重慶輕軌大坪車站隧道測量施工技術(shù)

1、重慶輕軌大坪車站隧道測量施工技術(shù)王玨（五公司）【摘 要】重慶輕軌大坪車站隧道是輕軌工程的難點，集超淺埋、特大跨、特大斷面、高邊墻、結(jié)構(gòu)扁平的特點，施工難度大，測量要求精度高，是隧道施工的典型案例。 【關(guān)鍵詞】隧道控制 大斷面 施工量測1 工程概況大坪隧道段里程為DK6+900DK8+500，起于佛圖關(guān)公園內(nèi)，止于馬家堡。大坪區(qū)間隧道起訖里程為DK7+157DK7+609.7，全長452.7m。圍巖類別進口段30m為、類，其余地段為類，隧道涌水量129 m3/d,為基巖裂隙水。從進口方向依次設(shè)有雙線、風(fēng)機安裝段及風(fēng)機安裝漸變段、左右單線、待備線雙線、道岔區(qū)段，區(qū)間隧道(包含出碴支洞)共設(shè)有9種斷

2、面形式，其中最小開挖跨度4.5m，最大開挖跨度(道岔區(qū)與明挖車站接口段)27.2 m,開挖斷面340.3m2。車站暗挖段全長81.3m，車站隧道覆蓋層厚425m，其中DK7+658.2DK+701.00段覆蓋層厚10m,為類圍巖，洞跨比為0.150.5。車站隧道與明挖車站接口段底部開挖寬度為22.68m，隧道開挖高度為20.6m，拱部開挖寬度為26.3m，最大開挖面積為 430m2.，共設(shè)有9種斷面形式，各種斷面交錯分布轉(zhuǎn)換頻繁，多次變截面。 2 測量方案根據(jù)本工程特點，組織具有豐富現(xiàn)場施工經(jīng)驗的技術(shù)人員和測量工程師、測量技工上場進行控制測量、日常施工測量，并配備性能穩(wěn)定、精度滿足本工程需求的

3、整套測量儀器，本著嚴謹、求精的科學(xué)態(tài)度，圓滿完成該工程的測量任務(wù)。21測量依據(jù)根據(jù)國標GB50026-93工程測量規(guī)范、GB50308-1999地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范，及行業(yè)標準CJJ8-99城市測量規(guī)范、重慶市輕軌交通總公司2000240號文關(guān)于頒布重慶輕軌較新線一期工程施工測量技術(shù)管理規(guī)定（試行稿）的通知和設(shè)計平面圖、交樁表。將對該隧道進行洞外導(dǎo)線、水準點復(fù)測；以及洞口投點洞內(nèi)中線、高程的控制測量；施工測量和竣工測量。投 入 的 測 量 設(shè) 備 表序 號儀器名稱規(guī)格型號單 位數(shù) 量備 注1全站儀TC702套12 2+2PPm2拓普康全站儀GTS-602臺12+2ppm3水準儀C30

4、臺21.5mm/km4隧道限界檢測儀BJSD-2套1±1mm2.2洞外控制測量2.2.1洞外平面控制測量根據(jù)業(yè)主和設(shè)計院提供的控制樁表、隧道平面布置圖、洞口布置圖，經(jīng)過實地踏勘，布設(shè)平面四等導(dǎo)線網(wǎng)，選擇通視良好、堅實穩(wěn)定的地方埋設(shè)控制樁?？刂凭W(wǎng)的布設(shè)嚴格按GB50026-93工程測量規(guī)范的要求和技術(shù)標準進行，并盡量沿主洞軸線方向布置。外業(yè)施測中，采用徠卡TC702全站儀進行觀測，選擇最有利的觀測時間，水平角觀測采用方向觀測法六測回，當只有兩個方向時，奇測回觀測左角，偶測回觀測右角，觀測右角時，仍以左角起始方向為準換配度盤位置，左右角中數(shù)之和與360°較差不得大于5，方向觀測

5、時各項限差必須滿足GB50026-93工程測量規(guī)范的標準要求。距離采用對向觀測四測回，在測量前后，測定溫度和氣壓。經(jīng)過儀器加、乘常數(shù)和氣象、傾斜改正化算成水平距高，最后歸算到隧道平均高程面上，使洞外和洞內(nèi)的長度計算在同一高程面上進行，歸算到隧道平均高程面上的長度按下式計算：L0=L1+（H0-H）/R式中：L邊長測量的最后水平距離（m）H0-隧道平均高程（m）H-測邊高程（m）R-地球曲率半徑（R=6371km）外業(yè)資料必須做到記錄清晰、計算準確、復(fù)核無誤。經(jīng)內(nèi)業(yè)整理，采用人機對算進行內(nèi)業(yè)平差計算，當處理后的平差成果、各項限差都符合GB50026-93工程測量規(guī)范的精度要求時，及時將測量成果上

6、報業(yè)主和測量監(jiān)理工程師。2.2.2洞外高程控制測量以業(yè)主、設(shè)計院提供的水準基點為依據(jù)布設(shè)符合本隧道技術(shù)標準要求的高程控制網(wǎng)和施工用水準點，其施測方法采用光電三角高程雙置鏡法，使用徠卡TC702正倒鏡往返觀測各兩測回，對向觀測高程較差應(yīng)小于20±D（D為電磁波測距邊長以KM計）。觀測前后各量一次儀器高和覘標高，其差值小于2mm時取平均值。施測過程中，觀測條件及作業(yè)程序嚴格按照GB50026-93工程測量規(guī)范要求執(zhí)行。外業(yè)測量資料經(jīng)復(fù)核合格后，計算每千米高程測量的偶然中誤差M，當M小于5mm時，及時將高程控制測量成果上報業(yè)主和測量監(jiān)理工程師。2.3洞內(nèi)中線和高程測量 洞內(nèi)二次襯砌前，先利

7、用經(jīng)過確認的控制導(dǎo)線成果，進行線路中線調(diào)整測量。再利用中線調(diào)整測量后成果作為隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)施工指導(dǎo)依據(jù)。高程以控制水準測量為依據(jù)。 洞內(nèi)平面和高程直接從洞外通過聯(lián)系測量傳遞到洞內(nèi)，并將各點高程歸算到300米施工高程上。洞內(nèi)中線放樣采用中線法正倒鏡分中，測角中誤差±6之內(nèi)，量距中誤差控制在10mm之內(nèi)。每掘進30米時，采用全站儀進行復(fù)核和糾偏。當達到60m 上時，采用全站儀觀測六測回、距離對向觀測四測回（并進行各項改正含300m投影改正）以形成洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線（邊長一般不短于60m），其測角中誤差小于2.5，距離往返測較差小于7mm。出碴支洞,因曲線半徑僅25m，布設(shè)施工導(dǎo)線邊較困難

8、，我們將把施工控制導(dǎo)線最遠點點位橫向中誤差嚴格控制在±25mm之內(nèi)，同時增加量角和量距的測回數(shù)。在主體隧道施工控制導(dǎo)線測量中，直線段的導(dǎo)線平均邊長，控制在100m150m，曲線段除主點外，導(dǎo)線邊長大于60m時精確定位。使用儀器見附表。測量中嚴格按測規(guī)要求作業(yè)，左右角各測二測回，左右角平均值之和與360°較差控制在6之內(nèi)，邊長往返各測二測回，往返觀測平均值較差小于7mm取均值。并及時將新點位資料報總監(jiān)部，對所有測量點的樁位用沖擊鉆在砼上打眼埋鋼筋,頭頂刻“+”，做好標志并編號。在每一次延伸施工控制導(dǎo)線測量前,對已有的施工控制導(dǎo)線前三個點進行檢測.檢測結(jié)果在測規(guī)允許范圍內(nèi)時再向

9、前引測。 洞內(nèi)二次襯砌前,先利用經(jīng)過確認的控制導(dǎo)線成果,進行線路中線調(diào)整測量。再利用中線調(diào)整測量后成果,作為隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)施工指導(dǎo)依據(jù)；高程以控制水準測量為依據(jù)。在隧道貫通前，對該控制導(dǎo)線重復(fù)測量三次，當重復(fù)測量的數(shù)據(jù)與原測坐標值較差在10mm之內(nèi)時，采用逐次加權(quán)平均值作為施工控制導(dǎo)線延伸測量的起算值。洞內(nèi)高程采用水準測量方法，臨時水準點每50m設(shè)置一個，設(shè)在線路中心樁上便于施工。采用C30型水準儀進行往返觀測，其閉合差小于20Lmm(L以千米計)，當掘進到200米時，建立施工控制水準點，用C30型水準儀獨立測量三次，當三次的較差小于5mm時，采用三次測量結(jié)果的平均值作為延伸控制水準測量的起

10、算值。其測量總閉合差應(yīng)不大于±12L(L以千米計)，同時，按三等水準的技術(shù)要求及操作規(guī)程實施。采用激光隧道限界檢測儀對該隧道進行斷面測量，與設(shè)計限界進行數(shù)據(jù)比較，以確定隧道的超欠挖，及時指導(dǎo)隧道掘進施工。3 施工測量3.1施工便道與基坑開挖根據(jù)已有和正在使用的輕軌控制樁導(dǎo)線和水準及隧道開挖控制樁，用極坐標法放樣，兩測回定出軸線和施工便道起點施0+000;放樣誤差控制在±20mm之內(nèi)。同時，依據(jù)原地面高程及相應(yīng)的放坡系數(shù)和軸線坐標，定出基坑角點的準確位置，中誤差控制在±10 mm之內(nèi)，放出控制中心的輪廓線。按出碴便道的坡比定施工道路高程， 在開挖接近轉(zhuǎn)彎處用正倒鏡分

11、中拔角，兩測回量距定出曲線起點ZY，然后用偏角法根據(jù)曲線要素施測和指導(dǎo)便道掘進。當便道開挖到便道終端時，精確定出終端點位的坐標和絕對高程。自-032點向控制樓基坑邊緣約0.5m處引測一臨時控制樁，其水平角6測回，邊長兩測回對向較差在5mm之內(nèi)取均值。當達到規(guī)范要求精度后，把儀器移至臨時樁，用同樣的精度定出中線點A、B。中線放樣允許誤差縱向不超過X=±10mm;Y=±5mm時，方可進行下道工序施工。用定設(shè)好的中線點作為其他構(gòu)筑物施工、放樣的基準和依據(jù)。然后依次定出C、D······等點構(gòu)成多邊形閉合環(huán)。在最后一個點置

12、鏡在基坑上邊緣定出A點，通過轉(zhuǎn)鏡引測到-032點進行方向與坐標閉合，其方位角應(yīng)滿足5n (n：為導(dǎo)線的測角個數(shù))；坐標相對閉合差滿足1/35000，并對該導(dǎo)線進行平差，采用平差成果為附合導(dǎo)線的坐標，用極坐標法依次放樣定出梁柱中心位置，其放樣誤差橫向允許在±10mm之內(nèi)；柱間距的允許誤差為±10mm，同時用不同方向進行梁柱位置的檢查和校核。 水準測量：采用C30水準儀，將高程傳遞到基坑底部，應(yīng)用閉合水準環(huán)線引測，按城市三等標準施測。其誤差不應(yīng)超過±12 L mm（L：為水準環(huán)線長度以km計）作為永久水準點用。施工測量用三角高程測量，但三角高程天頂距應(yīng)對向觀測兩測回，

13、邊長往返各兩測回，用作三角高程測量儀器的各項指標精度應(yīng)符合GB50026-93中第3.3.3條的規(guī)定，儀器覘標用小鋼尺量至毫米。三角高程所引測的水準高程只能夠滿足施工開挖用。3.2暗挖施工依據(jù)洞外平面控制網(wǎng)成果，求算出主洞與各支洞的平面統(tǒng)一坐標，進行洞口投點，投點及向洞內(nèi)引測時，應(yīng)盡量選擇視線清晰，成像穩(wěn)定的時段（如：清晨傍晚或陰天）進行觀測,并具備足夠的檢核條件。洞內(nèi)中線采用J2經(jīng)緯儀正倒鏡分中法定設(shè)，測角中誤差在±6之內(nèi)，鋼尺量距中誤差控制在10mm內(nèi)，當掘進至60m或支洞拐點時，使用徠卡全站儀觀測四測回，距離對向觀測兩測回，形成洞內(nèi)施工導(dǎo)線，其測角中誤差小于2.5，距離往返測較

14、差小于7mm。在每一次延伸施工導(dǎo)線測量前，對已有的施工導(dǎo)線前三個點必須進行檢測，檢測結(jié)果在測規(guī)允許范圍內(nèi)時再向前引測。當掘進至一定距離時，選擇穩(wěn)固的施工導(dǎo)線點或拐點組成洞內(nèi)控制導(dǎo)線，其平均邊長控制在100-150m之內(nèi)。測量中嚴格按測規(guī)和本工程的技術(shù)標準要求作業(yè)，左右角各觀測三測回，左右角平均值之和與360°較差控制在5之內(nèi)，邊長往返各測四測回，并進行儀器加、乘常數(shù)、氣象、傾斜改正，其平均值較差小于7mm時，取均值，當施工導(dǎo)線、控制導(dǎo)線兩期觀測公共點坐標較差在10mm之內(nèi)時，采用兩期觀測整體平差計算方案即：取兩期導(dǎo)線公共點的加權(quán)平均值作為延伸測量導(dǎo)線點的起算值，以此指導(dǎo)開挖掘進。洞內(nèi)

15、高程采用水準測量方法，臨時水準點每50-100m設(shè)置一個，設(shè)在隧道中心樁上便于施工，采用C30型水準儀進行往返觀測，其閉合差小于20Lmm（L以千米計）。當掘進至200mm時，建立施工控制水準點，其一般設(shè)在邊墻上，用C30型水準儀獨立往返測三次，當三次較差小于5mm時，采用平均值作為延伸控制水準測量的起算值。洞內(nèi)高程點由于受不良地質(zhì)及施工條件影響，如軟弱圍巖，膨脹土等，可能發(fā)生變化，因此洞內(nèi)高程應(yīng)定期檢測，引測新的高程點時，必須對已知的起算高程點進行檢測，檢測成果合格，滿足GB50026-93工程測量規(guī)范精度要求時才能向前引測。在每10M或斷面變化處，用J2經(jīng)緯儀測設(shè)中線，用BJSD-2型隧道

16、限界檢測儀進行斷面測量，將測量數(shù)據(jù)錄入電腦，與設(shè)計限界進行數(shù)據(jù)比較，并及時反饋隧道的超欠挖，以指導(dǎo)隧道掘進施工。4 監(jiān)控量測方案4.1監(jiān)控量測方案制定量測方案包括量測方法、量測斷面的選定，斷面內(nèi)測點數(shù)量和位置、量測頻率、量測儀器、測點埋設(shè)時間等，方案的制定原則上根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求制定，特別地段如建筑物密集地段，特大跨淺埋地段、圍巖軟弱地段適應(yīng)增加量測斷面。結(jié)合本工程地質(zhì)條件和斷面特點，特大跨超淺埋隧道采用“上半斷面?zhèn)缺趯?dǎo)坑法，下斷面先中槽后側(cè)墻開挖、先拱后墻襯砌”的隧道施工新方法。該方法在國內(nèi)首次被引入地鐵和城市輕軌工程施工中。通過國內(nèi)外現(xiàn)有先進技術(shù)調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，參考施工過程中力學(xué)行

17、為模擬分析結(jié)果，確定開挖支護方案，并通過監(jiān)控量測結(jié)果修正支護參數(shù)，以保證隧道施工安全快速。改變原有僅憑經(jīng)驗分析進行施工決策的狀況。完整地提出了特大跨超淺埋城市地鐵隧道的測點布設(shè)、量測方法以及對量測結(jié)果進行了分析，認為施工中必須進行監(jiān)控量測，淺埋特大跨隧道施工除須進行常規(guī)項目量測外，非常有必要進行初期支護應(yīng)力量測，這樣可準確、直觀了解圍巖應(yīng)力變化情況，對指導(dǎo)隧道施工、預(yù)防險情有著非常重要的現(xiàn)實意義4.2現(xiàn)場量測項目的選擇監(jiān)控量測項目根據(jù)地下工程的地質(zhì)條件、圍巖類別、圍巖應(yīng)力分布情況、坑道跨度、埋深、工程性質(zhì)、開挖方法、支護類型等因素確定。根據(jù)本工程地處渝中區(qū)鬧市區(qū)、地面高層建筑密集、人（車）流量

18、大、隧道埋深淺、上伏巖層性差，特別是區(qū)間隧道道岔區(qū)和大坪車站隧道跨度大等特點，地面主要對建筑物沉降及局部傾斜、建筑物裂縫變形進行監(jiān)測，洞內(nèi)監(jiān)測一般地段只進行常規(guī)項目量測，即進行拱頂下沉，周邊收斂等項目量測，在車站隧道和道岔區(qū)隧道以及區(qū)間隧道進口類圍巖雙線段進行初期支護應(yīng)力量測，特別對地表環(huán)境復(fù)雜情況下特大斷面、特大跨、超淺埋隧道，從變形動態(tài)來看，初期變形很快，而且絕對值大，采用常規(guī)量測手段不完全可靠，必須進行初期支護應(yīng)力量測，進一步檢驗支護參數(shù)和隧道施工穩(wěn)定性，實踐證明在車站隧道這種特大斷面、特大跨、超淺埋隧道中進行拱架應(yīng)力、噴砼應(yīng)力量測直觀、快速，效果明顯，在車站隧道預(yù)防險情、指導(dǎo)施工方面發(fā)揮了重要的、不可替代的作用。建議在今后特大跨、超淺埋隧道施工中作為一個必測項目。5 貫通竣工測量隧道貫通后，用徠卡TC702、C30水準儀實地測出隧道貫通誤差，（包括縱向、橫向、方位角及高程誤差）。當橫向貫通誤差在±50mm之內(nèi)，高程貫通中誤差在±25mm之內(nèi)時，進行平差計算，（采用人機對算），根據(jù)平差結(jié)果對中線和高程進行調(diào)整，其竣工斷面采用BJSD