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摘要：当随着城市建设的快速发展，我国在各大城市都开展了地铁建设，盾构法是地铁区间隧道施工中经常应用的工法工艺，盾构施工测量是保障地铁隧道贯通的关键之一。为了满足盾构掘进按设计要求贯通，就需要加强对地铁盾构控制测量技术的重视。
关键词：地铁盾构；控制测量；技术
1工程概况
苏胜路站～方洲公园站区间右线设计起讫里程：YDK33+989.800～YDK34+788.000，右线隧道全长798.200m；左线起讫里程：ZDK33+989.800～ZDK34+788.000，长链0.028m，左线隧道全长798.228m；区间左右线总长1596.428m。
本区间工程场地位于苏州园区，本区间线路从苏胜路站出发后，沿星塘街向北前进，过方洲路|、钟慧路后达到方洲公园站。左右线均采用盾构法施工，均从方洲公园站向苏胜路站推进，区间设一处联络通道及泵房。
本区间连接苏胜路站和方洲公园站，均为地下两层车站。区间隧道纵断面采用“V”型节能坡布置：线路出苏胜路站后为230米长25‰下坡，后转为280米长5.179‰（右线）/280.028米长5.178‰（左线）上坡，再接200米长25‰到达方洲公园站。联络通道兼废水泵房设置在线路纵坡最低点。各坡段两端分别设置R=3000m、R=5000m的竖曲线。
2控制测量技术
2.1导线控制网
按照监测单位移交的GPS导线点4个，经现场踏勘所有点位完好无损，通视情况良好，接桩后对既有点行复测，平面控制点复测采用附合导线形式，利用GPS点3G44、3G45、1G32、3G46进行加密测量，在方州公园站加密测量，FZ1，FZ2两个控制点。水平角测量4测回，半测回归零差＜6″，一测回内2c较差＜9″，同一方向值各测回较差＜6″。水平角左右角平均值之和与360°的较差小于4″；距离测量4测回，每测回测量4次，每次测量水平距离较差小于3mm。
2.1.1导线测量
导线测量采用徕卡“TCRA1201+”全站仪观测，水平角观测按左右角观测，在总测回数中以奇数测回和偶数测回（各为总测回数的一半）分别观测导线前进方向的左、右角。观测右角时仍以左角起始方向为准变换度盘位置。左角和右角分别取中数得Al和βr后，按Al＋βr-360°＝Ac所计算的Ac值（即测站圆周角闭合差），精密导线不应超过±4.0″。水平角观测共四个测回，水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。距离测量采用往返测测距观测四次，取平均值，并在现场进行温度、气压改正。
2.1.2控制点加密
中间需加设加密控制点点位，考虑到现场施工需要，计划做2个强制对中深基观测墩，方洲公园站南侧和北侧各做一个。现场踏勘选点时注意相邻导线点间通视良好；点位应选在土质坚实并便于保存、不易被破坏处；在点位上，视野应开阔，便于测绘周围的地物和地貌；加密导线点在测区内要布点均匀，控制整个测区；导线加密点的位置，画一张草图，并绘上点之计，便于查找；加密点与之间应相互通视、无遮挡物，埋设要牢固，不容易破坏；不要位于大功率固定机械设备旁，点位标识清楚便于识别。
2.1.3导线复测
对测监中心移交点的4个GPS导线点进行复测。每次测量通知监理单位旁站，采用附合导线方式从GPS导线点作为起始边，经过精密导线点和场区加密点，最后回到另外GPS导线点，并将计算结果上报测监中心，由测监中心对成果进行检查。
2.1.4成果处理
内业进行导线计算时，角度值取至0.1秒，长度和坐标取至0.1毫米。根据观测的转折角推算各边坐标方位角，根据各边的边长和方位角计算各边的坐标增量，根据各边的坐标增量推算各点的坐标，并采用导线3.0平差软件进行严密平差，由此推算出精密控制点和场区加密点的坐标。当场区内加密平面控制点，上次成果和本次成果较差超过16mm时，采用新值。未超过16mm时，采用上次成果值。
2.2高程控制网
根据监测单位高程控制点的移交，其中高程控制点3个，经现场踏勘所有点位完好无损，通视情况良好，接桩后对既有点位进行复测，高程控制点复测采用往返测闭合水准线路，利用水准点3Ⅱ47对水准点3Ⅱ49、3Ⅱ51进行复测。往测奇数站观测顺序为：后—前—前—后，偶数站为：前—后—后—前；返测奇数站观测顺序：前—后—后—前，偶数站为：后—前—前—后。视线长度≤50米，前后视距差≤1米，前后视距累计差小于等于3米。视线长度＞20米时，视线高度不小于0.5米，视线长度＜20米时，视线高度不小于0.3米，同一测站观测两次测量高差较差≥0.7毫米时，重测本测站。
2.2.1外业观测
高程系采用1985国家高程基准，对测监单位提供的精密水准点进行复测并与临近水准点进行联测，高程控制网考虑车站整体施工情况，在车站主体及附属结构旁并且在施工影响较小的地方布设，使用天宝DINI03精密水准仪和铟瓦尺，在提供的水准点之间加密水准网，布设成附合水准路线，闭合差≤±4mm（L为环线长度，以千米计），操作方法精度指标执行城市轨道交通一等水准点测量要求。加密测量过程严格按以下要求进行操作。
精密水准的观测方法如下：
往测奇数站上为：后——前——前——后
偶数站上为：前——后——后——前
返测奇数站上为：前——后——后——前
偶数站上为：后——前——前——后
2.2.2水准点加密
水准点的布设，应在搜集和了解有关资料的基础上，采用野外踏勘和图上设计相结合的方法反复进行，结合设计车站、附属结构的位置以及高程首级控制网点的位置制定出合理可行的方案。
（1）水准点的埋设选取在土质坚硬，便于长期保存和使用方便的地方，同时便于寻找、保存和引测，并按规范要求进行埋设。
（2）在每个车站附近设置2个以上水准点，加密平面控制点与加密高程点共用。形成起讫于高程首级控制网上的附合路线。
（3）点名统一编号，作好点之记以便于查找。
（4）引测的水准加密控制点，需经测监单位复核以确定是否能满足需求。水准加密桩的埋设采用现浇砼桩，桩顶埋设长度不小于30cm（底部带有弯头）刻有十字丝的钢筋，钢筋头高出砼顶面不大于1cm，做到标识清晰，易于保护。
2.2.3水准点复测
对第一次监测单位测移交点的3个精密水准点进行复测。每次联系测量，我项目部会通知监理单位进行旁站，对3个水准点进行联测，并对场区内加密水准点进行复测。将测量成果上报测监中心，由测监中心对成果进行计算复核，确定成果采用值。
2.2.4成果处理
采用经复测后精度满足要求的交桩水准控制点作为约束点，当高差闭合差满足要求后，使用天宝DINI03数据处理软件进行严密计算，推算出各水准点的高程，平差计算时高差中数取至0.1mm，高程成果保留到0.1mm。当复核场区加密水准点时，两次成果较差小于3mm，采用上次成果值。较差超过3mm小于5mm时，取上次成果和本次成果的平均值。当较差大于5mm时，采用本次新成果值。
接桩后，必须对交接桩进行保护，在使用之前，必须对所接桩点进行复测，复测情况及处理措施报告经监理、测监单位批准后上报业主审定。复测内外业及成果，须满足《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008。
2.3联系测量
地铁贯通测量中，定向精度对整个车站及行车线施工起着决定性的作用。要做好平面联系测量，首先需建立与地上、地下统一的控制系统，通过联系测量方法建立地面、地下统一的坐标系统，通过施工车站基坑由地面传递到隧道内，进一步求得井下导线起算边的坐标方位角及井下导线起始点的平面坐标。
采用两井定向法，将地面的坐标传递至井下，为区间隧道盾构机的掘进提供测量依据。联系测量成果的精度直接关系到隧道施工是否能按照设计位置准确就位，并且与隧道贯通误差的大小直接相关，是区间隧道施工控制测量的最重要的关键环节。
2.3.1坐标联系测量
1）联系测量中，定向精度对整个盾构区间施工起着决定性的作用。因此地上地下联系测量采用两井定向。
两井定向测量，主要是通过竖井将坐标方位从地面上的控制点传递到地下导线点上，以组成地下控制测量的起始基线边。两井定向法就是在两竖井中分别悬挂一根钢丝，挂10kg的重锤，利用地面上最近的导线点，采用导线测量测定两吊锤线的角度和距离。在井下，将已布设的始发基线边控制点与竖井中的吊锤线联测，即可将地面坐标系中的坐标与方位角传递到井下去，经计算求得地下导线各点的平面坐标与导线边的方位角。
2）进行联系测量时，为保证精度，要重复观测4个测回。各测回间观测值满足二等导线测量要求限差规定时，取各测回的平均值作为该次测量的最后成果。盾构法开挖时宜埋设稳定的强制对中。基线长度应大于60m，若车站条件允许最好大于100m。
2.3.2高程联系测量
（1）车站高程传递方法与做法
通过明挖基坑传递高程，将地面上水准点的高程传递到基坑底水准点，采用精密水准仪。经基坑向下传递高程采用悬吊钢尺（检定过），挂重锤10kg，基坑上下两台水准仪同时观测读数（见图1），读数时为减小读数误差对成果的影响，进行读数三次，每次错动3-5cm 以便检核；高程传递独立进行三次（三次置镜），当三次所测高差较差小于3mm 时取其均值作为该次高程传递的成果。所测成果经监理、测监单位复核后方可使用。
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图1高程传递示意图
（2）盾构区间高程联系测量
隧道内高程控制点（即高程联系测量控制点）为基础的加密控制测量，洞内水准测量按二等水准测量或不低于精密水准测量作业精度要求进行施测，水准线路往返较差、附合或闭合差为±8 。地下施工水准点宜每50m设置一个，地下施工控制水准点宜每200m设置一个。地下水准点可利用地下导线点，也可在隧道的边墙上单独设置控制水准点。地下控制水准点测量应在隧道贯通之前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。重复测量的高程控制点与原测点的高程较差小于5mm，并应采用逐次水准测量的加权平均值作为下次控制水准测量的起算值。地下控制水准测量的方法和精度要求同地面精密水准测量相同。
2.4地下控制测量
2.4.1地下导线控制测量
盾构区间控制测量是盾构施工中的重点，为保证测设精度定期与盾构井控制网联测，及时调整并更新坐标，在直线隧道掘进200m，曲线隧道掘进到直缓点时，必须布设施工控制导线。
地下平面控制网精度受隧道内光线黯淡、通视困难，以及气流和旁折光等因素的影响较大，对测角和测边精度影响甚大。地下控制网采用导线布设，其优点是：图形简单，测角少，量边精度高（用全站仪测角、量边），平差工作量小，精度较高。当导线采用等边直伸布设时，精度还可以提高。测角时，照准前后目标，望远镜可以不调焦或少调焦来提高测角精度。同时，导线点的减少，导致相应测角数的减少，最终导线控制精度显著提高。
地下导线的特点和布设方案：随着盾构区间的掘进，洞内导线是支导线，而且它不可能一次测完，一段距离后才可以增设一个新点，布设一个新点就需要进行测量。为了防止错误和提高支导线的精度，通常是每埋设一个新点后，都从车站内的控制点开始全面重复测量。复测可以发现已建成的隧道是否存在变形，点位是否被碰动过。为了增加检核条件和提高测角精度评定的可行性，区间内导线点以三角导线网的形式向前延伸，建立时导线点之间要通视良好，确保导线的精度。支导线要通过联系测量定期和地面控制网进行联测，保障其稳定、可靠。
（1）从隧道掘进起始点开始，直线隧道每掘进200m或曲线隧道每掘进100m时，布设地下平面控制点，并进行地下平面控制测量，隧道内控制点间平均边长宜为150m。曲线隧道控制点间距不小于60m。控制点应避开强光源、热源、淋水等地方，控制点间视线距隧道壁应大于0.5m。
（2）平面控制测量采用导线测量方法，导线测量使用I级全站仪施测，左右角各观测两测回，左右角平均值之和与360°的较差应小于4＂；边长往返测各两测回，往返平均值较差应小于4mm。测角中误差为±2.5＂，测距中误差为±4mm。
（3）点位埋设：在隧道区间导线点全部做成强制对中点，点位埋设在隧道的一侧不受运输车辆和施工的影响，保证点位的稳定性。沿隧道尽量布设成直伸形的支导线，导线转角接近180°。
（4）重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10 mm时，采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。
2.4.2地下高程控制测量
隧道内高程控制点（即高程联系测量控制点）为基础的加密控制测量，测量用DS3级水准仪测量，洞内水准测量按不低于精密水准测量作业精度要求进行施测，高程控制测量技术要求应符合精密水准技术要求。
地下高程测量包括地下控制水准测量和地下施工水准测量.地下高程测量采用二等水准测量方法，并起算于地下近井水准点。
地下隧道内的控制水准点每200m至少布设2点。地下施工水准测量二等水准测量方法采用DS1水准仪进行往返观测，其闭合差在± （L以Km计）之内。地下控制水准测量在隧道贯通前独立进行三次，并与地面向地下传递高程同步。重复测量的高程点与原测点的高程较差小于5mm，并采用逐次水准测量的加权平均值作为本次控制水准测量的起算值。地下控制水准测量的方法和精度要求同地面二等水准测量。地下控制水准测量，按地下施工控制水准测量技术要求进行作业。
结语
本文以盾构法地铁隧道施工为背景，围绕其中的测量控制技术展开探讨。车站模式、隧道区间模式均具有差异性，其对应的盾构控制测量技术也应作出改变，地铁区间隧道施工的难度较大，盾构法对工艺水平以及机械性能都提出较高的要求。工程实践中应充分遵循因地制宜的原则，有序完成测量控制工作，根据所得结果合理分析施工情况，以此为依据调整施工方法，从而推动盾构施工作业的有序开展，营造安全的施工环境，以更高效的方式创造高品质工程项目。
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