地鐵施工階段測(cè)量控制要點(diǎn)與新技術(shù)引用

鄭　件

摘要:簡(jiǎn)要介紹了地鐵施工測(cè)量精度要求與施工測(cè)量工作特點(diǎn),提出了施工過程測(cè)量控制要點(diǎn),同時(shí)也提出了一些新的施工測(cè)量技術(shù),供相關(guān)人員參考,從而在測(cè)量重要環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的控制,確保工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:地鐵施工 精度要求 測(cè)量要點(diǎn) 新技術(shù)

1 地鐵施工測(cè)量精度要求

地下鐵道測(cè)量工程的測(cè)量精度設(shè)計(jì)是根據(jù)工程的特征、施工方法、施工精度、設(shè)備安裝精度和貫通距離等諸多因素確定的,它不僅要保證隧道和線路貫通,而且要滿足線路定線和放樣的精度要求。地下鐵道測(cè)量的首要任務(wù)是保證隧道貫通,因此在地下鐵道工程測(cè)量精度設(shè)計(jì)中,合理地規(guī)定隧道貫通誤差及其允許值,是地下鐵道測(cè)量的一項(xiàng)重要研究任務(wù)。目前在地下鐵道測(cè)量中使用的測(cè)量貫通誤差要求,大都來自鐵道部《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》,它是根據(jù)山嶺隧道貫通誤差測(cè)量的實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算出來的。該指標(biāo)應(yīng)用在主要采用盾構(gòu)和噴錨構(gòu)筑法進(jìn)行隧道施工的地下鐵道中,廣泛應(yīng)用于城市地鐵,是否科學(xué)值得商榷。

一般認(rèn)為地下鐵道貫通測(cè)量誤差應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)所給定的限界裕量(安全空隙)和隧道結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)處的允許偏差兩個(gè)主要因素來確定,當(dāng)然還要考慮測(cè)量儀器設(shè)備的精度狀況。如設(shè)計(jì)一般給定的隧道結(jié)構(gòu)限界裕量每側(cè)為100mm,則這100mm的限界裕量中應(yīng)主要包括施工誤差、測(cè)量誤差、變形誤差等。

2 地鐵施工測(cè)量工作特點(diǎn)

①地鐵工程建設(shè)期長,投資大,測(cè)量工作貫穿始終。②地鐵工程有嚴(yán)格限界規(guī)定,為降低工程成本,施工誤差裕量已很小 ,設(shè)計(jì)采用三維坐標(biāo)解析法,所以對(duì)施工測(cè)量精度有較高的要求。③地鐵聯(lián)系測(cè)量是質(zhì)量控制過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。④地鐵隧道內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)采用整體道床,鋪軌基標(biāo)測(cè)量精度要求高。⑤隧道及車站內(nèi)的控制點(diǎn)數(shù)量多、使用頻繁,應(yīng)做好標(biāo)志,加強(qiáng)維護(hù),為地鐵不同階段施工及后期測(cè)量工作提供基礎(chǔ)點(diǎn)位及資料。

3 地鐵施工階段測(cè)量控制要點(diǎn)

3.1 豎井聯(lián)系測(cè)量

3.1.1 豎井聯(lián)系測(cè)量方法與步驟 ①鉛錘儀、陀螺儀經(jīng)緯聯(lián)合定向法。適用于各種平面聯(lián)系測(cè)量,具有定向精度高、占用豎井時(shí)間少、勞動(dòng)量和強(qiáng)度小,是一種先進(jìn)的方法,應(yīng)用廣泛。②聯(lián)系三角形定向法。該法對(duì)豎井的大小有要求,作業(yè)時(shí)占用豎井時(shí)間長,勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度大。③導(dǎo)線定向測(cè)量法。采用全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量的方法進(jìn)行定向,垂直角不大于30°。對(duì)使用的儀器、設(shè)備等均有較高的要求,因盾構(gòu)井較大,比較適用于盾構(gòu)法施工的隧道。④兩井定向鉆孔投點(diǎn)法:具有定向精度高,操作簡(jiǎn)便,占用井口時(shí)間少、勞動(dòng)量和強(qiáng)度小的特點(diǎn),非常適合礦山法施工的隧道。但需要在地面鉆孔,審批手續(xù)繁雜,鉆孔成本較高。

3.1.2 豎井聯(lián)系測(cè)量建議 ①在趨近導(dǎo)線測(cè)量中,盡量使用高等級(jí)控制點(diǎn)起算,有條件時(shí)宜采用多條起算邊,布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)組成閉合或附合導(dǎo)線形式。盡量減少地面控制測(cè)量對(duì)橫向貫通誤差的影響。②作業(yè)前需對(duì)使用的設(shè)備儀器進(jìn)行一次嚴(yán)格的常規(guī)檢查,作業(yè)過程中最好采用三聯(lián)腳架、增加測(cè)回?cái)?shù)、測(cè)量時(shí)停工等方法提高測(cè)角精度。③嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行豎井聯(lián)系測(cè)量,隧道施工中,貫通面一側(cè)的隧道長度約1000m時(shí)聯(lián)系測(cè)量應(yīng)做3次,一般應(yīng)在隧道掘進(jìn)50 m、100～150m、距貫通面150～200m時(shí)分別進(jìn)行一次,取三次的加權(quán)平均值指導(dǎo)隧道施工。貫通面一側(cè)的隧道長度大于1000m時(shí)可以采取在距離貫通面1/2處通過鉆孔投點(diǎn)或加測(cè)陀螺方位角的方法來提高定向精度。

3.2 地下平面控制網(wǎng)平差

3.2.1 以兩站一區(qū)間為單位進(jìn)行原則上以區(qū)間兩端車站的施工控制導(dǎo)線點(diǎn)為依據(jù),通過區(qū)間施工控制中線點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)組成附合導(dǎo)線,即車站控制邊一區(qū)間控制中線點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)一車站控制邊。當(dāng)區(qū)間很長,有條件可分段進(jìn)行。區(qū)間控制點(diǎn)間的距離在滿足通視的條件下應(yīng)盡量長,直線段如條件允許可達(dá)200m,曲線段導(dǎo)線點(diǎn)間距不宜小于60m。平差的新成果將作為斷面測(cè)量、調(diào)整中線、測(cè)設(shè)鋪軌基標(biāo)及進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的起始數(shù)據(jù)。

3.2.2 導(dǎo)線聯(lián)測(cè)時(shí)超限處理 ①首先對(duì)導(dǎo)線重新測(cè)量,導(dǎo)線聯(lián)測(cè)不宜出現(xiàn)短邊,直線段導(dǎo)線點(diǎn)間距約150m,曲線地段宜大于60m。確認(rèn)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)無誤后閉合差超限。②可以合理改變起算點(diǎn)坐標(biāo),即起算邊的方位,使導(dǎo)線閉合差滿足規(guī)范要求。基本思路是通過比較由此引起區(qū)間內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)值和施工期間坐標(biāo)差值,以差值盡量小為原則。

4 地鐵施工測(cè)量中新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 定向測(cè)量 在地鐵中,采用全站儀、垂準(zhǔn)儀和陀螺經(jīng)緯僅組成的聯(lián)合作業(yè)方法進(jìn)行豎井定向,該方法擺脫了傳統(tǒng)懸吊鋼絲的聯(lián)系三角形法,不僅克服了受城市地鐵施工場(chǎng)地狹窄制約,圖形強(qiáng)度不易提高,占用井筒時(shí)間過長等缺點(diǎn),而且采用雙投點(diǎn),雙定向的方法,大大增加了測(cè)量檢核條件,又提高了定向精度。在地鐵復(fù)八線測(cè)量中所使用的GAK-1陀螺經(jīng)緯儀標(biāo)稱精度為一次定向中誤差為20mm”,實(shí)際作業(yè)時(shí)定向邊的陀螺方位角和其改正數(shù)的測(cè)定誤差,則定向邊陀螺方位角誤差可達(dá)到8”。在實(shí)際工作中我們又引進(jìn)GAOS自動(dòng)陀螺經(jīng)緯儀定向系統(tǒng),不僅操作方便,定向成果可靠,提高了定向精度。當(dāng)隧道埋深較淺時(shí),則采用導(dǎo)線測(cè)量方法和向地下傳統(tǒng)坐標(biāo)和方向,同樣布設(shè)雙導(dǎo)線加強(qiáng)檢核和提高精度。當(dāng)隧道貫通距離較長時(shí),還可采用在隧道上鉆孔,通過鉆孔投測(cè)坐標(biāo)或測(cè)定投測(cè)點(diǎn)陀螺方位角的方法提高定向精度。

4.2 地下鐵道GPS控制網(wǎng)測(cè)量 早在1990年5月北京地鐵復(fù)八線就采用GPS:行首級(jí)控制測(cè)量,控制網(wǎng)由10個(gè)點(diǎn)組成,布設(shè)成單三角鎖形式,該網(wǎng)采用兩臺(tái)WH100單頻接收機(jī)觀測(cè),異環(huán)閉合差為1.7 3ppm~2.89ppm,邊長中誤差為2.1mm,點(diǎn)位中誤差為3.5mm。1994年由于城市建設(shè)的影響,原有GPS控制點(diǎn)有的被破壞,有的發(fā)生變形,需要對(duì)原控制網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)充,并對(duì)原控制點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。為此,在原GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充,新網(wǎng)共選設(shè)了13個(gè)點(diǎn),其中3個(gè)點(diǎn)為一等點(diǎn),7個(gè)點(diǎn)為舊點(diǎn),新增6個(gè)點(diǎn)?？紤]到地鐵測(cè)量誤差分配到GPS測(cè)量的誤差精度要求(相鄰點(diǎn)位中誤差小于10mm),為加強(qiáng)控制網(wǎng)整體強(qiáng)度,1994年采用一次布設(shè),兩級(jí)觀測(cè)、整體平差的原則設(shè)計(jì)和布設(shè)GPS網(wǎng)。一級(jí)網(wǎng)由兩個(gè)重疊的大地四邊形組成,二級(jí)網(wǎng)為一級(jí)網(wǎng)下加密的三角鎖。

4.3 斷面測(cè)量 在地鐵隧道中斷面形式多樣(包括矩形、直墻拱形、橢圓形、傳統(tǒng)形、圓形、變截面6種),一般要求直線段每12米,曲線段每6米測(cè)量一個(gè)斷面,并根據(jù)隧道不同的斷面形狀,在斷面上選擇與行車密切相關(guān)的位置測(cè)定其與線路中線的距離。過去很多單位采用人工直接丈量的方法,精度低,速度慢,工作非常繁重。隨著測(cè)量儀器和測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,斷面測(cè)量儀面世后,斷面測(cè)量工作有了新的突破,但該儀器不能實(shí)行一站多斷面測(cè)量,而且價(jià)格昂貴,很多單位無經(jīng)濟(jì)能力問津。通過幾年來的實(shí)踐和應(yīng)用,采用全站儀、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和覘牌組成斷面測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行斷面測(cè)量,利用該系統(tǒng)進(jìn)行斷面測(cè)量的方法有二種,一種是將全站儀和覘牌安置在隧道中線點(diǎn)上,首先測(cè)量置鏡點(diǎn)至欲測(cè)斷面中線點(diǎn)的水平距離和高程,并將水平角置零,然后就可連續(xù)依次測(cè)量多個(gè)斷面測(cè)量點(diǎn)水平角和垂直角信息,并自動(dòng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器之中,并通過計(jì)算機(jī)經(jīng)運(yùn)算既可求出待測(cè)點(diǎn)與中線距離。