围内，轴线方位角误差不大于1′30″。注意一定要保证如上几点，不然会影响盾构机的正常运行，影响工作状态甚至发生危险。
（2）测量定位盾构机导轨。测量定位盾构机导轨注意点很多，主要注意事项有：保证原设计的隧道中线与施工中控制导轨的中线偏差不能超限，保证坚实平整的导轨基面。
（3）测量初始盾构机姿态。在测量初始盾构机姿态时重点测量盾构机刀盘中心三维坐标以及俯仰角、横摆角、扭转角等方面。
盾构机姿态的控制质量直接影响施工精度。若盾构机姿态得不到精确的及时的修正，轻则导致掘进的方向偏失，影响施工质量，重则造成事故，不可轻视。因此，需要严格的精准的及时的控制盾构机姿态，基本要求是：纵摆角应不大于10mm／m，横摆角应不大于10mm／m，扭转角不大于20mm／m。
目前盾构机姿态测量有人工测量和自动测量两种。人工测量人力需求量大，测量数据量多，工作量大，又因以人为主体，不可避免的出现测量精度低，误差大的问题。且测量时间周期长，无法做到及时更改修正姿态，造成工期的延误。而自动测量则可以实现实时的精确地数据测量，测量精度高，误差较小，全天候进行测量，得到数据时效性高，速度快，及时精确修正姿态，已经成为了目前的主流发展方向，在未来的应用前景广泛。
1.3 推进测量
当进入掘进过程中时，对盾构机的测量要求更高，数据时效性和精准性成为主要问题。目前主流的推进测量使用自动导向系统，该系统测量精确度高，数据时效性强，可最大限度保证盾构施工轴线准确性。其主要测量盾构机每环推进的三维姿态及已成型的管片姿态。自动导向系统可以实现大部分的调整要求，但是仍需对管片竣工进行测量。管片竣工主要需要三种测量数据。
（1）平面测量数据。在3m的铝合金刮尺中心贴反射片，并在刮尺中间固定一把水平尺，在所要测环的底部放置刮尺，注意保证刮尺水平放置，在井下控制导线点安装全站仪，最后测量这环的中心三维坐标，即可得到数据。
（2）高程测量数据。该测量需要得到管片底部和顶部的高程数据。可根据已得到的数据以及测尺反光镜片到隧道底部或中心的相对尺寸来计算得出管片底部和顶部的高程数据。
（3）管片测量数据。管片测量数据可直接用手持测距仪分别放在管片底部和腰侧来测量管片的横竖直径，注意需要测量多次，然后取平均值。
经过上述操作，可得到实际工程中的测量数据，用这些数据和设计数据进行对比，即可计算出成型管片和设计数据的误差和偏移量，从而对盾构机的姿态进行精确的实时的调整，保证掘进精度。
1.4 洞门测量
贯通施工阶段是整个工程阶段的后期，为保证盾构机准确出洞，在贯通前需要进行接收井洞门测量。为此我们需要精确测定洞门中心。
洞门圈中心坐标为： x0＝（xA＋xB）／2， y0＝（yA＋yB）／2
洞门圈中心高程为： H0＝（HC＋HD）／2
洞门中心测量是工程后阶段最重要的测量步骤，应当尽可能保证数据的准确性和精度，为此应采取各种措施减少测量中的误差。例如，使用对中标志，采取多次试验，根据每次试验的测量结果加权平均，避免误差过大的情况。并注意根据施工现场的具体情况，合理采取措施，灵活应用测量方法。在实践中，探求减少误差的合理方法。同时，定向边精度对于贯通测量精确度的影响极大，定向边精度每提升一点，都可以极大得提高贯通测量精度。
本文对于地铁区间隧道盾构法施工中的测量技术进行了简单的探讨。在几种主流的不同的地铁区间隧道施工方法中，盾构法对于机器和操作的要求非常高。这意味着施工人员需要熟练应用设备，对测量的基础专业知识掌握牢固，同时要求施工人员责任心强，对于测量保持着精益求精的态度，这些都是保证工程顺利完工的基础要素。应当注意的是，本文就常见的测量技术和注意要点进行了研究，在实际的工程操作中，应当注意因地制宜，根据不同的实际情况采用最适合实际情况的操作，避免机械化的模仿操作。
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中图分类号：U455
文献标识码：A
文章编号：2096－2339（2017）05－0173－02
作者简介：韩 昀（1983－），男，湖北钟祥人，硕士，工程师，主要从事工程测量、电力勘测工作。
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