1、精選優質文檔-傾情為你奉上地鐵隧道貫通測量林正慶  上海地鐵一號線縱貫市區，全長14.7km，是上海目前較大的市政施工項目之一。上海隧道一號線全線采用盾構機械施工，施工時要進行跟蹤測量，即貫通測量。隧道貫通測量精度指標有多種，其中橫向和豎向精度指標最為重要，是衡量隧道掘進的準確程度的標準。貫通測量指導盾構到達豎井預留門洞，要求準確貫通，因此貫通測量在盾構施工中起到很重要的作用。 地鐵隧道貫通測量的目的，是使盾構準確地沿著設計軸線開挖推進，并進入接收井的預留門洞。盾構機頭中心與預留門洞中心的偏差值稱為貫通誤差。預留門洞的大小，應該是盾構內徑、隧道內襯管徑厚度、施工誤差、測量誤差這四個方

2、面的總和。測量誤差如能達到設計所要求的±5cm，就能達到貫通測量規定的要求。但一般情況下，建設單位為了保證質量起見，對測量精度提出更高的要求。 上海地鐵一號線平面首級控制為四等空中導線，一般點位設置在區間隧道附近較穩定的高大建筑物上，觀測視線由空中傳遞，并采取強制歸心測角測距。高程控制點為二等幾何水準網進行聯測，點位遠離施工區，較穩定。地面坐標傳遞到進下隧道的方法，一般采用方向線法、投點法兩種；高程控制傳遞至井下采用鋼尺懸掛觀測法進行。 常熟路站至陜西南路站區間隧道工程，由于受施工現場條件的限制，采用常規的地面坐標傳遞到井下的方向線法和投點法已不能保證精度，而采用經緯儀加光電測距儀直

3、接進行傳遞，這是首次。1工程概況 地鐵一號線常熟路站至陜西南路站區間隧道工程全長742m，為上、下兩平行隧道，位于淮海中路下面。該區間隧道采用逆向施工技術進行掘進，先埋設地下管線，在隧道軸線上預留門洞，再進行路面鋪裝，而后進入地下施工。 兩車站各預留施工沉井，井口邊長僅8m，且偏離隧道軸線設置。沉井深15m，施工出土、進料都由井口通過。同時控制點受施工現場限制，控制點所在的建筑物在施工區沉井旁，建筑物沉降使控制點產生位移，由此給確保隧道貫通測量的精度帶來很大難度。 隧道貫通測量誤差，是指縱、橫向和豎向誤差。縱向誤差影響掘進長度，橫向、豎向誤差則影響貫通的準確性。2 橫向貫通測量 橫向貫通測量一

4、般包括：地面控制測量；豎井聯系測量；井下導線測量。如圖1，424甲控制點設置在常熟路附近建筑物上，距井口170m。423在瑞金路比較穩定的建筑物上，距井口約180m。這兩點是該地鐵區段上、下行線隧道貫通測量的起始點。               圖1 控制點分布圖2.1 誤差源 （1）424甲423方向與隧道軸線近似平行，故起始邊長度誤差對橫向貫通誤差的影響可忽略不計。423設置在穩固的建筑物上，點位誤差可不計。關鍵是424甲因施工現場條件限制，所在的建筑

5、物旁是正在施工的車站出入口沉井，建筑物的沉降可能產生控制點位移，控制點復位后的坐標與初始坐標點位誤差M1=±10mm。 （2）傳遞至沉井口控制點的點位中誤差 式中 ms=±12mm，m=±2.5，S=180m （3）井下導線實際為一支導線，其終點橫向點位中誤差為： 式中 m=±2.5，S=742mm，n=8 （4）進洞時的聯系測量，常規方向線法、投點法在施工現場不宜采用，故采用經緯儀配測距儀，使用直接傳遞法進行進洞聯系測量。建設單位要求測量貫通中誤差為： M橫=±25mm 偏差值分配： 聯系測量的允許測角中誤差： 式中S=742m。井口的聯系（

6、圖2）情況為             圖2 井口聯系測量 測角照準外面為長邊，進洞為短邊； 測站1至0號點垂直大于30度； 測站1至0號點傳遞距離方向大致垂直于隧道軸線，所產生距離誤差對橫向精度產生影響。 這三種因素使貫通精度銳減。2.2 針對誤差來源采取的對策 （1）各控制點均為強制歸心的金屬墩或磚砌標，井下導線點在隧道管片壁上雙層吊籃內設置，一層為觀測人員站，另一層為經緯儀設站，設站為強制歸心，以消除對點誤差。 （2）為了監測424甲控制點穩定性，并可恢復原有坐標值，同時

7、為保持與原地鐵控制點系統的連貫性，在遠離施工區較穩定的建筑物上設置504、425、431等三個控制點，與424甲點構成大地四邊形邊角控制網（圖1），按城市測量規范三等控制測量精度規格要求進行施測。施測中采用WILD T2經緯儀測角9測回，用DI2002紅外測距儀，標稱精度（1mm+ppm·D）作對向測距。 表1 網的精度和424甲坐標變化  日 期 測角中誤差（） 最弱邊相對中誤差 X（m） Y(m) 93.2.11 93.7.6 93.9.16 94.2.17 1.12 1

8、.13 1.54 0.72 1/36萬 1/28萬 1/20萬 1/38萬 27756.1981  .2000  .1983  .2112 12978.3654  .3848  .3919  .3776 控制點監測安排在盾構機掘進之前、盾構機出洞之前的井下導線最后一次施測之前以及洞門中心坐標施測之前進行。每次復測對504、425、431所構成的三角形外業成果進行分析比較，其固定角不超過±1.8，測距相對精度不超過1/8萬，則可用作嚴密的邊角網平差

9、推算424甲坐標。 表1可見，424甲受建筑物沉降影響，不穩定。X值最大變化1.31cm，Y值最大變化2.65cm，超過設計規定要求，每復測一次后采用復測的新坐標。 每次三角網復測，必須對網的另一端控制點423作定向聯測，測角9測回，對向測距。由表2分析，X最大差值為0.76cm，Y最大差值為1.7cm。經分析Y變化與測距有關，對424甲423兩點方向角影響在規定范圍之內，所以423點坐標全部采用初始觀測成果。  表2 423坐標變化  日 期 X（m） Y（m） 93.2.11 93.7.6 93.9.16 94

10、.2.17 28268.1386  .1441  .1366  .1442 14016.2564  .2407  .2520  .2392 （3）聯系測量中，經測試，覘牌與測站相距18m，覘牌中心與儀器中心有23秒偏差。為此，專門加工一種特制覘牌，經檢定證明，特制覘牌中心與儀器中心一致。另外，經緯儀基座圓水泡置平精度不能確保照準覘標垂直性，添置了附有長水泡的基座架頭，使垂直精度得到保證。 聯系測量中，井口測站至井底測站的垂直角大于30°，經緯儀的旋轉軸不垂直而產生的水平角誤差，可采用長水泡讀數，計算后進行

11、角度改正。由于現場條件限制，操作不便，為此在現場進行模擬試驗，結果證明，經過附件配置后的這架經緯儀垂直軸垂直關系符合要求，能滿足地鐵隧道貫通測量精度。 聯系測量中，長、短距離的目標照準之比約10：1，采用同一方向正倒鏡觀測法觀測聯系方向，以減少調焦誤差對水平角觀測的影響。 聯系測量中，測站-1至0#點的距離傳遞使用標稱精度為（1mm+1ppm·D）紅外測距儀，減少了因測距誤差而引起橫向誤差增大。 （4）井下導線點是固定在管片頂部雙層吊籃按四等導線要求進行測量。優點是精度能保證，點位不受損壞，掘進施工互不干擾。控制點距離按平曲線半徑和豎曲線的坡度而定，一般為100m左右。為確保精度，該

12、支導線采用雙導線或閉合復測法檢查，新吊籃坐標引測，也可采用比較穩定的后兩吊籃幾次坐標平均值，作為起始坐標或起始方位。井下導線可隔站觀測，增大導線邊長，減少測站數，提高精度。 隧道貫通橫向誤差，主要根據坐標值變化大小，針對各類誤差來源，采取各種對策，取得成效。從上、下行線導線成果數據表分析，經幾次重復施測，上行線同一點X坐標值最大誤差為1.65cm，下行線同一點X坐標值最大誤差為2.66cm，保證了貫通精度。為盾構機的正確推進提供了基礎保證。3 豎向貫通測量 在每一地鐵車站附近都設有地鐵二等水準點，按二等精密水準測量要求，引測高程至沉井口臨時點上。地面高程傳遞至井底，采用懸掛鋼尺法（經鑒定后的鋼

13、尺）傳遞至井底兩固定點上，隧道內高程點間距一般在100m以內，按三等水準要求施測。 誤差分析及閉合差分配： （1）地面兩固定水準點間允許誤差 （R按1km計算） （2）固定水準點分別引測高程至兩井口臨時點的允許誤差 （R按500m計算） （3）隧道內三等水準偶然中誤差 （R按1km計算） （4）建設單位要求豎向貫通測量誤差 （5）地面高程傳遞至井底高差中誤差為 因高程傳遞兩井分別進行，則單井高程傳遞為 由于采用懸掛鋼尺法高程傳遞，其中誤差不超過±3mm，所以豎向貫通測量精度容易達到。4 盾構機控制量 地鐵隧道貫通精度包括三維控制測量以及盾構機施工三維控制測量。前者控制測量是基礎，其精

14、度直接影響貫通；后者控制測量是依據前者的三維控制坐標，指導控制盾構機按投計軸線掘進，保證隧道管片安裝精度。兩者相互依存，是貫通精度的保證。 盾構機在推進過程中，測量人員首要任務是牢牢地掌握盾構機方向，讓盾構機沿著設計里程、軸線、高程掘進，并正確進入接收井口的預留門洞。 盾構機在推進過程中，應考慮因旋轉對水平偏差的影響，使盾構中心軸線與理論軸線相互一致。盾構機每向前行經的距離全靠千斤頂伸出的行程量。對于直線段和曲線路徑都要導出公式，改正盾構機切口和尾部對理論軸線行徑的改正數，因此對盾構機控制測量必須采取以下方法和措施：在盾構機頂部中心軸線上，固定一水平前尺和水平后尺，并量取距離（圖3），以控制盾

15、構橫向偏差。 2.472 1.540 2.538 切 前 后 盾 口 尾   圖3 盾構機頂部測尺布置 盾構推進方向中心軸左方水平尺刻劃為紅色，右方刻劃黑色注記。經緯儀拔角指向水平紅色，讀數為“+”，黑色讀數為“”。 （2）在水平后尺中心固定一根水準尺，尺底指向盾構中心3.13m處引測中心高程。 （3）在質構旁腔內懸掛1m長的垂球，指向刻劃為1cm×1.74cm的坡度板。縱向刻劃每隔1cm計算切口和盾尾高程；橫向刻劃1.74cm表示1度，計算盾構轉角改正數。以上數據根據幾何原理，導出下列計算公式： （1）平面部分 轉角改正  為轉角，右轉為負號，左轉為正號。 設計軸線與推進軸線不平行偏差計算： 切口差：1.605×讀數差 尾部差： 2.648×讀數差 （2）高程部分 令坡度為I，與設計值差為： 切口=i×4.012；