浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

关键词： 盾构 隧道 地铁 施工

浅析地铁盾构隧道的施工测量管理（精选6篇）

篇1：浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

吕宏权

（中铁隧道集团有限公司第一工程处 河南 新乡 453000）

摘要：本文通过广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工的测量过程实施，总结出地铁盾构隧道施工测量管理的几点体会。关键词：地铁 盾构隧道 施工测量 管理 1 前言

进入二十一世纪以来，城市地铁建设发展迅猛，用盾构法修建的地铁区间隧道也呈上升趋势。地铁盾构隧道施工技术含量高、防渗漏、快速安全，但要求准确度高，盾构机只能从预埋好钢环的洞门进出，并且盾构机只能前进、不能后退，这给地铁盾构隧道施工测量技术对地下线性工程的控制提出了更高的要求。从现以营运的广州地铁二号线三～火区间和已贯通的南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间隧道的测量过程实施看，地铁盾构隧道施工测量管理的重要性更为突出。在南京地铁南北线一期工程许~玄区间隧道测量实施过程中，结合广州地铁二号线三～火区间盾构隧道施工测量管理和南京地铁南北线一期工程的测量技术规定，对地铁盾构隧道施工测量中的管理和方法作了分析、改进、总结。2 地铁盾构隧道施工测量的特点

采用盾构法施工的地铁隧道，隧道工程机械化程度较高，通过电子全站仪与计算机技术的结合，一种快速、准确地测出盾构机即时姿态的施工测量新技术、新方法——盾构机掘进导向系统被成功应用，如英国的ZED、德国的VMT和日本的GYRO等。广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工采用的是德国海瑞克（HERRENKNECHT）公司制造的土压平衡模式盾构机。盾构机沿设计路线向前推进，靠与它相配套的VMT自动测量导向系统来控制，达到盾构推进的线形管理。地铁盾构隧道施工测量管理与山岭隧道相比，技术含量、自动化程度高，过程也较复杂，单位测量项目多，测量人员素质、测量精度要求高。3 地铁盾构隧道施工测量管理

地面控制测量完成后，根据测量成果、区间隧道的设计线路长度和盾构的施工方法，进行区间隧道的贯通误差设计估算，根据估算结果和误差分析后的分配情况，进行盾构井的联系测量、地下控制测量的测量设计。结合区间隧道的贯通长度，根据误差传播定律，隧道横向贯通中误差、导线法测角中误差二者之间的关系可以按下述公式确定： m2=±{mβ*sk/ρ}2*(n±3)/12（1）

以此来确定盾构隧道的测量精度等级、施测参数及测量方法。式中：m为隧道横向贯通中误差（mm）；mβ为导线测角中误差（″）；sk为两开挖洞口间长度（mm）；

ρ为常数206265″；n为导线边数；若计算洞外值时取n-3，洞内值取n+3。依据测量设计进行施工测量的过程管理。地铁盾构隧道施工测量主要包括联系测量、洞门预埋钢环检查测量、盾构机的始发定位测量、地下控制测量、盾构机推进施工测量、盾构机姿态人工复核测量、衬砌环管片拼装检查测量、施工测量资料管理与信息反馈、贯通误差测量、竣工测量。南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间，盾构隧道长度分别为1448.607m、826.274m。在进行地面控制测量时，把两个区间隧道作为一个长

隧道进行控制，平面采用光电测距精密导线闭合环，边长、角度按照三等导线施测，导线环测角中误差mβ=±0.79″,边长相对闭合差md/D=1/1410000，达到三 等导线测量精度要求；高程按城市二等水准测量精度mw=±4.0mm/KM进行。地面 控制测量引起的横向贯通中误差为m =±0.006m小于南京地铁南北线一期工程的测量技术规定的0.025m。3.1联系测量 联系测量工作通常包括地面趋近导线、水准测量；通过竖井、斜井、通道定向测量和高程传递测量以及地下趋近导线、水准测量。在地铁施工中，根据实际情况，进行竖井定向可采用传统的矿山测量中悬吊钢丝的联系三角形法；若地铁车站面积较大、通视条件良好，可采用双竖井投点法；随着陀螺经纬仪精度的提高，也可采用全站仪、垂准仪和陀螺仪组成的联合测量方法；当地铁隧道埋深较浅时，则可采用地上、地下布设光电测距精密导线环的方法，形成双导线来传递坐标和方位，若隧道贯通距离较长时，还可采用在隧道上钻孔，进行钻孔投点、加测陀螺方位角的方法。

南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间地铁隧道埋深较浅，贯通距离分别为1448.607m、826.274m，联系测量均采用光电测距精密导线环进行定向。地面趋近测量和地面控制测量同时进行，地面趋近导线点纳入地面高精度控制网进行平差，这样既可减少误差累积又提高了地面趋近点位的精度；定向测量和地下趋近导线测量也同时进行，达到等精度控制，定向测量分别在盾构始发、盾构掘进100m和距贯通面200m时独立定向三次，三次联系测量的地下趋近导线的基线边Z5-Z2的方位角中误差达到≤2.5″，在进行定向测量时，地面、地下趋近导线控制桩点均采用强制观测墩，消除了仪器对中误差，导线网构成有检核条件的几何图形，坐标和方位向下传递时，俯仰角控制在20o左右；高程传递采用钢丝法、光电三角高程法，两种方法相互检核，独立进行三次，互差均达到≤1mm，坐标、方位和高程的三次加权平均值指导隧道的贯通，每次联系测量完成后，以书面资料上报现场监理，监理复测签字再上报业主测量队，业主测量队经复测确认无误后，下发采用成果坐标通知，形成社会性的三级复核制。

3.2 洞门预埋钢环检查测量

洞门钢环的安装定位是在作车站连续墙的过程中进行,由于车站施工往往是另一施工单位，钢环的制作和使用是盾构掘进单位，因此钢环安装定位好后，需进行复核检查测量。经双方施工、监理、业主测量单位复核检查完成后，方可进行连续墙砼的浇注，拆摸后再检查一遍，作为最终的钢环姿态，以此来影响盾构机出洞时始发姿态的测量定位和进洞时盾构机的进洞姿态。

3.3 盾构机始发姿态定位测量

盾构机始发姿态的定位主要通过始发台和反力架的精确定位来实现，始发台为盾构机始发时提供初始的空间姿态（见图1），反力架为钢结构，主要提供盾构机推进时所需的反力，反力架的姿态直接影响盾构机在始发阶段推进时的盾构机姿态。始发台事先用全站仪和水准仪精确定位，然后根据盾构机的前体、中体、后体直径的不同，沿垂直于盾构机始发轴线方向上，在前体与刀盘连接的端面上、前中体连接处端面上、中后体连接处端面上、后体盾尾端面上作出准确的里程标记点，并标注至始发轴线的支距，以此来检查盾构机放在始发台上之后的姿态，一般盾构机出洞就是便于加速的下坡地段，且始发阶段不能调向，所以在始发台定位时要预防盾构机脱离始发台、导轨和驶出加固区后容易出现的叩头现象，因而要抬高盾构机的始发姿态20mm左右；反力架的安装和定位主要做到使反力架 <±2 3.4 长度可以加设副导线，构成导线环，以便检核，也可提高导线的精度。南京地铁南北线一期工程许~玄区间长度860m，洞内控制测量误差估算值为0.015m，考虑洞内轨枕和管线，布设一条直伸支导线，直线和半径大于800m的曲线段导线边长≥150m，测角中误差要求达到±1.8″，测距相对中误差达到1/60000，导线点设置为强制对中点（如图2），用10mm的钢板预先加工好，用三颗Φ14的膨胀螺栓锚在砼管片上，位置靠近边墙以观测方便为原则，避开洞内运渣车辆的干扰，这样同定向测量、地下趋近导线一起，观测时仪器均采用强制归心，由于刚衬砌成形的砼管片不太稳定，避免导线点的空间位置发生变化，强制对中点要距刀盘200m左右布设；水准点可借助安装好的管片螺栓，在螺栓头棱角突出处作一标记点，位置选在导线点附近。观测时采用2″、2+2ppm以上的全站仪，左右角各测6测回，左右角平均值之和与360o较差≤4″，边长往返观测各4测回，往返观测平均值较差≤2mm，每次延伸控制导线前，对已有的相邻三个点进行检核，几何关系无误后再向前传递，水准控制点引测，先检查两个相邻已知点，然后按南京地铁南北线一期工程有3个盾构标，4台盾构机，其中3台是德国海瑞克的土压平衡式盾构机，该机有一套与之相配套的自动测量控制系统VMT（如图3）该系统主要有ELS靶、徕佧TCA系列全站仪+参考棱镜、黄盒子、计算机（PC机）五部分组成，ELS靶安装在盾构机前体上，全站仪和参考棱镜放于锚在砼管片上的吊篮上，PC机安装了SLS-T数据交换、姿态测量、管片拼装软件，盾构机推进时全站仪定时自动发射激光至ELS靶，ELS靶接受的信息通过数据传输电缆传至PC机，经过软件处理转化成较为直观的盾构机姿态，在直角坐标系中形象显示，由于盾构机预留的测量空间和电缆长度有限(120m)，需要不定时地进行全站仪的搬站，即进行施工导线的延伸测量。3.5.2 施工导线延伸测量

盾构机的构造形式及其预留的有限测量空间（如图4），决定了施工导线只能是一条支导线，每次进行施工导线延伸测量时，先在衬砌好管片的适当位置安装吊篮（如图5），全站仪直接利用已复核的导线点测出吊篮的坐标，然后移动全站仪至延伸点，延伸点距刀盘的位置不能太近，以避免衬砌管片初期沉降、盾构机掘进振动而影响延伸点，但是作为延伸点的吊篮不能立即出现在主控制导线的观测范围内，只有当盾构机掘进50m左右时，才能利用主控制导线点进行复

观测中线、水平，只有通过其预留的有限测量空间，精确测出ELS靶下前视棱镜的三维坐标，将坐标转化为棱镜中心至盾构机轴线的平面支距，然后与盾构机制造时的设计值比较，此较差应和PC机桌面上的中线、水平偏差一致，通过复核，使盾构机推进轴线最优化。3.7 衬砌环管片拼装检查、隧道净空限界测量

衬砌环管片拼装完成后，PC机上显示的管片姿态是在即将安装管片时，靠人工量取管片的盾尾间隙，然后输入计算机，通过SLS-T的管片安装软件计算而

得的。由于人工操作误差、推进时管片承受巨大的压力和管片背衬注浆的压力，管片在推进的过程中难免会发生位移，稳定后的管片实际姿态需要用人工方法进行检查测量，直线上每10环、曲线上每5环检测一次。管片姿态检测方法较多，广州地铁二号线三～火区间采用的是最小二乘曲线拟合的方法，需均匀测出同一环管片上任8-12个点的三维坐标，从而计算出管片环的中心坐标和环的椭圆度，这种方法受盾构机零部件的遮挡，不易操作，而且测量工作量大、计算过程复杂；南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间采用的是确定管片环端面中心的平面、高程，即将一根带有管水准气泡的5m精制铝合金尺水平横在管片环两侧，尺的中央就是环片的中心，然后用全站仪直接测出其中心坐标，或者测出尺的两端点坐标，取平均值即为环片的中心坐标；高程直接用水准仪配合塔尺，测出环片中央上、下的最大读数，算出环片的实际竖径，然后由下部或上部高程推算即可。3.8施工测量资料管理与信息反馈

盾构机在推进时，VMT时刻都在自动测量，PC机同时也在进行记录，除了人工进行观测和监理、业主测量队下发的测量资料，PC机储存的大量测量资料需要定期的进行备份，并输出来分析检查，特别是管片的资料，在南京地铁许府巷~玄武门区间右线刚开始，通过拼装管片的检查测量，发现稳定后的管片的高程较拼装时高了40mm左右，有的甚至超限，几乎每隔几十环，就会出现这种情况，后来经过仔细调查和跟踪测量，发现管片在注浆后和拖出盾尾时，都要出现上浮，将此信息反馈给盾构操作手，通过调整上、下管道的注浆压力、速度（由于注的是双液浆）和盾构机推进时的高程，逐步解决了这一问题，并为以后掘进提供了值得借鉴的经验。3.9 贯通误差测量 地铁隧道的贯通面一般是盾构机进洞的预留洞门端面。如南京地铁许府巷~玄武门区间的贯通面在玄武门站洞门预埋钢环面上，贯通时进行了隧道的纵向、横向、方位角和高程的误差测量。

3.10 竣工测量

地铁隧道完成后，要进行竣工测量。根据≤南京地铁南北线一期工程测量技术规定≥，南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间的竣工测量，主要进行了隧道的断面净空、中心线、高程和隧道掘进长度计算以及竣工测量图的绘制。4 施工测量与盾构施工各工序的衔接管理 在进行盾构隧道的各项施工测量过程中，测量工作常常与盾构的其它施工工序相互交错进行。进行联系测量，在地面趋近点支镜时，尽量避开龙门吊的起吊作业时间，否则，测量时应设2～3人，其中1人专门防护龙门吊的起吊对仪器的操作安全，也确保施工过程的正常、顺利进行；检查预埋钢环的测量，应在钢环固定后、浇注砼连续墙的脚手架搭设前进行，测量时，设专人看护，避免机械、物体伤及人和仪器；在洞内进行各施工测量时，应遵守有轨运输的行车安全规则，如：在轨道上架设登高设备进行导线延伸测量、在轨道内进行管片的检查测量、在盾构机停掘，利用管片安装的间隙时间进行的盾构机姿态人工复核测量等，既要协调好电瓶车的行车（出碴、运输管片）时间，又要把握好管片的安装及注浆时间。5 结束语

5.1地铁盾构隧道施工测量过程导线控制点均采用强制对中点，消除了仪器的对中误差，同时操作方便，节省人员和时间，提高了工作效率，也便于桩点的保护。

篇2：浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

，

如果有斜井或通道，也可以用水准测量的方法向井下传递高程。如果全站仪的仰俯角不大的话还可以直接用全站仪三角高程测高差的办法传递高程。

篇3：地铁隧道盾构贯通测量误差的控制

1 隧道贯通测量误差的来源及控制

所谓的测量误差, 就是指地铁在盾构隧道施工的过程中, 由于地下控制、竖井联系、地面控制等各个方面测量误差的积累造成的工作面施工线的不理想连接。根据误差线路的方向投影长度, 测量误差可分为横向、纵向和高程贯通误差, 误差分别在法线、中线和高程3个方向。这3种误差中, 纵向误差的大小更多来自于中线的长度的影响, 与工程的质量无太大的关系, 且按照当前的测量水平, 高程贯通误差更易于满足。

在实践过程中, 为了确保贯通测量的精度, 最主要的是确保横向贯通的精度, 而横向贯通主要受地下、地上控制网测量以及竖井测量3个方面的影响。按照GB50308-2008中的相关文件要求, 在高架以及明、暗隧道中横向贯通误差为±50mm;根据国内的相关测量经验以及误差理论, 横向贯通误差应控制在±25mm。在施工过程中, 地面控制以及竖井的测量可设立成附合导线, 且长度较短, 因此, 在测量上容易满足精度的需求, 而地下导线受空间条件、隧道形状的影响, 不能够布设附合导线, 仅能布设支导线、多环导线或者闭合导线, 且导线的长度大都较短, 在测量精度方面难以满足施工需求。因此在地铁盾构隧道贯通施工过程中, 施工单位采取合理的措施以控制横向贯通测量精度是关键所在。

在地铁盾构隧道工程的施工过程中, 主要包含以下几个方面的工作。第一, 地面控制测量。该测量主要是在地面上建立高程控制网和平面控制网, 主要目的在于为地下的工程设计高程和中心线, 以便为地下的施工提供位置方向。第二, 联系测量。联系测量主要是将地面做标注的高程、方向等传递到地下, 为地下施工建立较为全面统一的坐标系统。该测量的建立主要为了保证施工过程中, 总的挖掘过程能够按照预先的设计进行, 以免隧道开挖超过既定的范围。第三, 地下控制测量。地下控制测量包括高程和地下平面两个部分, 该测量的主要目的是为地下设备按照提供依据, 保证安装顺利进行。第四, 隧道施工测量。该测量是根据隧道的预先设计, 对隧道开挖进行指导, 其主要目的是为了给相关的管理和设计部门提供工程相关材料。在施工过程中, 施工测量不仅要保证盾构机按照预先设计的轴线推进, 同时, 也应提供为盾构机以及操作人员的操作提供正确的参数, 只有这样, 才能保证整个工程的顺利推进。

2 贯通测量的施测

1) 中腰线的标定中腰线的确定是完成隧道贯通的重要一步, 对此, 在施工之前, 施工单位可以通过激光指示的方式开始隧道挖掘, 尤其是在采用机械设备进行隧道挖掘时, 采用位置固定的激光仪对挖掘的方向进行指示, 盾构机上配备相应的光电接收靶, 在掘进过程中, 如果出现挖掘方向与指向仪发出的光束偏离的情况, 激光的激光束就会有所显示, 相应的信息就会由光电接收靶自动传递给盾构机中控室, 这一方法, 能够有效避免掘进过程中位置的偏移。

2) 盾构贯穿之后实际偏差的测定盾构贯穿之后实际偏差的测定包括3个方面。首先, 在水平面内的测定, 如图1所示, 将两端隧道的中心线延长至隧道接通接合面上, 用精密全站仪测出的两中心线的实际距离d就是贯在水平面内通隧道的实际误差。在将隧道两端导线进行联测的基础上, 将两端的导线进行联测, 所求出的坐标方位的差以及坐标闭合差, 就能够在一定程度上反映出水平面的测量精度。其次, 在竖直面内的偏差测定。贯通测量数值平面内的偏差可以通过两种方式得出:①采用最小钢尺或者水准仪等工具测量贯通接合面内两端腰线的高度差, 其数值, 直接就是竖直面内的实际偏差;②采用合理的测量方式获得两端隧道高程控制点的距离, 并采用相应的计算方式计算高程闭合差, 也能够在一定程度上反映竖直面内的精确度。最后, 中腰线的调整。施工过程中, 贯通两段隧道相遇点两侧的中点线连接方向可代替原先预设的开挖方向;连接两侧隧道中腰线, 根据实际测量数据计算隧道坡度, 若大于限制坡度6%, 则应根据实际需要做出调整, 若小于6%, 则无需对中腰线进行调整。

3) 贯通前的安全措施以及竣工测量地铁盾构在贯通过程中, 最后一次的贯通测量时应在保证两个方面工作面距离大于50m的前提下进行。更为接近的距离, 20m条件下施工时, 施工单位应预先向相关单位递交书面申请, 相关部门对工程的安全施工检查合格方能够采取独头挖掘的方式实施挖掘。在地铁隧道贯穿工程完成时, 施工单位应对中线基柱、纵断面的方面进行测绘, 并做出详细的报告, 以便相关部门对工程的设计、施工以及管理等进行审核检查。

3 结语

地铁盾构隧道贯通施工过程中, 工程的设计以及精确度是确保工程的关键所在。而施工过程中的测量误差, 隧道外的误差大多是可以避免的, 由于隧道内的误差发生的比例较大, 且避免此误差的难度较大。因此, 施工单位在施工过程中应对隧道内的测量给予足够的重视, 只有这样, 才能确保工程安全顺利地完成。

参考文献

[1]孙城, 张昌明.地铁盾构施工技术浅析[J].机械管理开发, 2012, (1) :108-110.

[2]刘鹏程, 戴建清.地铁盾构隧道贯通测量误差的控制与实施[J].城市勘测, 2015, (4) :138-140.

[3]陈昌文.地铁隧道盾构自动导向系统的测量误差分析[J].建筑机械化, 2013, (5) :81-83.

[4]高军虎.深度探讨地铁盾构隧道贯通测量技术[J].科技创新导报, 2011, (8) :83-84.

篇4：地铁隧道盾构施工问题与对策

关键词：地铁隧道；盾构法；对策

引言

近年来，为了适应城市的现代化建设和满足城市居民不断增长的出行需求，全国各地的地铁建设不断发展，为人们的出行提供了巨大的保障。然而，在地铁隧道建设中关于引进盾构法所带来的问题不容忽视，如何加强盾构施工的安全性应是研究的重点。本文以深圳地铁11号线区间隧道建设为例，在地铁隧道盾构施工出现的问题的基础上提出解决的对策。

一、关于盾构法的简介

1.1盾构法的概念

盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。

1.2盾构的原理及其优缺点

盾构的基本原理是基于一圆柱形的钢组件沿隧洞轴线被向前推进的同时开挖土壤。该钢组件总是防护着开挖出的空间，直到初步或最终隧洞衬砌建成。盾构必须承受周围地层的压力，而且要防止地下水的侵入。

1.3盾构型式主要有：泥浆式盾构、土压平衡式盾构、敞开式盾构、压缩空气式盾构、组合式盾构等等。

二、盾构法在施工过程中会出现的问题

2.1地面沉降问题

2.1.1地面沉降概念

地面沉降主要是由于施工过程中开挖面的应力释放和附加应力等引起的地层变形。由于盾构施工是在岩石体内部进行的，所以无论开挖的深度大小，都会对岩体周围的土层产生扰动，从而影响地表形态。

2.1.2盾构法施工沿隧道纵向的地面沉降可划分为5个阶段。

（1）盾构到达前的地层沉降，即盾构机未到达土体时地表就已发生了变化，该影响限于10m～15m以内。这主要是由盾构推进土压力的波动引起的。

（2）盾构到达时的底层沉降，即开挖时土层的沉降，自开挖面距观测点约3m～10m时，直到开挖面位于观测点正下方之间所产生沉降现象。这多是由于土体应力释放或盾构反向土仓压力引起的土层塑性变形所引起的。

（3）盾构机通过时的沉降，即盾构切口到达测点起至尾部离开测点之间发生的沉降。这阶段的沉降主要是由盾壳向前移动时与周围土体之间形成的剪切滑动面造成土体被扰动，这一阶段的沉降占总沉降的35%～40%。

（4）盾尾间隙沉降，即盾尾通过测点后所导致的地表沉降，其大约在尾部通过测点后0～20m内产生影响。这往往是因为注浆不及时或注浆量不足，使得土体向空隙填入，造成土层应力释放而引起的地表变化。这个阶段的沉降占总沉降的40%～45%。

（5）后续沉降，即盾尾离开土体一周后的地表沉降，其原因是前面作用累计导致的，这反映了地层沉降的时间效应。这个阶段的地面沉降不超过总沉降的10%。

综上所述，盾构施工过程中，第三和第四阶段的地面沉降所占比例最大，所以对其控制也很重要。

2.1.3导致地面沉降的原因有内外因之分，主要包括以下几点：

（1）地质条件：据研究表明，盾构施工对地表沉降的影响应地层状况而各异。

（2）土体性质：不同性质的土体对地表沉降的程度也不同。

（3）覆土厚度h和盾构外径d：最大地面沉降随覆土厚度h和盾构外径d的比值即h/d的增大而减少。

（4）地下水位变化：施工过程中的地层中水位的变化也会导致地层变形，引起沉降现象发生。

（5）盾构施工姿态：盾构推过程中，土压仓压力过大或过小都引起地层沉降。

（6）若注浆不及时或注浆量不足都会引起地层变形。

2.2地层损失

盾构推进引起的土体位移由盾构前的地表位移；盾构通过时的位移；盾构离开后的土体固结三部分组成。相比较而言，盾构前的地表位移发生的可能性较小，而盾构离开后的土体固结需要几个月的时间才会确定，因此，盾构机通过时位移是导致地表较大位移，从而造成地层损失。

2.3管片渗漏与上浮

盾构施工过程中还会导致管片的渗漏与上浮。管片的渗漏主要表现为裂缝渗水，接缝漏水，吊装孔因卸水导致阶段性渗水。管片的上浮则表现为直接导致管片间错台，管片破裂，隧道漏水，严重的导致线路水平超标等等。所以，在隧道盾构施工过程中应控制好管片的渗漏与上浮。

三、应对地铁隧道施工问题的对策

3.1针对地表沉降问题

3.1.1盾构机的选择

以上海隧道建设为例，其建设是以土压平衡式盾构应用最为广泛。土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，并使舱内具有就适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对土层的土体的扰动，从而避免地层的沉降。因此，在盾构施工过程中，盾构机的选择很重要，要根据不同盾构机的特性减少地面沉降现象的出现。

3.1.2控制其影响在合适的范围内

无论是在盾构机施工过程的哪一个阶段，都要把其施工带来的影响控制在合理的范围内，并在该范围内加强监控，避免地面的大幅度沉降。

3.1.3对注浆的要求

因为注浆的因素也会导致地面沉降，所以在盾构施工过程中要提高对注浆的要求，例如加快注浆的速度，及时注浆，再次要调好浆液的比例，最后还要控制好注浆量，把注浆量控制在合理的范围内，避免因注浆量不足而引起地层变形。

3.1.4进行实地勘测

根据上面的研究，我们已经知道了影响地面沉降的内在和外在因素。而对于地质条件，土体性质，覆土厚度，还有地下水变化的了解和掌握必须进行实地勘察。在隧道施工前，施工单位应派人专门进行调查，真正掌握以上要素的情况，这样在施工中才可根据情况具体分析，避免因任何一个因素而引发地层变形。

3.2针对地层损失现象

在以上问题分析中，不难看出地层损失的关键环节是盾构通过时造成的地表位移。因此对这一阶段的控制显得至关重要。为了减少地层损失，应把盾构通过的地层发生的位移控制在合理的范围内，及时监控，防止出现唯一过大的现象。

3.3针对管片的渗漏与上浮

对于管片渗漏的原因我们已经具体分析过了，大多是由于裂缝引起的，所以防止渗漏最主要的是减少裂缝。而对于管片的上浮，要注重管片的质量检查，避免应管片质量出现的问题而引发的管片上浮。

3.4关于施工监督与监理机制

除了盾构施工过程中应对问题的各种措施外，加强施工过程中的工程监督，建立合理的监理机制也是重中之重。要做到施工前的监督，施工中的监督，施工后的监督，避免任何一个环节出现问题。

四、结论

众所周知，“安全第一”是项目施工的首要原则，面对施工过程中出现的种种问题，我们要加强防护措施，还应制定合理的监理机制，从而保证施工的顺利进行以及项目的后期使用。盾构法隧道工程是一项综合性的技术，通过工程师不断地探索与实践已形成了一套较成熟的施工技术，并且已广泛用于施工建设中，尤其是在上海的地铁建设中。然而盾构法有利有弊，在施工过程中应趋利避害，加强监督，真正使其发挥积极的作用。

参考文献：

[1]黄俊，张顶立，虞辰杰.地铁隧道开挖引起地表塌陷分析[J].中国地质灾害与防治学报，2004，15（1）：65～69

[2]周文波.盾构法隧道施工技术及應用[m].北京.中国建筑工业出版社，2004，11（03）：52.

[3]中华人民共和国国家标准.盾构法隧道施工及验收规范（gb50446-2008）[S].北京.中国建筑工业出版社，2008-02-05.

作者简介：

篇5：结合广州地铁谈盾构隧道施工

摘要：结合广州市轨道交通三号线[天~华]区间盾构工程为实例，阐述了海瑞克土压平衡盾构机在地铁盾构隧道施工中的主要内容，并针对施工中遇到的一些具体问题提出了解决办法。

关键词：地铁盾构隧道

1、工程概况广州市轨道交通三号线[天~华]区间盾构工程分为两个区间（天河客运站~五山站区间以及五山站~华师站区间），主要由两条圆形盾构隧道为主组成，双线长6259.615m。隧道标称内径为5400mm；埋深为11~28m；平面最小曲线半径为350m；最小竖曲线半径为3000m；最大坡度为19‰；最小坡度为3‰。天~五区间隧道主要是在残积层和全风化层中穿过，顶底板差异不大，在中部偶见夹有球状微风化岩石。近五山段顶板出现少量砂层。隧道洞身天然单轴抗压强度最大值为153.40MPa。五~华区间隧道主要是在强风化层中穿过，顶底板岩土分层有一定差异，存在上软下硬或有夹层现象。中部为瘦狗岭断层破碎带，以北均为花岗岩、花岗片麻岩带或风化层，以南为白垩系红层岩系。靠近华师站段隧道全断面在微风化层中穿过。地表地形地貌变化也比较大。白垩系红层隧道上方发育有较长段含水砂层。

2、盾构掘进2.1刀具配臵地质情况对刀具配臵起决

定作用，隧道围岩为I、II类(按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》中隧道围岩分类)时，一般采用刮刀(俗称羊角刀)，而对于III~VI类围岩则使用盘形滚刀效果较好。盘形滚刀又有单刃和双刃之分，单刃滚刀适合较硬岩或强度不均匀的围岩，而双刃滚刀适合一般硬岩及强度均匀的围岩。针对本工程的地质情况，均配臵单刃盘形滚刀。2.2掘进参数控制(1)、控制刀盘扭矩。根据保护刀具、降低刀具磨损的要求，必须将刀盘扭矩控制在某一容许范围内，而控制扭矩的主要依靠以下方法：◆减小推力：这是最简单、有效的方法，但同时也会降低掘进速度。◆减小刀具的贯入度：即在保持掘进速度基本不变的情况下，提高刀盘转速，一般达2.5~3r/m左右。当开挖面为全断面硬岩时，减小刀具贯入度，能显著降低刀盘扭矩。但刀盘高转速不适用有孤石的围岩，因为孤石很容易造成刀具崩裂。◆向开挖面、土仓内加入土质改良剂：常见的土质改良剂及适用地层膨润土适用砂~砂砾地层发泡剂适用粘土~粗砂地层高吸水性树脂适用固结粘土~砂砾地层其中发泡剂较为常用。另外，在全断面硬岩或孤石地层，可以向开挖面、土仓内加入冷却水，以降低刀盘、刀具的温度来保护刀具。(2)、保持适当的土压。若隧道围岩能够自立，则可以采取空仓掘进的模式；若隧道围岩无法自立，为了保持开挖面的稳定，则必须保持适当的土压以稳定开挖面，控制地面沉降。土压过低，则可能出现超挖；土压过高，则有

效推力降低，掘进速度降低，且地面可能隆起，造成后期沉降较大。土压的确定与隧道埋深、地质情况、地面建筑物情况有很大关系，可以采用库仑或朗肯等理论估算。在实际施工中，也可以根据出土量的情况来确定适当的土压。在本工程掘进过程中一般保持1.5~2.0bar的土压。(3)、在刀盘扭矩、土压、出土量满足要求的情况下，尽可能加大推力，以提高掘进速度(80mm/min以上)，加快工程进度。而在掘进速度较快的情况下，则要注意控制好盾构机的姿态、保持土压稳定、同步注浆量。2.3同步注浆及二次注浆由于刀盘的直径为Φ6280mm，而管片外径Φ6000mm，所以在管片离开盾尾后，理论上管片与围岩之间将会有宽度为140mm的空隙，为控制地面沉降，必须用砂浆将空隙填满。(1)、盾尾同步注浆。出现的主要问题：◆堵管出现堵管的情况，其原因主要是以下几方面：①砂浆配比不好，以致砂浆初凝时间太短、砂浆易沉淀离析、砂浆流动性差②原材料不好，如砂太粗③盾尾浆管回砂④长时间停注前未注射膨润土液洗管◆漏浆主要原因及处理办法：①盾尾间隙过大。控制好盾构机姿态，选择适当的管片，以保持良好的盾尾间隙②尾刷损坏。在管片迎水面垫厚约15cm左右的海绵或者更换尾刷。③盾尾油脂注入量不够。加大油脂注入量。(2)、二次注浆。当地面沉降较大或隧道下坡且地下水丰富时，可以进行管片背后二次注浆来稳定地面或堵水。注浆材料可以用纯水泥浆、砂浆或双液浆。

注浆设备可以采用注浆机或盾构机台车上的同步注浆泵。注浆时应注意监控注浆压力，如果压力过大可能造成管片错台或纵裂。2.4常见问题及处理办法(1)、若螺旋输送机被卡住(即扭矩超限)，无法正常出渣，可反复伸、缩螺杆并同时正、反转，如低速正转同时伸、缩螺杆，若超限则反转同时伸、缩螺杆，如此反复，基本上都可以脱困。(2)、若启动刀盘时刀盘被卡住，则将部分推进千斤顶收缩，使土压力、刀具贯入度减小即可以转动刀盘。(3)、在非粘性地层，如砂层，若铰接千斤顶拉力较大，说明刀盘的扩孔能力较差，则要检查刀盘的边缘刀是否磨损过量而应该更换。

3、管片拼装3.1管片型号的选择一般主要根据盾尾间隙、线路特点、推进千斤顶行程来确定管片型号。选择适当的管片可以有效地调节盾尾间隙，保证盾尾间隙和千斤顶行程比较均匀，有利于管片的受力。若盾尾间隙过小，则可能造成管片难以安装、管片迎水面被盾尾压崩、盾尾尾刷损坏、千斤顶撑靴与管片严重错台导致管片止水条损坏和管片崩缺等问题。3.2常见质量问题(1)、管片在拼装前一般要先检查管片是否完好、型号是否正确、缓冲垫和止水条是否贴牢。在拼装过程中一定要注意对止水条的保护，若止水条损坏严重则很可能出现渗漏水的质量问题。(2)、千斤顶撑靴正常情况下应该不会同时顶在两块管片的角上，但如果隧道管片发生扭转，则可能会出现这种情况，那么要特别注意拼管片或掘进时会管片发生崩裂。

(3)、管片扭转：如果拼装管片时，盾构机的滚动角较大而且一直朝同一个方向，则可能会发生隧道管片扭转的情况。因此应该通过调整刀盘的旋转方向来减小盾构机在拼装时的滚动角。(4)、管片错台：在小半径曲线(本工程最小曲线半径R=350m)线路施工时，因推进千斤顶对管片有环向分力而造成管片环向错台。解决办法是在推进后及时复紧管片连接螺栓约束管片的环向位移，或者在拼装时人为地将管片拼成与转弯方向一致的错台。

4、专题4.1压气换刀主要作业步骤：(1)、准备换刀工具、材料并检查压气时要用的相关设备常用的换刀工具有：刀具磨损量具、手拉葫芦、液压千斤顶、螺杆千斤顶、分离式千斤顶、撬棒、扳手(开仓门及拆、装刀具时用)、气动打磨机、铁锤准备的材料有：刀具及其配件(拉紧块、U型块、螺丝等)、吊耳要检查的设备有：空压机（包括备用空压机）、管路(水管、气管)及接口、照明设施、人闸及土仓的压力表、人闸与指挥室的通讯(2)、排出土仓内的渣土，当土压降至较低时(0.5bar以下)，向土仓加入压缩气体，同时土仓内加入膨润土，转动刀盘，继续出渣。一段时间后停止加入膨润土。当螺旋机后闸门有较连续且较大压力的气体喷出即可停止出土，然后等待半个小时左右看土仓内的气压是否能够保持稳定，即气压上下浮动不能超过0.1bar。如果土仓内的气压，无法上升到预定值，且空压机排压较低，或者气压上下浮动过大都说明土仓漏气。检查地面、铰接、盾尾是

否漏气。(3)、土仓内气压稳定后，换刀人员进入人闸，相关材料工具也要运进去。准备好后，向人闸内加压，加压程序要按照有关带压作业规范的要求。(4)、当人闸的气压与土仓的气压基本一致时，打开平衡阀，换刀人员打开土仓门进入土仓开始换刀作业。常见问题及处理办法：(1)、若换刀时刀具不慎掉入土仓内，而土仓内泥渣较多很难定位刀具及打捞时，则换刀人员进仓作业时带上铁锹和编织袋，将土仓内的渣土装袋即可。(2)、若作业过程中，发生气管爆裂、空压机故障等问题时，首先要冷静，想办法稳住气压，同时尽快通知作业人员进入人闸以便及早减压出来。(3)、要做好各项人员安全措施及灾害防治措施。对工作人员要进行全面体检，体检不合格的人员禁止入内。要注意压气作业过程中因焊接、漏电、打磨等作业可能引起火灾。各种应急设备如高压氧舱、单架等应处于准备状态。4.2盾构始发与到达(1)、到达前要做好以下工作：①校核盾构机姿态及位臵，盾构机轴线应较洞门轴线稍微高1~3cm②洞门临时挡土墙凿除③盾构机接收平台的铺设④洞门环板、压板的设臵⑤抢险物资设备的准备(2)、始发时要做好以下工作：①盾构机、始发架、反力架的安装、测量定位②洞门临时挡土墙凿除③洞门环板、压板的设臵④抢险物资设备的准备

5、施工管理5.1人员配臵以德国海瑞克土压平衡盾构机为例：(1)、技术管理人员隧道领班工程师兼盾构机操作手1人机电工程师3人(机械、电气、液压

篇6：浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

地铁盾构法隧道施工导向系统导向基本原理有哪些?

洞内控制导线是支持盾构机掘进导向定位的基础，激光全站仪安装在位于盾构机的右上侧管片上的拖架上，后视一基准点(后视靶棱镜)定位后，

全站仪自动掉过方向来，收寻ELS靶， ELS接收入射的激光定向光束，即可获取激光站至ELS靶间的方位角、竖直角，通过ELS棱镜和激光全站仪就可以测量出激光站至ELS靶间的距离。TBM的仰俯角和滚动角通过ELS靶内的倾斜计来测定。ELS靶将各项测量数据传向主控计算机，计算机将所有测量数据汇总，就可以确定TBM在全球坐标系统中的精确位置。将前后两个参考点的三维坐标与事先输入计算机的DTA(隧道设计轴线)比较，就可以显示盾构机的姿态了。