窄小豎井長(zhǎng)暗挖隧道施工測(cè)量線型控制研究

張 巍

西安市市政建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 陜西 西安 710054

一、工程概況

西安地鐵六號(hào)線TJSG-10標(biāo)包含一站倆區(qū)間，我單位承建的科技六路站（不含）～科技二路站（不含）區(qū)間，南起科技六路北側(cè)，沿高新路布設(shè)，北接科技二路車站。起點(diǎn)里程YCK25+559.301，終點(diǎn)里程YCK26+753.400，左線長(zhǎng)1195.913m、右線長(zhǎng)1195.066m。

該區(qū)間設(shè)計(jì)路線正 穿西安市地裂帶f6、f'6地裂縫，地裂縫段處的左線長(zhǎng)170.725m、右線長(zhǎng)163.248m按設(shè)計(jì)要求均采用暗挖隧道設(shè)防。暗挖豎井設(shè)置在東側(cè)的人行道地面停車場(chǎng)內(nèi)，由豎井經(jīng)過橫通道進(jìn)入正線開挖。

二、一井定向和陀螺定向精度分析

按照城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)定，暗挖隧道需采用聯(lián)系測(cè)量方法將地面導(dǎo)線及高程傳遞至地下，經(jīng)復(fù)核滿足規(guī)范要求才能利用控制測(cè)量成果指導(dǎo)開挖施工。通常情況下長(zhǎng)隧道采用倆井定向聯(lián)系測(cè)量方法保證控制網(wǎng)精度。由于兩鋼絲間距離增大，減少了投點(diǎn)誤差引起的投向誤差，有利于提高地下導(dǎo)線的精度。

本工程六二區(qū)間暗挖段地處高新技術(shù)開發(fā)區(qū)商業(yè)繁華地段，沿線交通組織非常困難，無(wú)法在高新路暗挖段路面進(jìn)行圍擋、鉆孔投點(diǎn)、懸掛鋼絲做倆井定向。豎井場(chǎng)內(nèi)開口只有6m×5m，有效測(cè)量空間僅僅2m×3m。在地下橫通道中利用間距如此近的三根鋼絲將地面導(dǎo)線方位傳遞到作業(yè)深度達(dá)33m、長(zhǎng)度達(dá)150m的暗挖隧道中，采用一井定向其投點(diǎn)投向誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范要求。因此考慮采用“一井定向+陀螺定向”的方法建立地下控制網(wǎng)。主要思路如下：

1、利用豎井做常規(guī)一井定向聯(lián)系測(cè)量。

2、對(duì)聯(lián)系測(cè)量的地下控制邊進(jìn)行陀螺方位校正。

① 在控制邊進(jìn)行3測(cè)回定向測(cè)量，標(biāo)定儀器常數(shù)；

② 在待定邊進(jìn)行3測(cè)回定向測(cè)量；待定向邊的陀螺方位角測(cè)量每次應(yīng)測(cè)三測(cè)回，測(cè)回間陀螺方位角較差應(yīng)小于20″。隧道貫通前同一定向邊陀螺方位角測(cè)量應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行三次，三次定向陀螺方位角較差應(yīng)小于12″，三次定向陀螺方位角平均值中誤差為±8″。

③ 返回原控制邊進(jìn)行3測(cè)回定向測(cè)量,以兩次控制邊測(cè)量結(jié)果檢驗(yàn)儀器的穩(wěn)定性和精度并最終確定儀器常數(shù)，確保陀螺定向成果準(zhǔn)確可靠。

3、一井定向聯(lián)系測(cè)量精度分析。

網(wǎng)型：聯(lián)系三角形

總點(diǎn)數(shù)：11 已知點(diǎn)數(shù)：2 觀測(cè)值總數(shù)：28 方向數(shù)：14 測(cè)邊數(shù)：14先驗(yàn)單位權(quán)中誤差：1.00 后驗(yàn)單位權(quán)中誤差：0.08

由精度評(píng)析可以看出，采用如此窄小的豎井進(jìn)行一井定向聯(lián)系測(cè)量，將地面導(dǎo)線傳遞至地下，坐標(biāo)點(diǎn)位誤差較大，邊長(zhǎng)方位中誤差及相對(duì)中誤差也較大，均不能滿足地下高精度控制網(wǎng)的需求，須對(duì)地下控制邊的方位重新進(jìn)行陀螺校正。

4、 陀螺定向精度分析。

① 地面首次標(biāo)定儀器常數(shù)，儀器常數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果如下：控制邊編號(hào)為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′32″、2 6 9°3 0′2 7″、2 6 9°3 0′2 5″；陀螺方位角均值為269°30′28″；任意兩邊互差依次為：5″、2″。

② 井下待測(cè)邊實(shí)測(cè)結(jié)果如下：待測(cè)邊編號(hào)為A8→A7，待測(cè)邊陀螺方位角分別為92°02′35″、92°02′35″、92°02′25″；陀螺方位角均值為92°02′31.67″；任意兩邊互差依次為：0″、10″。

③ 地面復(fù)測(cè)儀器常數(shù)：控制邊編號(hào)為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′30″、269°30′28″、269°30′27″；陀螺方位角均值為269°30′28.33″，任意兩邊互差依次為：2″、1″。

根據(jù)要求井下測(cè)量完畢后返回地面對(duì)常數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)并確定出儀器常數(shù)，復(fù)測(cè)結(jié)果如下：控制邊編號(hào)為FA10→FA09，陀螺方位角分別為：269°30′28″、269°30′28.33″；陀螺方位角均值為：269°30′28.17″；任意兩邊互差為：0.33″。

經(jīng)復(fù)測(cè)，兩次地面控制邊測(cè)量結(jié)果均值之差為0.33″，滿足陀螺定向限差要求。

由陀螺定向精度分析可以看出，控制邊陀螺方位角不受地形及外界因素影響，只與所在地經(jīng)緯度高度及地心引力有關(guān)，標(biāo)定的方位角滿足要求，補(bǔ)償子午線收斂角亦滿足規(guī)范要求。

最終采用經(jīng)陀螺方位校正的地下控制邊方位角及坐標(biāo)建立地下導(dǎo)線控制網(wǎng)。

三、暗挖隧道開挖線型的激光導(dǎo)向系統(tǒng)

由于暗挖隧道施工必須保證連續(xù)作業(yè)及時(shí)支護(hù)成型，井下人工測(cè)量控制實(shí)施存在以下特點(diǎn)：

1、在相對(duì)封閉的空間及惡劣的環(huán)境（灰塵厚、機(jī)械油煙大、能見度低、濕度溫度高）下，連續(xù)細(xì)部放樣及人工精密測(cè)量實(shí)施難度大；

2、CRD工法開挖的隧道，左右線八個(gè)導(dǎo)洞均無(wú)法通視，決定了人工控制測(cè)量必定耗時(shí)費(fèi)力，開挖線型控制利用傳統(tǒng)人機(jī)操作已不現(xiàn)實(shí)；

3、六二區(qū)間暗挖段隧道在平面上為緩和曲線設(shè)計(jì)，縱剖面上為豎曲線設(shè)計(jì)，隧道開挖線型的控制精度、斷面成型的超欠挖精度要求每榀拱架、每米成型隧道均要實(shí)時(shí)控制。

四、成型初支全斷面檢測(cè)

開挖一定距離后（每隔10m），對(duì)已成型的隧道斷面進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)結(jié)果掌握隧道超欠挖情況、線路中心線偏移情況及隧道線型控制狀況。根據(jù)成果調(diào)整激光指向儀參數(shù)，校正線型數(shù)據(jù)，保證隧道斷面滿足規(guī)范及竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)三方檢測(cè)，隧道斷面超欠挖滿足要求，開挖線型控制良好，隧道嚴(yán)格按照線路中心線走向開挖，滿足規(guī)范要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)本工程實(shí)際檢驗(yàn)，對(duì)于在窄小豎井長(zhǎng)隧道的開挖線型控制采用“一井定向+陀螺定向”方法進(jìn)行，由此方法得到的地下精密導(dǎo)線控制網(wǎng)，在隧道實(shí)際開挖中利用激光導(dǎo)向系統(tǒng)指導(dǎo)開挖，亦可獲得事半功倍的效果，實(shí)踐證明該套方法體系的準(zhǔn)確性和可行性。