地铁盾构隧道贯通测量误差分析与控制方法

发表时间：2020-06-12T09:00:14.391Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年5期 作者： 赵峰

[导读] 随着我国现阶段城市化进程的加快，许多大中城市都在进行地铁的建设，在地铁盾构隧道施工中，做好贯通测量误差的分析和控制，对隧道施工按照设计标准实现贯通至关重要。本文结合广州地铁十八号线某盾构隧道贯通实例，通过对贯通测量误差分析，论述采用的测量控制方法能有效的保证贯通精度。赵峰

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摘要：随着我国现阶段城市化进程的加快，许多大中城市都在进行地铁的建设，在地铁盾构隧道施工中，做好贯通测量误差的分析和控制，对隧道施工按照设计标准实现贯通至关重要。本文结合广州地铁十八号线某盾构隧道贯通实例，通过对贯通测量误差分析，论述采用的测量控制方法能有效的保证贯通精度。 关键词：盾构隧道、测量误差、贯通精度 引言

在地铁工程建设施工中，盾构法施工已成为地铁隧道的主要的施工方式，为确保隧道的精准贯通，需通过对贯通测量误差进行分析，在测量各环节找到控制测量误差的方法，在工程实践中总结经验，从而达到减小隧道贯通误差、提高隧道贯通质量的目的。 1 测量误差的来源分析与控制方法 1.1 测量误差的来源分析

在地铁盾构隧道施工中，地面控制测量、竖井联系测量、地下控制测量误差积累，使得施工中线在贯通面上因未准确接通而产生的偏差称之为贯通误差。隧道中常将其分解为三个分量：①纵向贯通误差，为沿隧道施工中线方向上的长度贯通偏差，是贯通误差在施工中线方向上的投影；②横向贯通误差，为沿垂直于隧道施工中线的水平方向贯通偏差，是贯通误差在垂直于隧道施工中线的水平方向上的投影；③竖向贯通误差（高程贯通误差），为沿垂直于隧道施工中线的竖直方向贯通偏差，是贯通误差在垂直于隧道施工中线的竖直方向上的投影。横向贯通误差将使隧道施工中线产生左或右的偏差，而竖向贯通误差将使隧道的坡度产生偏差，这两项也是影响隧道贯通质量和精度的关键因素，在施工中需要重点关注和把控。 1.2 测量误差的控制方法

在盾构隧道施工测量中，常因隧道较长和受测量偏差的影响，控制贯通测量误差的难度也相应增大，不容易达到设定的目标和国家要求的标准。因此需要测量人员在实际的测量过程中，严格控制近井导线测量，采用多种手段联合测量并互相校验，尽量采用多次独立联系测量提高精准度，采取一定的措施提高地下导线的精度，比如：①固定基线边，通过每次联系测量复核基线边的方位角；②将地下控制网布设成双支导线，双导线前后点错位相连形成交叉导线网，主导线采用布设于侧墙上的强制观测装置，辅导线采用埋设地面不锈钢测量观测标形式，控制导线边长；③在挖掘的不同阶段加测陀螺定向边来进行方向校核；④在施工条件允许的情况下，较长隧道可在贯通前300m左右采用钻孔投测坐标点方式，进行大两井定向。 2 实践应用 2.1 工程概况

广州地铁十八号线某盾构隧道区间左线长2862.5m，始发井的中间风井长度仅为140米，线路平面含1段直线和1段缓和曲线，线路纵断面含3个竖曲线。 2.2 实施方法

根据《城市轨道交通工程测量规范》GB/T50308-2017规定，盾构隧道横向贯通测量中误差不应超过±50mm，贯通测量限差应小于100mm；高程贯通测量中误差不应超过±25mm，贯通测量限差应小于50mm。 1）地面控制测量

平面控制测量以精密导线点J103、J105和加密平面控制点Ⅳ1、Ⅳ2为起算点，经近井点JJD1、JJD2组成附合导线。每次联系测量前，对J103-J105和Ⅳ1-Ⅳ2的边长进行复核，边长比例误差限差需满足1/80000；外业观测采用徕卡TS60全站仪（标称精度：0.5″，

0.6mm+1.0ppm），水平角观测四测回，往返测距各两测回，内业采用科傻控制网平差软件处理观测数据，附合导线角度闭合差限差满足±10.0″最弱导线全长相对闭合差限差满足1/35000。；

高程控制测量以二等水准控制点Ⅱ地18-26、Ⅱ地18-27、Ⅱ地18-28作为起算点，经近井点JJD组成附合水准路线。每次联系测量前，对3个水准控制点进行复核，外业观测采用天宝DINI03电子水准仪（标称精度：0.3mm/km），按二等水准测量要求进行往返观测，内业采用科傻控制网平差软件处理观测数据，高差限差满足±3.0mm。 2）竖井联系测量

根据HP4中间风井结构尺寸，盾构始发基线及后续联系测量采用两井定向方法。两井定向联系测量的方法（如图1所示），两钢丝间距离可大于80米。

图1：两井定向示意图

在进行联系测量中用钢丝代替投点时，所用钢丝、重锤必须满足规范要求，且需根据现场实际情况综合考虑竖井深度等因素，钢丝应尽可能细，重锤应尽可能重，并须将重锤浸没在阻尼液中。

通过近井点JJD1、JJD2分别测定两纲丝坐标。井下连接则通过导线测量将定向水平的两锤球线连接起来。

由于每个井筒内只投一个点，不能直接推算井下导线边的方位角。因此，首先采用假定坐标系统，然后经过换算求得与地面坐标系统一致的方位角。

根据地面导线计算A、B 点坐标，通过坐标反算原理求出两锤球线连线在地面坐标系统中的方位角、边长；

图2：高程联系测量示意图

采用在竖井内悬吊钢尺的方法进行高程传递时，地上和地下安置的两台水准仪应同时读数，每次独立观测三测回，每测回变动仪器高度，三测回得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm，并在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤，且重锤需浸在油桶里，三测回测定的高差进行温度、尺长修正。 3）地下控制测量

盾构隧道测量重点及难点主要是长大隧道独头掘进贯通误差的控制，针对长大隧道贯通误差容易超限的问题，首先在中间风井底板上选取固定的基线边JZ1-JZ3，地下控制网布设成双支导线，双导线前后点错位相连形成交叉导线网。主导线采用布设于侧墙上的强制观测装置，辅导线采用埋设地面不锈钢测量观测标形式，控制导线边长通常在120～250m之间，同时应考虑前后相邻边长不要相关过大，以减少测量过程中的调焦误差影响。具体如下图所示：

图4：贯通测量示意图 3 结论

通过对测量误差的来源分析，并采用有效的控制方法，本工程隧道实例的最终贯通精度为横向贯通误差13.1mm，纵向贯通误差

11.8mm，高程贯通误差3.9mm，均较大程度满足了规范要求。说明从地面控制测量、竖井联系测量、地下控制测量等环节采取科学的测量方法和手段，可以有效的控制贯通测量误差。 参考文献

[1]城市轨道交通工程测量规范[S]. GB/T50308-2017.

[2]地铁盾构隧道贯通测量误差的控制与实施[J]. 刘鹏程，戴建清.城市勘测.2015（4）. [3]深度探讨地铁盾构隧道贯通测量技术[J].高军虎.科技创新导报，2018（8）. [4]地铁隧道轴线贯通测量技术改进及效果分析[J].卢德基.测绘标准化，2017（4）. [5]地铁盾构隧道贯通测量误差控制研究分析[J].金静辉，刘希德. 基层建设.2018（22）.