地铁隧道盾构施工测量管理

地铁隧道盾构施工测量管理

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1.3.浙江华东测绘地理信息有限公司浙江杭州3100001；2.中国建筑第三工程局有限公司湖北武汉430064

摘要：在城市轨道交通建设中，盾构法由于施工自动化程度高、施工速度快、施工安全性好、对地面交通影响小、不受天气气候影响、产生的噪音及振动等环境危害较小等优点，已广泛应用于地铁隧道的施工中。施工测量贯穿盾构施工整个过程，发挥着重要的作用。本文主要对盾构施工过程中的测量工作管理方面进行分析和探讨。

关键词：城市轨道交通；盾构施工；测量管理；

1.盾构施工测量的重要性

近年来，全国各地主要城市都在大力发展建设城市轨道交通，相较于传统的明挖、暗挖法隧道施工，盾构技术因其机械自动化程度高、掘进速度快、施工作业安全性好、对地面交通影响小、不受天气气候影响、产生的噪音及振动等环境危害较小等优点，在城市地铁隧道建设过程中起到非常重要的作用。

随着盾构法施工的工地不断增多，与其相配套的工程测量技术也逐渐成熟，但由于测量从业人员的施工经验少、专业素养参差不齐，加上隧道作业环境复杂恶劣，测量误差控制严格等因素，部分工地出现了测量导向系统故障频发、盾构掘进姿态和管片姿态差、甚至隧道掘进偏差大等测量质量事故，造成了巨大的经济损失，也给施工单位带来了很多负面影响。因此加强对地铁盾构施工测量工作的管理是很有必要的。

2.盾构施工测量制度管理

为了使测量工作更好地服务于盾构施工，高可靠性、高精度地提供盾构掘进姿态、管片姿态测量数据，让盾构机沿着隧道设计的轴线精确掘进和顺利贯通，笔者将盾构施工涉及到的测量工作用ABC分类法分成三类，制定针对性的管理制度，分别实行重点管控、一般控制和灵活掌控。分类标准主要有两个：一是技术含量及重要性，二是可能造成的损害及经济损失。

表1盾构测量工作ABC分类

2.1A类测量工作管理

控制测量是所有测量工作的基础，要想保证盾构施工质量，就要努力做好控制测量。及联系测量的作用是将将地面坐标、方位角和高程传递到地下隧道中，建立起地面和地下统一的坐标系统。为了保障盾构机在地下沿着设计线路精确掘进，就要做好联系测量工作。鉴于以往的经验，除了要配备经验丰富的测量人员和高精度的测量仪器外，还应制定多级复核机制，例如“项目部测量组→后台公司精测队→业主第三方测量队”三级复核体系，通过换人复测来核对控制测量和联系测量成果，确保测量成果的可靠。

盾构设计轴线逐桩坐标（业内也称之“计划线”）计算及录入测量导向系统的正确与否，是决定盾构隧道能否顺利贯通的关键因素之一。根据笔者的统计，绝大部分计划线计算出错的原因主要有以下四种：①隧道中心线的平面偏移量输入错误（左-右+），经常发生隧道中心线向线路前进方向左侧偏移时漏了负号的情况；②竖向偏移量问题，标准段、过渡段、减震段；③断链问题，实际连续里程和断链后里程换算出错；④图纸问题，审图不仔细，图纸中存在前后矛盾的地方测量人员未发现。为了确保计划线计算正确，除了计算人员要细心严谨外，还应依靠测量三级复核机制，从制度上避免此类问题的发生。

图1盾构机导向系统组成示意图

盾构计划线计算好后，在用移动存储设备录入盾构机的测量导向系统的过程也是需要注意的地方。西南某市地铁1号线南延线的某盾构区间就曾发生过将错误的计划线文件录入导致盾构掘进偏差的重大测量事故。为预防这类事故的发生，笔者建议建立“双向确认”机制，即项目部测量组用空白U盘拷贝计算好的盾构机划线文件并录入测量导向系统中，完成录入确认部分，随即测量监理或后台公司精测队重新从测量导向系统中下载到另一个U盘中，再次计算复核，确保该计划线文件是正确的。

如图1所示，在盾构掘进过程中，测量自动导向系统的全站仪通常是架设在盾构台车操作室上方的管片吊篮上，后视棱镜则架设在盾构最后一节台车尾部的管片吊篮上，随着盾构机掘进和移动，全站仪与安装在盾体上的激光靶无法通视时，测量人员就需要进行搬站测量，将全站仪吊篮和后视棱镜吊篮向前挪动，重新设站和后视定向。

在搬站测量过程中，测量掘进方向不能出错，因为盾构机没有“倒挡”，万一盾构机掘进方向偏差过大，盾构机不能倒退回来重新调整好方向再往前掘进。因此测量人员必须认真负责，尽心尽力提高掘进方向精度。并且盾构机推偏后不能立刻进行“大动作大幅度”的纠偏，这样会造成管片拼装时错台，并影响后续设计院的调坡调线工作，导致地铁列车运行安全。因此，盾构机只能很缓慢地调整掘进方向，慢慢地纠偏。为保证测量精度，减少搬站累积误差，搬站测量与地下导线控制点的传递测量频次宜遵循“逢移必传”的原则，即每次搬站，导向系统吊篮的测站点与后视点，必须通过重新测量，从导线控制点获得坐标参数。若是搬站通视条件不好，可放宽至“隔一传一”，即每2次搬站时，导向系统吊篮的测站点与后视点，必须通过重新测量，从地下导线控制点获得准确的坐标参数。

2.2B类测量工作管理

始发前盾构机的初始位置和姿态对正确掘进影响较大，必须准确测定。对于具有导向系统的盾构机也应利用人工测量方法进行检核测量，自动导向系统与人工测量结果一致，才能进行掘进施工。测量人员通常是通过测量盾构机上的参考点（见图2和图3）来计算出盾构机的始发姿态参数。

盾构机姿态测量内容应包括平面偏差、高程偏差、俯仰角、方位角、滚转角及切口里程。应及时利用盾构机配置的测量导向系统或人工测量法对盾构机姿态进行测量，并应定期采用人工测量的方法对导向系统测定的盾构机姿态数据进行检核校正。应注意的是，当采用人工方法进行测量时，利用地下平面控制点和高程控制点测定盾构机参考点的三维坐标，不应少于3个，参考点间距离应尽量大，尽可能均匀分布，测量误差应在±3mm以内，以保证测量误差均匀分布。

盾构施工测量中，管片姿态测量是一项常规的工作，定期人工复测成型隧道的管片姿态，可以与测量导向系统数据进行检核比较，实现测量复核制度，还能反映地质因素对管片上浮的影响程度。因此，应安排专人及时测量当天掘进的管片姿态，认真分析管片偏差，若发生管片姿态超限，立即上报给盾构总工和盾构操作手，及时制定纠偏措施，避免停工、调坡调线等严重后果。

图3盾构始发姿态测量

2.3C类测量工作管理

盾构始发及接收前，必须对成型的洞门钢环位置进行实测（见图4），一般测量洞门的上、下、左、右四个特征点的三维坐标，计算出洞门钢环圆心坐标（见公式1），从而确定始发基座、始发反力架和接收基座的安放位置（见图5），此类工作属于常规的测量工作，较为简单，测量主管应灵活掌控。

3.盾构施工测量人员及仪器管理

盾构施工测量中，除了要制定良好的测量工作管理制度外，还应加强对测量人员和仪器设备的管理。

一名合格的盾构测量人员应具备吃苦耐劳、团结协作、工作严谨的精神品质，掌握良好的测量专业技能和知识。作为测量团队核心的测量主管除以上必备条件外，还应熟悉盾构测量导向系统的特点和工作原理，拥有丰富的盾构施工测量经验和团队建设能力，将测量成员的团队意识凝聚在一起，方可顺利完成盾构测量工作。此外，项目部或后台公司应定期组织测量人员参加盾构施工测量培训以掌握专业技能，项目未完工前不随意调动测量人员，减少人员的流动性。

测量仪器应设置专人进行保管，每月定期对仪器进行检校维护，认真填写仪器检校记录。在进行控制测量和联系测量前，应重新对测量仪器的i角及2C值、竖盘指标差等进行校核，避免因仪器精度问题导致测量结果不准而影响施工质量。此外，还应加强对新仪器、新设备、新方法的学习和掌握，提高工作效率。

结语

通过加强盾构施工测量的制度、人员、仪器等方面的管理，可以有效提升盾构施工测量的技术水平和管理水平，减少测量质量事故，保障盾构隧道工程质量。

参考文献

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作者简介

何浪泓（1988-），男，四川成都人，市政工程师，主要从事城市轨道交通测量、监控量测管理。