切线支距法在浅埋暗挖法地铁隧道施工中的应用

切线支距法在浅埋暗挖法地铁隧道施工中的应用

王明月1詹家民2赵传瑞。

(1．江苏省邳州市规划局，江苏邳州221300；2．徐州师范大学，江苏徐州221000；

3．中铁隆工程有限公司，四川成都610000)

哺要】本文探讨了在浅埋暗挖法工法下如伺利用有限的条件使用传弦．的切线支距法来进街测量放线，施工随时随地的开挖和初支要象。

崩；踺词】切线竞距法；浅埋暗挖法；全站仪；激光指向仪

1引言

全站仪因其优越的性能，在工程施工中特别是在线型工程中得到

了广泛的应用，测量放样也越来越倾向于使用极坐标法来完成，传统的一些测量放样方法因为其本身的局限性，例如切线支距法和偏角法等使用的频率越来越少，但是并不是说这些传统的方法已经落伍淘汰了，没

有了继续使用的价值，其实在一些特殊的工程中还是有很大的使用价值的，下面就切线支距法在地铁隧道浅埋暗挖法施工测量中的应用做一些探讨。

2问题的提出

在北京地铁施工操作规程之中，要求在区间隧道施工测量中，直线隧道施工中应安置激光指向仪指导隧道掘进，曲线隧道施工应视曲线半径的大小和曲线长度及施工方法，选择切线支距法或弦线支距法测设线路中线点。在直线隧道施工中安置激光指向仪指导施工是很容易做到的，但是曲线段如何随时随地的指导施工掘进，规程中给出的方法却是

不易做到。在北京轨道交通工程大兴线土建某标施工中，采用浅埋暗挖

法施工，隧道曲线多，竖井多达9个，相应的需要贯通的工作面就多达

13个，工期紧，任务重。

项目部测量组和总工办经过对该标段的分析研究，总结了该暗挖

区间的工程特点：

1)掘进的动态连续性。因为工期紧，所以在编制的进度计划中工

人需要三班倒采用人工或小型挖机配合人工挖土连续作业，除非特殊情

况，基本上不可能停工专门留出时间给测量组去测量放线，这就要求测量放线工作必须随时随地的配合好开挖和初期支护工作：

2)掘进和初期支护的复杂与危险性。在隧道掘进过程中，随时有可能出现塌方和渗水等复杂情况，要求测量人员及时做好监测工作，为施工指导提供依据；

3)初期支护中安装格栅的频率高，精度要求高。在24小时的连

续掘进中，按照格栅间距0．75米的设计，一般情况下可以安装4或5榀钢筋或型钢格栅(在地质复杂区域，格栅间距设计为Q5米，其安装格栅的频率更高更及时)，安装时间也不固定，并且其精度要求高；

4)该区间隧道曲线多，曲线半径大，曲线长度短。针对该区间隧道的工程特点，项目部测量组和总工办一起研究提出了把全站仪和激光指向仪结合起来利用切线支距法进行测量放样。众所周知，激光指向仪的激光指向是直线，在曲线段是无法直接指导掘进方向的。在安装每榀

格栅时都使用全站仪测设隧道中线点，就需要配置大量的人员和设备，

并目频繁的测量放样必然会影响施工的进度。下面简述如何把激光指向仪和全站仪自≈七l芒点结合起来，使用切线支距法来测设隧道中线。

3解决曲线点测设的措施

首先我们把激光指向仪安装在曲线段的直缓点(拱顶)上，在靠近掌子面的位置用全站仪在隧道拱部以大约5—6米的间隔在拱顶上测设三个该曲线切线方向上的点并在点上打设水泥钢钉，在水泥钉下面悬

挂线坠，再用全站仪调整校正线坠的横向偏差。在照准校正线坠的过程

中，会存在下列不利因素：

1)隧道中的灯光照明条件一般都不好：2)隧道中的空气污浊，透明度差：

3)照准目标即线坠的垂线不象专用的测量标志—样清晰和反差大，这些研0因素会导致目标成像不清晰和不易照准，所以这时需要采取措

160施提高照准精度：在调整线坠的过程中始终用强光手电简从全站仪丽弭丽

向

光照向线坠，在线坠的背后用白纸板做背景。当目标与十字丝同宽时，用单丝照准，否则用双丝夹准目标，采用目标两侧空隙是否对称来判断

是否照准目标。在校核好线坠的位置后，就可调整激光指向仪的激光方向，指向先前测设调整好的三个线坠，使激光在铅直方向上大致能够和拱部纵向平行，左右方向纠三个线坠能够基本中分激光光斑为准。这样我们就有了曲线切线方向并且可以随时提供使用。示意图如图一。

其次，使用全站仪在隧道两侧腰线(一般为格栅连接板向上1米

线)上每间隔5—6米或靠近掌子面的位置利用极坐标法测设一次同步

里程点及其高j!呈o

t1]---

再次，如图二所示，建立以ZH(或HZ)点为原点，过ZH点的切

线为X轴、ZH点上缓和曲线半径为Y轴的坐标系统，可得到以曲线长

Ii为参数的公式。

图二

在缓和曲线殷：

xm

li—I．讯0c，+I—侣456c’Ⅵ=I湘c》一I粥36∞+|i11^42240c，

其中c=R×I。，R为圆曲线半径，Io为缓和曲线长在圆曲线段：

×I=R×si嗍广电51c)／FO+mⅥ=R【1—tos峨i——05IJ／剐+p其中m=li2一03胆40m

P=Io=／(24R)

若Io=0，则m=O、p=O，上面公式就可转换为没有缓和曲线的圆

曲线时的切线支距公式。

其实我们这里要用到的是Ⅵ值，因为x值是不易直接利用激光指

向仪的激光来量取的(主要是不方便及增)JoY工作量)，但是因为曲线

长l产DK广DI(0(Dl(．为曲线点里程，Dl(0为曲线起点里程)，即可以使

用线路里程(用DKi表示)来确定×．点所在的位置，警．以实际用到的是DI(1及相应的y．值。每次均要计算出从靠近掌子面的同步里程点起到下面将要开挖的5。6米隧道段的DI黧盟姐．

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8

透水的快易收口网，铺设方向沿着浇筑方向到后浇带。混凝土泌水可以顺着铺设方向顺利流到后浇带，在后浇带对泌水进行收集并及时排出，从此有效解决泌水问题。

IA大体积混凝士的养护

混凝土浇筑后应该立即进行覆盖保湿养护，覆盖材料可以选用塑料薄膜或者草席等，养护应该随着大体积混凝土的浇筑ll目￡陴，每一段混

凝土表面进行收光处理之后，应立刻进行覆盖湿润养护。养护过程中还要防止气温的急升或急降，在混凝土升温过程及早期降温过程中，要做

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18000

【

图3大体积混凝±的分层浇筑

好保温工作，到降温中期之后，可以适当提高加快降温速率，气温允许的情况下白天可以掀开部分保温薄膜。待混凝土终凝之后，塑料薄膜可以去掉，但仍要保温养护七天，不要使用地下井水或温度较低的自来水

洒向混凝土。

2结语

总的来看，高层建筑基础底板大体积混凝土施工过程中，只要遵

133混凝土的自畏捣

混凝土泵送时会自然形成一个斜坡度，根据这个坡度在每条浇筑带的浇捣面的前部、中部及后部各设置3台振捣棒(如图1所示)。3台振捣棒的分别布置在混凝土的卸料点、混凝土斜面的中间部位以及坡脚及底层钢筋处，其作用如下：位于混凝土卸料点的振捣棒可以使混凝

土顺利通过面层的钢筋，然后流^底层：位于中间部位的振捣棒则主要

循前文提到混凝土原材料以及配合比的优选，做好施工前的准备，采用

施工中的．各种技术措施，加强混疑土的养护等，高层建筑基础底板设计的要求一定能够达到。

是提高混凝土的密实度：位于底层的振捣棒则是为了让混凝土顺利流入

下层钢筋的底部，因为底层钢筋的间距较小，如果不进行有效振捣，就无法保证下层钢筋混凝土的浇筑密实。振捣棒的操作要保持“快插慢拔”，上下抽动，保持振捣均匀；振捣棒的插点应采用交错式或者并列式，各插点的间距在300mm～400mm为宜，振捣过程中应该沿着浇筑方向依次进行，以避免漏振的情况出现i每—个振捣点的振捣时间应该在30s左右，是大体积混凝土表层的水分不再明显下沉而又不出现气泡为佳。

1

[参考文献】

…王铁梦．=[程结构裂缝控制fMl．北京：中国建筑工业出版社，2004【2】混凝土结构工程施工质量验收规范．GB50204—2002．【3】大体积醒凝土施工技术规范，GBTS0496—2009．

34大体积混凝土泌水处理

在高层建筑基础底板大体积混凝土浇筑过程中，即使采用各种技术措施，但混凝土还是难免会出现泌水现象。低于规范规定量的泌水量不会影响到混凝土的正常使用，但由于高层建筑基础底板混凝土的浇筑必然为大体积，泌水总量也必然较大，若不进行有效的处理，对大体积混凝土的正常使用可能造成不利影响。为处理泌水，可以在后浇带设可

f4j江正荣建筑施[手册fMj．北京：中国建筑工业出版袍2002．

(上接第160页)果曲线的距离长导致激光的光斑扩散很大，或切线支距Y值很大，不便

于施工时直接丈量定位瞎栅，这时可以向前移动激光指向仪到曲线切线

距Yi值(DE间距和格栅间距相同)，并做好测量交底(附图和文字说

明)。在开挖到大约需要安装格栅的位置时，由现场的领工员从同步里

方向适当点上，或者将激光指向仪移位到该曲线切线内侧的平行线上

面，这样在丈量支距值Y时要减去切线与其平行线之间的间距。

4结语

程点起沿着两侧腰线用钢尺向前量取到掌子面的距离，判断是否到了需要安装格栅的里程，如果到了就再从激光指向仪的光斑中心向左或右量取支距Ⅵ值，即可确定格栅的垂直中，醚蔓位置。再U最近腰线高程点用

水平管抄平确定格栅的标高，这￡糊的确切位置就可确定了(开挖土

总之，全站仪结合激光指向仪利用切线支距法测量放样完全能够

满足浅埋暗挖法隧道的开挖和初支的要求，其最大的优点是可以随时随地的指导开挖和初支施工，加快施工进度，节约大量的人力和物力，需

体或围岩道理同样，其精度要求更低，这里就不叙述了)。这里需要特别注意的是，我1门这样计算出来的支距Y．值，是线路中心的y．值，还要

加上隧道结构中线的内移值才是施工掘进中要用的隧道中线。在5米曲

要注意的是必须经常进行检测复核，避免错误的发生导致较大的损失。

线段(具体数据要根据曲线半径R来确定，此数据为—般椰的)范

围内，可以近似的认为该段曲线是直线，这样只要计算出每间隔5米点的y．值，减去后5米的Yi一5值得其差值，采用内插法就可得到该5m

曲线段内任意点的支距v值，这样就可以根据该支距Y值直接指导开挖

[参考文献]

【1】1国家质量技术监督曷建设部，GB50308-1999．地下铁道、轻轨交通工程测量规范，中国计期出版牡，2000．

12l过静口。饶云刚．±木工程i91I|量．武汉：武汉理工大学出版桂，2009．f3J李清岳，陈永奇．工程测量学．北京：测绘出版,Lt99s．f4】张正禄．工程掷j量学．武汉大学出版社。2004．

了。这样{叶算的支距y值有点误差，经峦十算比较，采用该法计算的支

距Y值和直接使用切线支距法公式计算的支距Y值最大差值为7mm，

对于隧道开挖和初支的影响基本可以忽略。

利用该法测量放样一次，就可满足工人两到三天的开挖要求。如