盾构法地铁隧道施工测量误差控制技术措施和方法

盾构法地铁隧道施工测量误差控制技术措施和方法

张晓锋

中国水利水电第一工程局有限公司  吉林省长春市  130000

摘要：现代社会地铁隧道施工过程中经常会使用盾构法，但实际应用期间受到多种外界因素的影响，导致盾构机与隧道衬砌轴线出现偏差，若偏差值超出可控范围，将会为隧道后期施工以及地铁运行留下安全隐患。针对此，本文将对盾构法施工状态下地铁隧道施工测量误差控制技术进行深入分析，降低实际测量误差，确保地铁隧道施工能够安全顺利展开。

关键词：盾构法地铁隧道施工；测量误差；控制技术；措施与方法

前言：盾构机是一种地下掘进机，常用于地铁隧道工程施工过程中，基于其可移动的钢制外壳，隧道开挖施工的同时，还能进行支护、衬砌等多个工序的施工作业，对施工效率有大幅度的提升作用，可充分保障隧道工程施工的安全性，有效防止隧道内壁发生脱落或坍塌等危害。但这一施工方法受其本身工艺的局限性较大，开挖施工期间必然会发生一定程度的横向贯通误差，例如，开挖准备工作中，起始方位角的测定出现一定偏差，最终引发隧道横向偏差，随着隧道开挖长度的增加，偏差也会越发严重，与其他测量误差情况相互结合，产生横向贯通误差。因此施工人员必须加强对施工测量误差的重视，以免留下安全隐患。

1.地面施工测量误差控制措施

第一，在测量起始控制点时，可利用强制对中标志缓解测量仪器导致的误差。

第二，应用卫星定位控制网，并将相互独立的基线共同组成一定数量的异步环，为卫星定位控制网增强精度与可靠性提供技术支撑。

第三，施工人员需要保障现场导线布设形式的科学性，可结合实际地质情况，运用附合导线或闭合导线等形式进行布设。

第四，保障现场布设附合导线边数与边长的合理性，边数不超过12条为佳，边长需要控制在100米以上，提升其边数与边长控制力度最大化的降低测量角误差。

第五，减少一定数量的控制点个数，增加每个控制点的间距，也能实现导线精度的提升[1]。

2.联系测量误差控制措施

联系测量环节是地铁隧道掘进施工主要环节，实际施工期间，测量单位、施工单位以及总承包单位分别利用两井定向、一井定向、导线直接传递等方式进行测量，控制盾构掘进机进行作业。掘进施工期间，除洞口周边控制点外，所有联系测量点都是相同的洞内控制点。掘进长度超过800米时，需要使用陀螺定向法对掘进一侧控制边的方位进行测量，不同单位使用不同的测量，对比不同方式下的方位角测量结果，掌握控制点位误差情况以及施工情况。

通过对比分析数据可知，同一控制边与控制点使用一井定向与导线直接传递法的测量精度更高，与陀螺定位法测量结果基本相同，且有着更强的稳定性；但是两井定向测量结果的差距较大，整体测量环节稳定性较差。

通过多次工程实践并总结前人经验可知，两井定向法的测量精会被钢丝间距等外界因素限制，例如，钢丝间距越大，测量误差将会越小；反之将会出现较为严重的测量误差。根据多次试验分析，将钢丝间距控制在60米时，能够最大化保障测量精度，测量误差符合规定误差范围，并且不会长时间占用井筒，在此条件下可优先选择两井定向法。

3.地下测量误差控制措施技术

地下导线主要是支导线，为盾构机的前进指导方向，因此严格要求导线布设的精准度。

第一，盾构掘进施工期间，充分遵守使用便捷性、保护性、稳定性与可靠性原则，需要将控制点设置在管片结构侧壁，并设置强制归心仪器观测装置[2]。

第二，为防止旁折光测角精度发生测量偏差，需要将视线与隧道的间距控制在0.5米以上。

第三，为减轻对中误差现象，可以使用三联脚架法观测单向贯通距离相对较长的盾构隧道。

第四，通常隧道施工期间会产生大量的粉尘、烟雾等，此时可使用鼓风机等措施改善隧道内部测量环境。

第五，为确保隧道贯通的准确性，正式贯通之前，即指距离贯通面100米范围时，需要控制下述几点：首先，重新测量起始端与接收端地面控制网，保障测量的有效性。其次，复核联系测量点与地下控制点位。最后，复核盾构接端钢环的安装情况，确保掘进面与接收端向相对关系的稳定性。

第六，若盾构隧道单向掘进长度超过1千米，则需要在洞内布设双导向，构成多边形的闭环导线，每个闭合导线通常由4—6条边构成。

第七，施工控制导线通常沿隧道掘进方向伸展，地下导线依照等边直伸的形式进行布设，直线段边长平均为150米，曲线段边长必须超过60米，尽量将导线按照要素点进行埋设[3]。

4.盾构隧道掘进轴线测量偏差控制措施

长隧道与曲线隧道施工期间，必须严格保障盾构机按照设计轴线进行掘进与贯通作业。盾构机掘进期间必须重点控制隧道中心与设计中线的偏差，一般而言，盾构掘进隧道轴线平面和高程的允许偏差在50毫米内，一旦高出这一标准必须立即启动预警机制，若偏差大于100毫米则需立即停止施工并重新制定掘进方案。为充分保障掘进施工的精准性，可通过盾构机导向系统、人工测量盾构机姿态以及人工测量成型管片姿态进行合理的控制。主要控制措施如下：

第一，正式开始盾构掘进作业之前，保障始发架与反力架安装的稳定性，安装位置满足设计要求。盾构机始发时经常发生栽头等问题，因此可结合工程地质条件适当提升盾构机始发基座。一般情况下，盾构始发基座头部需要放在高出设计轴线坡度2%的倾斜角上，盾构设备前端中心高度较隧道中心高度高出20毫米。

第二，多次符合盾构隧道设计中心与盾构机运行参数，充分保障各处参数的准确性，重点关注曲线段中心线与设计路线中心线的区别。

第三，盾构机作业期间，保障掘进轴线偏差的准确性，确定轴线偏差的控制值，并建立相应的预警机制[4]。

第四，盾构自动导向系统能够实时提供盾构轴线与隧道设计轴线之间的偏差，并建立相应的远程测量监控系统，保障盾构机前进数据的准确性。

第五，若隧道轴线偏差超过可控范围时需要进行纠偏处理，此时需要制定专门的纠偏方案，增加纠偏次数，减小纠偏距离，防止出现更加严重的误差，每环管片脱出盾尾后都需要及时进行复测，保障盾构机导向系统数据的真实性与准确性。

结束语：采用盾构法进行地铁隧道施工效率较高且成本低，安全可靠性较强，因此这项技术被广泛应用于地铁建设过程中，但受其一次性成型的原因限制，对各项测量环节的要求相对较高。现场施工人员必须严格关注各环节测量误差的控制，确保盾构隧道依照设计位置进行敷设，保障城市轨道交通运行的安全性。

参考文献：[1]肖亮.城市地铁联络通道盾构法建造关键技术及应用[J].石油化工建设,2022,44(01):139-142.

[2]余良碧.盾构法隧道施工技术质量管控[J].建筑技术开发,2021,48(24):81-83.

[3]李书映,刘量.微型盾构施工测量控制技术[J].铁道建筑技术,2017(08):88-92+96.

[4]贺泊宁. 隧道掘进机自动导向系统的开发与应用[D].中南大学,2013.