摘要：地铁工程的测量师建设和地下表面工程建筑的测量工作，主要是地下施工运营、地下勘察设计等各个阶段的测量工作。盾构隧道施工测量技术的任务就是在规定的时间之内和误差之内保证工程的正常进行，保证工程可以按照施工设计完成。本文将主要来讨论盾构法地铁隧道施工中的测量技术。
关键词：地铁；盾构施工；测量技术
地铁是一个综合体，地铁区间隧道距离长、前方设备多，隧道内通视条件差，这就给测量工作带来了一定的困难。建设一条高质量的地铁，是由多学科综合技术构成的，除了高标准的设计、先进的施工设备、工艺、材料外，主要还取决于施工的精度，因此采用合理有效的测量手段是盾构施工安全、优质、高效进行的重要保障。
1盾构隧道测量概述
地下工程测量是指建设和运营地表下面工程建筑物需要进行的测量工作，包括地下工程勘察设计、施工和运营各个阶段的测量工作。地下工程测量的任务是保证线状工程在规定误差范围内正确贯通，保证面状工程按设计要求竣工。采用盾构法隧道工程施工，测量工作需求如下：①地面控制方面的测量：建立地面上的平面模型，建立地面上的控制网；②联系测量方法：将地面上的X、Y、Z坐标、地面方向和高程传递到地面下，建立地面上和地面下一致的坐标系统；③地面下的控制测量方法：地面下以及高程控制；④隧道内部施工测量：考虑隧道的设计方案，从而放样。
2地铁施工中盾构技术
所谓“盾构”，是指配有护罩的一种专门用于隧道开挖的专用设备，工作原理是在盾构后面带有衬砌，利用它当做支撑点支撑整套设备前进，然后利用刀盘来将岩土切割，并将切割后的岩土碎屑排除，同时将衬砌拼装。所谓“盾构技术”是指用盾构设备的盾壳来支撑和保护隧洞，以防出现水侵和坍塌现象，将隧洞中的岩土切削，将管片安装后进行灌浆，保障隧洞洞身的质量。盾构法施工最早出现在欧洲，随后在美洲和日本发展较快，迄今为止已在世界各地得到广泛应用。
3导向系统的概述及应用
3.1VMT导向系统概述
在掘进隧道的过程中,为了避免隧道掘进机(TBM)发生意外的运动及方向的突然改变,必须对TBM的位置和DTA(隧道设计轴线)的相对位置关系进行持续地监控测量。这就是TBM采用“导向系统”（SLS）的原因。
3.2导向系统应用
盾构机的掘进时的姿态控制是通过全站仪的实时测设ELS的坐标，反算出盾构机盾首、盾尾的实际三维坐标，通过比较实测三维坐标与DTA三维坐标，从而得出盾构姿态参数。随着盾构机的往前推进，每隔规定的距离就必须进行激光站的移站。托架安装位置在隧道右侧顶部不受行车的影响和破坏的地方。安装时，用水平尺大致调平托架底板后，将其固定好，然后可以安装前视棱镜或仪器。
4竖井联系测量
对于盾构法隧道工程，联系测量是通过施工竖井将方位、坐标及高程从地面上的控制点传递到地下平面及地下水准控制点，从而确定地下控制测量的起算点。竖井定向的误差对隧道贯通有一定影响，其中坐标传递的误差将使地下导线的各点产生同一数值的位移，其对贯通的影响是一个常数；方向传递的误差，将使地下导线各边方向角转动一个误差值，它对贯通的影响将随着导线长度的增加而增大。
5地下控制测量
地下控制测量包括两个方面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是地下导线测量：隧道施工过程中所进行的地下导线测量最好采用双支导线的形式向前传递，在双支导线的前面连接起来，构成附合导线的形式，以便平定测量精度。洞内施工控制导线一般采用在管片最大跨度附近安装牵制对中托架，测量起来方便且提高对中精度，同时减小对洞内运输的影响。导线点应满足必要的精度与一定的密度，为了减少两者在布设时的矛盾，通常采用分级布设的方法布设施工导线和施工控制导线，由于刚成型隧道内管片浮动比较厉害，有必要加强对洞内导线点的经常复测。二是：在隧道贯通之前，地下水准路线均为支水准路线，因而需采用往返观测和多次观测的方法进行检核；隧道施工中，地下水准线路随盾构掘进而增长。为检查地下水准点的稳定性，应定对水准点进行复测，将所测得的高差成果进行分析比较。根据分析的结果，若水准标志无变，则取所有高差的平均值作为高差成果，若出现水准标志变动，则取最近一次测量成果。
6盾构姿态人工检测
在盾构施工的过程中，为了保证导向系统的正确性和可靠性，在盾构机掘进一定的长度或时间之后，应通过洞内的独立导线独立的检测盾构机的姿态，即进行盾构姿态的人工检测。为了更好的理解后面的内容，在介绍盾构姿态人工检测前，先简单介绍一下盾构施工中所用到的坐标系统。
6.1盾构施工坐标系统
盾构施工坐标系统包括两个方面：一是全球坐标系统，整个工地的测量都与这个坐标系统有关,工地负责将有关点的坐标(全球坐标系统)提供给VMT.这包括DTA的数据,激光站、后视靶的坐标数据。二是TBM坐标系，TBM坐标系是盾构机本身的一种局部坐标系统，它主要用来检测盾构机的姿态，也是三维坐标。
6.2盾构机参考点的布置
在进行盾构机组装时，VMT公司的测量工程师就已经在盾体上布置了盾构姿态测量的参考点(共21个)，并精确的测定了各参考点在TBM坐标系中的三维坐标。我们在进行盾构姿态的人工检测时，可以直接利用VMT公司提供的相关数据来进行计算。
6.3盾构机参考点的测量
盾构姿态人工检测的测站位置选在盾构机第一节台车的连接桥上,此处通视条件非常理想,而且很好架设全站仪。只要在连接桥上的中部焊上一个全站仪的连接螺栓就可以了。测量时，应根据现场条件尽量使所选参考点之间连线距离大一些，以保证计算时的精度，最好保证左、中、右各测量一两个点，这样就可以提高测量计算的精度。例如在我们在选择S245盾构机的参考点时，即是选择的1、10、21三点作为盾构姿态人工检测的参考点。
6.4盾构姿态的计算原理
盾构机作为一个近似的圆柱体，在开挖掘进过程中我们不能直接测量其刀盘的中心坐标，只能用间接法来推算出刀盘中心的坐标。此方法在外业作业时，只需测得任意三点的坐标，把实测的三点当成是公共点，利用COORD软件，可以方便快捷地推算出前后参考点的三维坐标，解算出前、后参考点的三维坐标后，与盾构机所在里程的线路设计坐标相比较。
结语
由于盾构机上的VMT导向系统必须有控制测量的支持才能运作，所以控制测量还是盾构隧道测量的基础。为了保证隧道的顺利贯通，我们首先要做好控制测量，然后就是保证导向系统的正常运行，定期对盾构姿态进行人工检测，保证导向系统的正确可靠。加强管环姿态检测，及时发现管环的位移趋势，防止管环安装侵限。地面控制测量是地下控制测量的基础，很好地进行地面控制测量是盾构法隧道施工测量工作中的重中之重。前期接受业主移交的少量控制点后，核实所给点位坐标并根据工程现场情况，合理的布置好现场控制点网，引进近井点，然后竖井联系测量将地面下的控制点与地面上的控制点的坐标系统一。
参考文献
[1]任晓军.关于无轨测量在地铁施工技术发展中的重要性分析[J].中国地铁金属结构，2013.
[2]符惠萍.地铁盾构区间侧穿建筑物施工控制技术[J].黑龙江科技信息，2013，33（10）.
论文作者:张怡
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/12
标签：盾构论文; 测量论文; 坐标论文; 隧道论文; 导线论文; 姿态论文; 地下论文; 《基层建设》2017年第27期论文;