浅谈地铁盾构施工测量控制要点
盾构施工技术以其安全、高效、可穿越复杂地层的特点，在地铁、引水工程、地下综合管廊等工程中被广泛应用。与传统的施工方法相比，盾构法不仅安全、快速，而且不会对地面交通正常运行造成不良影响。盾构施工中所采用的有效合理的测量措施，是确保工程施工安全、高效的重要保障。
标签：盾构测量；陀螺定向；测量措施
引言
沈阳地铁十号线长青桥站至浑南大道站区间工程，设计右线起讫里程K22+603.804～K24+221.120，全长1617.316m；左线起讫里程K22+603.804～K24+221.120，长链2.033，左线全长1619.349m。盾构隧道需要穿越400m宽浑河，地质条件复杂，同时选用的无铰接泥水平衡盾构机是沈阳地铁十号线唯一泥水平衡盾构机，各种因素增加了本工程测量难度。本文主要以长青桥站至浑南大道站盾构区间工程为例，简要探讨盾构掘进过程中盾构测量控制要点。
1、控制测量
1.1地面控制测量
地面控制测量是建立合适的测量控制系统，提供可靠的地面控制点，为联系测量提供起算依据，同时作为竣工测量的起算数据。地面测量控制网的点位由甲方负责提供，定期对甲方提供的GPS控制点、精密导线点及高程点进行复测，建立地面导线控制网、地面高程控制网，精度符合要求后进行近井点控制测量。
1.2地下控制测量
盾构区间控制测量导线采用交叉双导线的形式布设，观测时采用交叉观测，通过多余观测相互检核。随着盾构的掘进布设控制点，控制延伸测量时，检核起算点稳定性后双支导线测设。高程测量采用二等水准测量，并起算于地下近井水准点。为方便施工每120m布设一个水准点，水准测量与传递高程测量同步进行，重复水准点测量高程较差应小于5mm，满足要求时取其平均值作为控制点成果。
本区间通过加测陀螺方位角提高控制网精度。选用陀螺经纬仪的标称精度不得低于15″，地面已知边陀螺观测站应稳定无干扰，通视良好的两个地面控制点作为校准方向。地下定向边陀螺观测时应停止施工关闭设备，定向边边长以150m 为宜，定向测量采用“地面已知边一地下定向边一地面已知边”的测量程序。陀螺方位角测量每次应测三测回，测回间陀螺方位角较差应小于20″，测定仪器常数时应进行子午线收敛角改正。测定的陀螺仪常数平均值的较差应小于15″，每次陀螺仪经纬仪定向应尽可能在当天完成。
2、联系测量
联系测量是为了确定地下始发边在地面坐标系统中的平面坐标和方位角。本工程区间全长大于1500m，根据现场情况采用两井定向，隧道掘进到约100m、300m、900m以及距贯通面100m～200m时进行联系测量。竖井中钢丝选用φ0.3mm钢丝，悬挂10kg重锤浸没在阻尼液中。通过加长钢丝距离、控制点选用强制对中墩，减小测量误差。每次联系測量独立进行三次，取三次平均值作为联系测量成果。高程传递测量采用悬挂钢尺法，将钢尺悬挂在支架上，钢尺上悬挂与钢尺检定时相同质量的重锤，地上、地下两台水准仪同时读数，同时地下近井高程点不少于2个。高程传递独立观测三测回，测回间变动仪器高并记录温度，三测回测得地上、地下水准点间的高差较差应小于3mm。内页处理时进行温度、尺长改正。使用近井定向边和地下近井高程点前，应对定向边之间和高程点之间进行检核，其不符值应分别小于12″和2mm。联系测量各次地下近井定向边方位角较差应小于16”，地下高程点高程较差应小于3mm，符合要求时，可取各次测量成果的平均值作为后续测量的起算数据指导隧道贯通。
3、盾构施工测量
3.1盾构机始发测量
盾构机始发测量包括洞门预埋钢环复测、始发架测量、反力架测量、盾构机初始姿态测量等。
3.1.1洞门钢环复测。洞门钢环的安装定位是在车站侧墙施工过程中进行的，安装过程中使用的车站底板控制点定位，同时受安装误差、后期变形等影响，需要进行洞门钢环复测。进行洞门钢环复测时，必须使用盾构始发边控制点，以此控制盾构机始发姿态和接收时盾构机的出洞姿态。
3.1.2始发架测量。主要控制导轨的中线和高程，本工程盾构机无铰接且盾构机始发后13.6m便进入R600右转曲线，且加固区长8m，考虑盾构机加固区不宜纠偏，盾构机盾尾隧道中线左偏20mm，以确保隧道成型质量。导轨前后高程与设计一致。
3.1.3反力架测量。反力架为盾构机推进提供反力，反力架的姿态直接影响盾构机始发阶段推进时的盾构姿态。反力架定位测量可使用全站仪进行测设，测设完成后应进行检查测量，主要做到反力架与负环管片接触的端面与盾构机始发轴线垂直。
3.1.4盾构机初始姿态测量。通过悬挂垂球法测出盾首盾尾坐标，盾构机顶盾首盾尾位置测出高程，计算出盾构机盾首、盾尾三维空间坐标，根据盾构机内对称点测量三维坐标计算旋转角。得到盾构机初始姿态水平偏航、垂直偏航、俯仰角、旋转角等盾构机初始姿态。同时在盾构机内布设13个标志点，点的分布均匀有纵深，在测量盾构机初始姿态同时对标志点进行数据采集。
3.2盾构机导向系统调试与掘进测量
力信导向系统（RMS-D）硬件主要是由徕卡TS15A全站仪、激光靶、工业电脑、控制盒、棱镜及电台等几部分组成，在盾构机上对硬件进行组装，通讯进行调试。安装全站仪吊篮，后视吊篮，测量出三维坐标。计算隧道设计中线的坐标、新建工程导入线路数据、盾构机零位数据输入（始发棱镜坐标、盾首盾尾坐标、倾斜仪数据）、学习测量后导向系统正常运行，按照导向系统显示参数进行推进。在盾构推进过程中可对各种参数进行查询和导出，定期对工程数据进行备份防止数据丢失。
3.3盾构机姿态人工复核测量
盾构机在掘进过程中，为了保证导向系统的稳定性和可靠性，在盾构机每掘进100m要进行盾构姿态人工检核。通过测设盾构机内安置的标志点三维坐标，运用盾构姿态计算软件，计算出盾构机姿态检核导向系统显示姿态。标志点测设最少三个，选点分布要广。
3.4盾构管片姿态测量
盾构管片姿态测量采用横尺法，计算出管片的水平偏差、垂直偏差。管片每天测量，每20环一个检验批上报监理。每次管片测量应重叠5环，防止管片浮动。试验段推进过程中收集盾构管片姿态与盾构机推进姿态数据，分析不同地质管片浮动情况。
结束语
本文从控制测量、联系测量和盾构施工测量等几个方面，介绍了地铁盾构区间施工各阶段的主要测量工作，并以联系测量、施工测量为重点，介绍了盾构测量的各项技术要求。通过施工测量的实践，本盾构区间高精度贯通，对其他地铁盾构测量工作有一定参考作用。
参考文献：
[1]边大勇.地铁盾构区间施工测量技术研究[J].测绘通报，2011（04）：55-59.
[2]方门福.地铁控制测量检测技术方法探讨[J].城市勘测，2014（4）：123-126.
