城市轨道交通规划过程中，主要利用地下空间，将大部分的车站和区间设置在地下，因规划要求，不可避免地会使得某些站点间有较长的区间，同时因为单向掘进的盾构法施工是区间施工的主力军，而长大区间的施工控制点精度控制一直是施工控制测量的重要难题，本节以东平站—湾华站盾构区间右线施工控制测量为例，探讨在长大区间的中间位置加设钢丝达到掘进方位矫正的目的。

一、长大区间进行矫正方位的必要性

盾构区间只能单向掘进，这也导致土建施工过程中施工控制测量的精度控制难度显著增加，给区间的精准贯通提出了更大的挑战。在区间施工控制测量工作中，主要的问题及难点体现在以下几个方面。

（一）地面平面控制点的精度

地面平面控制点分为3个等级。一等网为全市轨道交通控制网，应采用卫星定位测量方法，一次全面布设；二等网为线路控制网，三等网为线路加密控制网，应分别采用卫星定位、精密导线方法，分期布设。地面控制点的复测精度是保证区间顺利贯通的首要措施。

（二）近井导线的选取

近井导线的网型设置和测量精度是联系测量工作的基础，因此近井导线的网型设置是否合理，测量方法和使用的仪器是否满足要求，直接制约了联系测量和洞内导线的精度。

（三）平面联系测量的方法选取

平面联系测量是将坐标由地面向井下传递的过程，主要的方法有一井定向、两井定向、陀螺全站仪和铅垂仪组合定向、导线直接传递测量和投点定向法等。对于不同工程概况及始发井形式，应采用不同的联系测量方法。

（四）洞内导线的布设

长大盾构区间均是单向掘进，同时多存在小半径曲线段和大纵坡曲线，这也将导致洞内控制点的数量增加，根据《城市轨道交通工程测量规范》（GB/T50308—2017）中对导线网测量的技术要求，控制点数量的增加直接导致测站数的增加，同时意味着精度的降低。

基于以上几个方面的难点，在长大盾构区间保证和提高掘进方位的精度是很有必要的，为保证掘进方位的精度，需采取多种措施。以东平站—湾华站盾构区间右线施工控制测量为基础，讨论在长大区间中加测钢丝以矫正掘进方位的必要性。

二、东平站—湾华站盾构区间贯通误差预计

（一）工程概况

东平站—湾华站区间从东平站出发，向北延伸，延规划道路敷设，侧穿保利基坑，需下穿文华路小桥，后穿东平大道、佛山新港护岸和侧穿佛山三中中学、湾何村，最后沿着华南道到达湾华站。区间穿越的主要建筑物有保利基坑、东平大道、佛山新港护岸和湾何村。东平站—湾华站区间采用盾构法施工，区间右线分界里程YDK44+222.536～YDK47+013.470右线长2 790.934 m；左线分界里程ZDK44+222.536～ZDK47+013.468，长链2.128 m，左线长2 793.06 m区间由前后两端盾构隧道和中间风井组成。区间设置1#～5#联络通道（2#联络通道兼废水泵房），4#联络通道兼具中间风井的作用。图5.22为东平站—湾华站盾构区间概况简图。

图5.22　东平站—湾华站盾构区间概况简图

本标段区间在平面上比较直顺，东平站—湾华站区间最小转弯半径为650 m。线路纵断面呈“V”字形节能坡形式，线路出东平站后，右线以21‰、4‰、5‰、13.19‰的坡度到达湾华站，线路轨面埋深15.5～32.337 m，隧道覆土10.5～28.337 m。

（二）施工前的平面贯通误差分析

区间隧道的贯通测量是在已建成的两个车站的隧道预留洞之间进行的测量。预留洞是一个钢环，钢环半径比盾构半径大约10 cm。施工时，盾构是从一个车站的预留洞推进，按设计的线路方向和纵坡，再从另一个车站的预留洞中推出，这时盾构中心和预留洞中心的偏差值，就是贯通误差（包括测量误差和施工误差）。

地铁隧道施工的测量主要有地面控制测量、始发站联系测量、盾构机姿态定位测量、地下导线测量和吊出站的联系测量。

由于该区间主要是盾构施工，其贯通误差是指盾构机头中心与预留门洞中心的偏差值。横向贯通误差的来源主要是下列5道测量工序误差：地面控制测量误差；始发井联系测量误差；地下导线测量误差量误差；盾构姿态定位测量误差；吊出井联系测量的误差。假设五项误差对贯通误差的影响是独立的，则有它们共同影响的贯通测量误差为：

经计算，区间贯通误差预计满足限差要求，但是贯通误差较大。

三、东平站—湾华站盾构区间施工控制测量

（一）前期网型设计要求

因中间风井距离始发井约2 200 m，因此在2 000 m联系测量之前，现场没有条件在中间风井加测钢丝。前6次联系测量工作均进行以下要求：

（1）每次联系测量均固定地面起算点和近井导线，以减弱地面导线测量误差。

（2）每次联系测量使用同一个位置的钢丝托架，防止出现多次测量钢丝挂点不一产生的测量误差。

（3）基线边控制点间距尽量拉长，以较少测站数并提高方位精度，基线边控制点需跟底板钢筋绑扎同时布设，并布设在靠近侧墙倒角的底板上，以提高点位的稳定性。

（4）基线边控制点在埋设期间须加装套筒，防止点位被碾压破坏。

（5）洞内布设成双导线，并每8站闭合一次，以提高洞内导线的精度。

（二）1 600 m联系测量的网型设计及数据分析

严格按照前期要求，布设1 600 m联系测量网型，具体见图5.23。经平差计算，平面坐标最大点位误差为±5.88 mm，最大点间误差为±1.24 mm，最大附合导线角度闭合差为4.6″，X坐标闭合差为-0.010 6 m，Y坐标闭合差0.005 2 m，附合导线总长度为1.093 9 km，最低相对精度1 93∶ 045，满足《城市轨道交通工程测量规范》（GB/T50308—2017）中相关要求。

将1 600 m联系测量土建承包商的测量数据与第三方测量单位的基线边方位角、洞内导线点成果等数据进行了对比分析，同时还对最末一条边进行了陀螺定向测量，以检核施工控制测量数据是否准确。从表5.27、表5.28、表5.29中数据对比分析，掘进方位准确，坐标成果与土建承包商较差满足限差要求，相关成果合格，可以用来指导后续掘进施工。

图5.23　1 600 m联系测量的网型设计

表5.27　基线边成果比较表

表5.28　地下控制点检测成果比较表

续表

续表

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表5.29　DWY7→DWY8陀螺定向比较表

四、中间风井加测钢丝的联系测量方案及数据分析

虽然前期网型设计的数据成果相对可靠，但是井下单导线网的点位个数已经增加至9个，点位测角中误差以及测距相对中误差已经制约了测量精度，因此需尝试在中间风井悬挂第三根钢丝矫正坐标及掘进方位。

（一）中间风井加测钢丝的联系测量方案

严格按照前期要求基础上，以滨海御庭～M3G75为起始边，经S2、FJ4、FJ2、M3T073附合至M3G75～M3T533构成附合导线二，同时在中间风井打孔并悬挂第3根钢丝（即GS3），将第3根钢丝纳入网型，并参与洞内导线数据的计算，具体见图5.24。

（二）加测钢丝联系测量后的精度分析

经平差计算，平面坐标最大点位误差为±2.34 mm，最大点间误差为±1.24 mm，最大附合导线角度闭合差为7.9″，最大X坐标闭合差为0.011 8 m，最大Y坐标闭合差-0.006 8 m，附合导线总长度为1.909 1 km，最低相对精度1 80∶ 062，满足《城市轨道交通工程测量规范》（GB/T50308—2017）中相关要求。

（三）成果数据对比分析

2 000 m联系测量后，进行了以下数据对比：

将土建承包商2 000 m联系测量数据与第三方测量单位的基线边方位角、洞内导线点、联系测量最末边成果等数据进行了对比分析，具体见表5.30～5.32。

图5.24　东平站—湾华站右线2 000 m联系测量网型

表5.30　基线边DPY4～DPY5成果比较表

表5.31　最末边QZY9～QZY10 成果比较表

表5.32　地下控制点检测成果比较表

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将第三方测量单位2 000 m联系测量数据与1 600 m联系测量的洞内导线点成果、DWY7→DWY8方位角成果进行了对比分析，见表5.33、5.34。

表5.33　第三方测量2次联系测量成果比较表

续表

表5.34　DWY7→DWY8定向比较表

将第三方测量单位2 000 m加测钢丝联系测量（即大两井联系测量）数据与第三方测量单位2 000 m洞内支导线测量数据进行了对比分析，见表5.35。

表5.35　第三方测量2 000 m联系测量大两井与支导线成果比较表

续表

通过以上数据比对和分析，可以得出以下结论：

（1）前期联系测量网型设计较为合理。

（2）因该区间为南北方向，1 600 m联系测量最末一条边DWY7→DWY8的方位在2 000 m联系测量过程中未进行较大的矫正，掘进方位正确。

（3）在中间风井加测钢丝对井下洞内导线的坐标成果产生较大的影响，由始发井开始，洞内点位坐标成果较差逐渐变大，尤其最后一个点坐标（即对后期实际掘进影响最大的一个点），本区间中该点位X坐标变化20.8 mm，Y坐标变化-41.6 mm。

（四）东平站—湾华站盾构区间贯通测量

为验证大两井定向测量成果是否正确，在该区间右线贯通后，第三方单位和土建承包商进行了贯通测量检测。具体数据见表5.36。

表5.36　东平站—湾华站盾构区间贯通测量成果

五、小 结

前期贯通误差预计中，东平站—湾华站盾构区间右线贯通误差极限为46.1 mm，该区间在中间风井加测了1根钢丝，用于矫正掘进的方位及提高洞内导线点的坐标精度。加测钢丝后，洞内导线最大变化点位Y坐标变化-41.6 mm，因该区间为南北方向，Y坐标变化对掘进贯通精度影响较大。该区间最终横向贯通误差为9.2 mm（土建单位）和10.9 mm，从贯通测量数据可知，东平站—湾华站盾构区间右线在中间风井加测钢丝，对提高贯通测量的精度起到较大作用，实际矫正的洞内导线点数据变化量正是有利于提高贯通精度的，该方法对矫正区间的掘进精度具有良好的效果。

在后续长大区间的控制测量工作中，为保证贯通精度，应首先注意保证地面导线控制网的精度，其次在有施工井条件或者可以创造条件开孔的情况下，应尽量加设一根钢丝，将钢丝数据用于洞内导线网的计算，以矫正掘进的方位，并提高洞内导线点的坐标精度。