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浅谈地铁盾构施工测量技术的控制重点及方法
序言
随着城市的快速发展，地铁成为越来越多城市居民出行的重要交通工具之一。截止2015年，全国有39个城市正在建设地铁。盾构法施工作为区间隧道施工的首要选择，具有对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等优点，同时盾构施工及贯通精度控制要求也极高，测量工作作为盾构施工的眼睛，显得尤为重要。现就地铁施工中遇到的实际情况，阐述一下盾构施工测量技术的控制重点及方法。
盾构施工测量控制重点
一、地面控制测量
在测区内，按测量任务所要求的精度，测定一系列控制点的平面位置和高程，建立起测量控制网，作为各种测量的基础，这种测量工作称为控制测量。控制网具有控制全局，限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。在工程开工之后，控制网复测是测量的首要任务，在施工过程当中，应定期对控制网进行复核，一般为半年一次，在关键工序施工前，必须加密复核次数，比如盾构机始发与接收等。
平面控制网宜分为2个等级，一等控制网宜采用GPS网，二等控制网宜采用导线网。高程控制网可采用水准测量方法一次布网。测量技术要求如下1.1、1.2、1.3表：
表1.1一等平面控制网（GPS）测量技术要求
平均边长
（km）
最弱点的点位中误差（mm）
相邻点的相对点位中误差（mm）
最弱边的相对中误差
与现有控制点的坐标较差（mm）
2
±12
±10
1/100000
≤50
表1.2二等平面控制网（导线）测量技术要求
平均
边长（m）
导线
长度（km）
每边测距中误差（mm）
测距相对中误差
测角中误差（〞）
测回数
方位角闭合差
（〞）
全长相对闭合差
相邻点的相对点位中误差（mm）
DJ1
DJ2
350
3～4
±4
1/60000
±2.5
4
6
1/35000
±8
表1.3高程控制网（水准）测量技术要求
每千米高差中数误差（mm）
路线
长度（km）
水准仪等级
水准尺
观测
次数
往返较差、附合或环线闭合差
偶然中误差
全中误差
与已知点联测
附合或环线
平地（mm）
山地
（mm）
±2
±4
2～4
DS1
钢尺或条码尺
往返各一次
往返各一次
在盾构始发和接收工作井间必须建立统一的施工控制测量系统，每个井口应布设不少于3个控制点。
二、联系测量
在地下工程中，为使地面与地下建立统一的坐标系统和高程基准，应通过平洞、斜井及竖井将地面的坐标系统及高程基准传递到地下，该项地下起始数据的传递工作称为联系测量。地铁施工中的联系测量一般通过盾构工作井把地面控制点坐标和高程引测至车站底板之上，从而建立起，地面与地下统一的坐标高程系统。坐标传递常采用的方法有联系三角形法（一井定向）、两井定向联系测量法、陀螺经纬仪和铅垂仪组合法、导线直接传递法、铅垂仪联系测量法等。高程传递常采用悬挂钢尺法、光电测距三角高程传递法进行传递。联系测量的精度直接影响到盾构机掘进方向的控制精度和隧道的整体偏差。
现就常用的联系三角形法（一井定向）、两井定向联系测量法、导线直接传递法、悬吊钢尺高程传递法和光电测距三角高程传递法进行具体介绍。
1、联系三角形法（一井定向）
在工作井较深的情况下，采用一个工作井吊两根钢丝，通过钢丝的坐标，反推两个未知的站点坐标，类似后方交会法。主要优点为大多数情况下，盾构机始发时，只有始发工作井施工完成，这种情况下，采用一井定向受空间影响较小，可操作性强。缺点为两根钢丝间距受工作井长宽影响，间距较小，坐标精度不高，不易作为隧道的控制基准导线，仅可满足盾构机始发或500米以下的短距离隧道。
如图2.1所示，已知G、G2两点坐标，即可通过测量G、G2与两根钢丝的夹角和G2分别至两根钢丝的距离，得出两根钢丝的坐标，可在钢丝上粘贴反射片进行测距。已知两根钢丝坐标即可在井下通过后视两根钢丝坐标，测得站点G3坐标，通过测量钢丝和G4之间的夹角和距离，即可得出G4点的坐标。G3、G4为井下固定点。
图2.1联系三角形法（一井定向）
2、两井定向联系测量
在工作井较深的情况下，采用车站两端两个工作井进行吊钢丝，每个工作井一根，通过测量两根钢丝的坐标，在地下采用无定向导线的形式进行测量，得出井下控制点坐标。主要优点为两钢丝间距较大，引测至井下控制点边长较长，方位角误差较小。通过多次复核对比数据，取坐标的平均值，可作为隧道的控制基准边。如图2.2所示，A-B-C-D-E-F-G为一条附合导线，各点坐标为已知，通过测量B-C-钢丝1之间的夹角和C-钢丝1的距离，即可得出钢丝1的坐标；通过测量D-E-钢丝2之间的夹角和E-钢丝2的距离，即可得出钢丝2的坐标。已知钢丝1和钢丝2的坐标，测量井下无定向导线钢丝1-K-H-钢丝2，通过计算则可得出K、H两点坐标，两点为井下固定点。
图2.2