地鐵施工階段測量控制要點分析

張虎 甘善文

摘要：本文主要介紹了地鐵施工階段的測量特點和要求，并以此為依據(jù)，重點探討了地鐵施工階段測量控制要點，同時分析了常用措施與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵；施工測量；控制

引言

施工測量是在工程施工階段進行的測量工作，它不僅是工程測量的一個重要部分，也是保證工程質(zhì)量和工程進度的必要階段。近年來，隨著公共交通系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，地鐵工程任務(wù)越來越重。由于地鐵工程面對的環(huán)境復(fù)雜，因此對工程技術(shù)的要求較高，地鐵施工階段的測量任務(wù)難度也較大。因此，在施工測量任務(wù)中掌握要點，關(guān)注細節(jié)，十分必要。

一、地鐵施工階段的測量

1.地鐵施工測量特點

地鐵工程面對的環(huán)境和要求特殊，因此，其施工測量任務(wù)有以下特點：

（1）工程規(guī)模大，工程周期很長，但是工程往往需要分段進行，測量工作涉及整個建設(shè)過程，任務(wù)零碎繁瑣；

（2）地鐵工程面對的地質(zhì)條件和環(huán)境條件十分復(fù)雜，周邊建筑和自然環(huán)境復(fù)雜，地下管網(wǎng)眾多，只能使用三維坐標(biāo)法放點；

（3）地質(zhì)條件穩(wěn)定性差，地表沉降發(fā)生可能性較高，因此，地鐵施工難度和風(fēng)險很高，監(jiān)測任務(wù)重；

（4）工程形式多樣，施工條件復(fù)雜多變，對設(shè)備和工人素質(zhì)要求很高，需要專用控制網(wǎng)；

（5）內(nèi)軌道采用整體設(shè)計，為提高安全性，且降低成本，要降低限界誤差，提高工程精度；

（6）控制站點眾多，且站點使用頻繁，因此測量任務(wù)繁重。

二、測量精度要求

值得注意的是，地鐵測量的首要任務(wù)是保證隧道貫通，在此基礎(chǔ)上保證定線、放樣等施工過程的精度要求。目前，工程中一般依據(jù)鐵道部《新建鐵路工程測量規(guī)范》中的測量貫通誤差要求，來規(guī)定隧道貫通誤差及其允許值。一般認(rèn)為，地鐵貫通測量誤差主要來源于兩個方面，包括設(shè)計所給定的限界誤差（安全空隙）和隧道結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)處的允許偏差。貫通誤差的大小直接影響地鐵質(zhì)量和造價，一般地鐵設(shè)計所給定的限界誤差為100mm。

以挖掘隧道的一般技術(shù)——盾構(gòu)挖掘技術(shù)為例，地面控制測量誤差不能超過11.4mm，洞口中心測量誤差不能超過11.4mm，豎井聯(lián)系測量誤差不能超過22.8mm，可見，地鐵工程施工測量的精度要求極高。

三、施工階段測量控制

1.測量誤差來源

地鐵施工階段的測量誤差通常來自于系統(tǒng)因素和人為因素。

我們知道，在地鐵工程施工測量的過程中，需要考慮到地鐵工程的特征、施工方案、施工技術(shù)、設(shè)備安裝精度、貫通距離以及測量儀器設(shè)備本身的精度等諸多因素。地質(zhì)環(huán)境的變化，施工方法和施工設(shè)備的選擇，施工過程中與工程結(jié)束后軌道的變形，測量工具和測量技術(shù)的準(zhǔn)確度及可靠性，這些都對測量的誤差有一定程度的影響。這些誤差是系統(tǒng)誤差，只能盡可能地避免而不能消除。

還有部分影響來源于人為因素。測量方案的設(shè)計，施工工人的技術(shù)水平和設(shè)備使用的熟練程度，監(jiān)理人員和管理人員的素質(zhì)，這些同樣對測量的結(jié)果帶來了可能的誤差，這些誤差通過合理的方式能夠降至最低甚至完全避免。

2.控制要點

地鐵施工測量過程的控制要點應(yīng)該集中在帶來誤差的主要工程流程上，如定向、放樣、控制網(wǎng)、豎井聯(lián)系測量、斷面測量、暗挖等。

3.技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)的測量技術(shù)，如經(jīng)緯儀、投點儀技術(shù)等早已廣泛應(yīng)用在地鐵工程施工測量中。而隨著計算機、衛(wèi)星、定位、互聯(lián)網(wǎng)等各個領(lǐng)域先進技術(shù)的發(fā)展，交叉學(xué)科和交叉技術(shù)應(yīng)用于施工測量的方面越來越多。陀螺儀技術(shù)、GPS定位技術(shù)等新興技術(shù)也大大提高了施工測量的精度。

4.可行措施舉例

針對施工測量控制要點，利用多種測量設(shè)備進行測量，能夠?qū)κ┕崿F(xiàn)準(zhǔn)確可靠的指導(dǎo)與監(jiān)測。本節(jié)重點以其中幾類要點為例，討論對地鐵施工階段測量的控制。

（1）平面控制網(wǎng)

在工程的施工階段，要想保證工程進行的安全性和可靠性必須依靠平面控制網(wǎng)的完整。平面控制網(wǎng)分兩個等級，一等為衛(wèi)星定位控制網(wǎng)，二等為精密導(dǎo)線網(wǎng)。當(dāng)下，平面控制網(wǎng)主要以GPS網(wǎng)和精密導(dǎo)線網(wǎng)為重要架構(gòu)。這種控制網(wǎng)的基本原理是利用地鐵的GPS網(wǎng)得到其與城市的定位網(wǎng)的關(guān)系，從而進行定位。搭建網(wǎng)格的過程中，應(yīng)在每個車站設(shè)一個GPS點，每個點有兩個以上的通視方向。

（2）地下導(dǎo)線測量

搭建平面控制網(wǎng)首先要搭建地下導(dǎo)線網(wǎng)。在管片頂部的儀器臺上建導(dǎo)線點。為了確保儀器的穩(wěn)定性，儀器采用強制歸心，測量人員可在吊籃上觀測并與儀器臺完全分離。

（3）豎井聯(lián)系測量

豎井聯(lián)系測量通常有兩種方式，一是投點儀方法，二是陀螺儀定向法。

投點儀方法的基本原理是利用車站兩端豎井，在兩個井端各加一個觀測臺，利用地面導(dǎo)線測量這兩個觀測臺的方位，將井上觀測臺的坐標(biāo)投影到井下，投影點的坐標(biāo)和方位就是地下導(dǎo)線的起始點。本法的工作條件是：井上井下通視條件良好，并且井下可直接通向隧道方向。

陀螺定向法是采用光學(xué)垂準(zhǔn)儀（或重錘球）投出井上、井下在同一鉛錘線上的點位，根據(jù)井上、井下陀螺定向成果，求算投點在空間的平面夾角，使得井上、井下的導(dǎo)線連成一體，把井上導(dǎo)線坐標(biāo)、方位傳遞到井下導(dǎo)線。定向時采用逆轉(zhuǎn)點法進行。對一條邊定向時，完成一端定向為半測回，完成兩端定向為一測回。

（4）斷面測量

地鐵隧道的斷面形式有6種包括：直墻拱形、圓形、傳統(tǒng)形、矩形、橢圓形、變截面等。直線段和曲線段的斷面測量要求是不一樣的，直線段要求每12米、曲線段要求每6米測量一個斷面。由于地鐵隧道的斷面形式是多樣化的，因此測量時首先在斷面上選擇行車的常用位置，然后測定該位置與線路中線的距離。近年來施工單位采用的斷面測量系統(tǒng)多由計算機、覘牌、全站儀和數(shù)據(jù)采集器等組成。

常用的斷面測量的方法有二種。一種方法是在隧道內(nèi)的任意位置都可以安置全站儀或戰(zhàn)牌，采用這種測量方法，測量儀器不一定在線路中心進行測量。首先確定安置儀器的點與線路的關(guān)系。然后通過計算機確定斷面里程和議程，從而進行斷面測量。另一種是將全站儀和覘牌安置在隧道中線點上，測量儀器在線路中心進行測量。首先，測量置鏡點至欲測斷面中線點的高程和水平距離，然后就可連續(xù)依次測量多個斷面測量點水平角和垂直角信息。測量的信息會自動傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器之中，并通過計算機運算既可求出待測點與中線距離。

本文講述的兩種斷面測量方法使用方便，速度快，而且可以充分利用本單位現(xiàn)有測量儀器設(shè)備。因此這兩種方法具有非?？捎^的社會效益和經(jīng)濟效益。

結(jié)束語

地鐵施工測量是保證地鐵安全性和使用年限的重要條件。因此，施工方案中需要詳細科學(xué)地計劃測量方案與測量手段，依據(jù)實際情況實施測量。作為地鐵施工測量的必要因素與基礎(chǔ)，測量技術(shù)與測量工具需要投入更多的人力物力進行研究，以保證能夠適應(yīng)日益復(fù)雜的地質(zhì)條件和環(huán)境條件?？偟膩碚f，在施工過程中，利用先進技術(shù)，關(guān)注要點，注意細節(jié)，按照計劃進行測量，這樣才能有效保證地鐵工程的進度和質(zhì)量。

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