對地鐵區(qū)間隧道貫通測量誤差的探討

■田金鑫（成都市勘察測繪研究院四川成都610081）

對地鐵區(qū)間隧道貫通測量誤差的探討

■田金鑫
（成都市勘察測繪研究院四川成都610081）

城市公共交通發(fā)展迅速，精密施工測量技術(shù)在地鐵建設(shè)中越來越重要，本文主要通過對貫通誤差的分析和估算，結(jié)合規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計等直接控制指標(biāo)進(jìn)行比較，對整個貫通施工的質(zhì)量進(jìn)行控制，保證隧道的順利貫通進(jìn)行了探討。

地鐵貫通測量誤差

1　引言

近年來國內(nèi)一線大城市軌道交通線路的相繼建成通車，不僅標(biāo)志著建設(shè)者施工技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，并從多側(cè)面和角度充分展示出精密施工測量技術(shù)在保障施工精度和速度方面發(fā)揮了重要的作用。

2　貫通測量誤差分析

2.1貫通測量誤差來源

貫通誤差主要來源于各測量環(huán)節(jié)的測量誤差［1～3］。貫通測量的主要任務(wù)是控制貫通橫向誤差，保證貫通質(zhì)量。貫通測量一般分為地面控制測量、兩井聯(lián)系測量和地下導(dǎo)線測量三部分。每部分的測量誤差均對貫通橫向誤差產(chǎn)生影響，按誤差傳播規(guī)律，由下式估算：

式中，m為總的貫通橫向誤差；m1為由地面控制測量所引起的貫通橫向誤差；m2為由聯(lián)系測量引起的貫通橫向誤差；m3為由地下支導(dǎo)線引起的貫通橫向誤差。

每部分的測量誤差均對高程貫通中誤差產(chǎn)生影響，按誤差傳播規(guī)律，由下式估算:

mh1為地面高程控制測量的中誤差；mh2為向地下傳遞高程的中誤差；mh3為地下高程控制測量的高程中誤差。

2.2貫通測量誤差估算

2.2.1貫通橫向誤差估算

（1）地面控制測量采用單導(dǎo)線時,貫通橫向誤差m與觀測精度、導(dǎo)線長度的關(guān)系為：

式中,mβ為導(dǎo)線測角中誤差；ms/S為導(dǎo)線邊長相對中誤差；Ri為各導(dǎo)線點至貫通面的垂直距離；di為各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長度。

當(dāng)導(dǎo)線為直伸導(dǎo)線時，則有：

（2）地面控制網(wǎng)采用等邊三角鎖時,貫通橫向誤差m與觀測精度、鎖的長度關(guān)系為：

式中,l為三角鎖兩端點連線的長度；k為三角鎖兩端點間接邊數(shù)。

（3）地面控制采用GPS網(wǎng)時,貫通橫向誤差與兩近井點間邊長誤差、儀器標(biāo)稱精度的關(guān)系為：

式中,ms為兩近井點之間邊長S的誤差;α為邊長S與貫通重要方向x'軸之間的夾角。

式中a為固定誤差,D級及E級GPS網(wǎng)的a≤10mm；b為比例誤差,D級GPS網(wǎng)的b≤10×10-6，E級GPS網(wǎng)的b≤20×10-6。

一井定向需獨立進(jìn)行三次測量，則聯(lián)系測量中誤差為:

隨著盾構(gòu)的掘進(jìn)地下導(dǎo)線不斷延長，導(dǎo)線點也隨著盾構(gòu)掘進(jìn)而一個個建立起來。在貫通之前為一條支導(dǎo)線，預(yù)計在水平方向上的貫通誤差，就是預(yù)計支導(dǎo)線終點K在貫通面與線路中心線法線x′方向上的誤差Mx′k。由導(dǎo)線測角誤差引起的K點在x′方向上的誤差為[4]:

由導(dǎo)線的量邊(光電測距)誤差引起的點K在x′方向上的誤差為:

式中:mβ為井下導(dǎo)線的測角中誤差;

Ry′為K點與各導(dǎo)線點連線在y′軸上的投影長; α′為導(dǎo)線各邊與x′軸間的夾角;

ml為光電測距的測邊誤差；

則K點在x′方向上的預(yù)計中誤差為:

由上可知，如上的施工測量方法經(jīng)誤差估算，滿足貫通平面測量控制要求。

2.2.2貫通豎向誤差估算

地下高程基準(zhǔn)系采用業(yè)主移交的二等水準(zhǔn)點引測到隧道洞口的高程。由此可知，地上高程控制測量誤差則由從水準(zhǔn)點引測加密近井水準(zhǔn)點的測量誤差引起。

m△為每1km的高差中數(shù)偶然中誤差，L為洞外水準(zhǔn)路線總長，則洞外高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為:

高程傳遞方式包括:水準(zhǔn)測量mh21，以及采用懸吊鋼尺的方法進(jìn)行高程傳遞mh22，則兩井高程傳遞測量對高程貫通誤差的影響值為:

地下水準(zhǔn)路線長為L，則地下高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為:

3　實例分析

3.1工程概況

成都地鐵2號線一期工程成灌客運站～經(jīng)干院站全長約22.79公里，共計20站19區(qū)間，區(qū)間長度在0.6km-1.5km之間。地面控制為加密附合導(dǎo)線，聯(lián)系測量采用一井定向的方法，貫通前測量采用支導(dǎo)線指導(dǎo)盾構(gòu)開挖。

3.2貫通誤差估算

3.2.1橫向誤差估算

這里我們對成灌客運站～紅色村站的貫通誤差進(jìn)行估算。

按照地面控制點的布設(shè)，導(dǎo)線點的平均間距按500米，假設(shè)導(dǎo)線在貫通面上投影d=350m，導(dǎo)線點到投影面的距離依次為350米，700米，1050米，1400米。采用leica TCRP1201+全站儀進(jìn)行觀測，測角中誤差取2。

估算地面測量引起的橫向貫通中誤差為:

聯(lián)系測量引起的橫向貫通中誤差為:

根據(jù)地下導(dǎo)線測量的作業(yè)精度和導(dǎo)線點的布置，地下導(dǎo)線點平均間距按150 m估算，則東-東區(qū)間可布設(shè)地下導(dǎo)線條數(shù)為8條，Ry' 依次為150m、300m、450m、……1350m，。

總的貫通橫向誤差：

3.2.2豎向誤差估算

高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為：

地下水準(zhǔn)路線長為L=1.425 km，則地下高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為：

總的貫通豎向誤差：

按照盾構(gòu)掘進(jìn)設(shè)計要求，橫向貫通中誤差必須小于±50 mm，豎向高程貫通中誤差必須小于±25 mm。根據(jù)結(jié)果可以看出滿足要求。

同時利用成灌客運站底板控制點對紅色村站底板控制點推算，推算坐標(biāo)與加密坐標(biāo)互差小于3cm。說明施工控制測量滿足設(shè)計質(zhì)量要求。

4　總結(jié)

現(xiàn)代測量技術(shù)和測量儀器的發(fā)展,提供了更為先進(jìn)的測量手段, GPS定位、全站儀、陀螺經(jīng)緯儀、精密垂準(zhǔn)儀、精密水準(zhǔn)儀及精密斷面儀的使用,保障和提高了測量精度。

地鐵處于城市復(fù)雜環(huán)境之中,作業(yè)貫通區(qū)間短（一般在1.5km以內(nèi)），地下作業(yè)條件較差,作業(yè)周期短，對貫通誤差的控制更加嚴(yán)格，通過對誤差來源的分析，我們可以看出地上和地下控制誤差相對較大，仍有很大提升空間；所以在地面控制和地下導(dǎo)線測量進(jìn)一步嚴(yán)格執(zhí)行測量規(guī)范，提高精度確保隧道的正確貫通，并為后期限界測量提供高精度控制成果。

［1］張正祿.工程測量學(xué)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2006:299-300.

［2］趙吉先,等.地下工程測量[M].北京:測繪出版社,2005.

［3］郭宗河.全站儀兩點參考線測量與放樣及其在工程中的應(yīng)用［J］.測繪通報，2004 (8):62-63.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-190-2