工程測量團隊與隧道建築工程

工程測量團隊與隧道建築工程

香港工程測量師學會

香港工程測量師學會(HKIES)成立於1996年,目的是聚集並代表本地的工程測量專業成員,以及為他們提供建築行業認可的資格和標準。

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黃顯麟-香港工程測量師學會持續專業發展活動主任

還記得第一次看見隧道挖掘機(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM)時,那直徑大概6-7m,總長大約100m的巨型圓筒機械就猶如《桿戰太平洋》(Pacific Rim)中的機械人手臂一樣十分夢幻,當置身其中時更加會覺得自己的渺小。對於可以接觸到如此大型的機械,並且成為其操作團隊的一份子,感覺是十分自豪的。

隧道建築是一門學問,亦是一門藝術。近年,香港有很多新鐵路項目和鐵路擴展工程進行,使用TBM亦變得普及起來,而工程測量團隊在TBM隧道建築是不可或缺的。

TBM隧道建築的原理,是用巨大的磨輪不斷來回地磨溶岩層上的泥石前進,同時將預製的隧道牆身組件自動裝上。 (詳情可按此) 那TBM 在地底挖掘前進時,是如何導航的?如沒有適當的導航,情況就會好像一個人在黑暗的環境中,沒有方向感地盲目地前進三、四公里一様,開始時依然會在正確的方向前進,但久而久之只會越來越偏離,而隧道工程要求的精準度 (breakthrough accuracy) 是大約10~20mm的。行外人很多時以為是使用全球衛星定位系統(GPS)來作定位,但在一個密閉空間的環境內,衛星訊號是沒可能接收到的。工程測量師大多數會使用較為普遍的做法,在一個已知XYZ座標的位置上使用光學測量的全站儀(Total station),量度與TBM的距離,從而計算出其座標。TBM上裝有接收座標的儀器,駕駛員會根據那些數據來調整修正TBM的前進方向與速度。工程測量團隊需要跟在TBM的機尾部份,設立新的座標控制點,及安裝全自動的全站儀24小時運作,使得TBM的位置數據可以不斷更新。這動作在TBM轉彎時會變得更加頻密,因轉彎時隧道牆身會阻礙了光學測量的紅外線與接收器的接觸。可想而知,當隧道挖掘得越長越深時,工程測量團隊的體力需求就會越來越多,因來回行走的距離會越來越遠。
除了全站儀外,工程測量師亦會用上其他測量儀器的數據來作參考及加強計算出來的位置準成,例如陀螺儀(Gyroscopic compass)。其用途就是利用陀螺軸心來尋找正確的北方,一般是在海上航行時應用,但其功用在地底隧道挖掘時亦是一個可靠的參考。

相信每一個工程測量師最緊張的時刻,都是TBM抵達目的地挖穿牆的一刻。試想想,假如有半個TBM在預設的地方外鑽出來,和預期的目標有明顯的差別,後果是不堪設想的,作為其導航的專家,工程測量團隊是難辭其咎的。直至破牆一刻,TBM不偏不倚地把預早噴上方便貴賓及傳媒認知的紅色漆油牆推倒,方才放下心頭大石,亦為自己的工作得出成果而感覺自豪。

一條隧道的成功挖掘建築,是有賴一隊專業的工程團隊,經過詳細的規劃與克服艱辛的挑戰,才可成功完成的。要精準地完成,工程測量團隊絕對功不可沒!

 

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