鐵路工程測(cè)量中如何有效控制測(cè)量精度

（同煤集團(tuán)鐵路運(yùn)營(yíng)公司礦山鐵路分公司 山西 037003）

1.工程測(cè)量在鐵路企業(yè)中的重要作用

測(cè)量是提高鐵路工程管理質(zhì)量的重要保障。在現(xiàn)代化企業(yè)中，從鐵路工程施工前期投入到后續(xù)的施工質(zhì)量檢驗(yàn)全過(guò)程都對(duì)于測(cè)量工作具有相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。為了提高工程測(cè)量工作的準(zhǔn)確性和效率性，企業(yè)需要不斷引進(jìn)先進(jìn)的管理技術(shù)和工藝手段，在這個(gè)過(guò)程不斷的提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.地鐵工程項(xiàng)目施工測(cè)量分析

下面以實(shí)際工程為例，對(duì)地鐵工程項(xiàng)目施工測(cè)量與誤差問(wèn)題進(jìn)行分析：

（1）工程概況。本工程為北京軌道交通新機(jī)場(chǎng)線中間站—磁各莊站，磁各莊站是軌道交通新機(jī)場(chǎng)線第2座車站，是新機(jī)場(chǎng)線與城際聯(lián)絡(luò)線S6線的換乘車站。車站為島式車站，總建筑面積27827m2。主體為地下兩層雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工，總長(zhǎng)490.6m，起止里程YK29+781.103～YK30+206.653，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)總寬26.2m，有效站臺(tái)長(zhǎng)186m，站臺(tái)寬16m，中心里程頂板覆土3m。共設(shè)4個(gè)出入口，均沿著規(guī)劃廣平大街南北敷設(shè)，其中A、B號(hào)出入口在主體西側(cè)地塊內(nèi)，C、D號(hào)出入口沿著規(guī)劃廣平大街敷設(shè)。

（2）導(dǎo)線網(wǎng)控制。根據(jù)本標(biāo)段的工程特點(diǎn)，利用業(yè)主提供的測(cè)量控制點(diǎn)，在施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)按精密導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)導(dǎo)線。精密導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)根據(jù)本標(biāo)段的實(shí)際地形選定，以GPS網(wǎng)為基礎(chǔ)布設(shè)成附和導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。

在確認(rèn)地面導(dǎo)線控制網(wǎng)復(fù)測(cè)無(wú)誤后，布設(shè)地上施工控制網(wǎng)，利用地上施工控制網(wǎng)對(duì)施工區(qū)段進(jìn)行平面定位控制和高程控制，同時(shí)通過(guò)聯(lián)系測(cè)量將地面施工控制點(diǎn)引入到車站基坑底部，并隨著施工的進(jìn)程，在基坑內(nèi)建立其它測(cè)量控制點(diǎn)。整個(gè)施工過(guò)程中將定期對(duì)地面施工控制網(wǎng)、導(dǎo)線點(diǎn)、車站內(nèi)測(cè)量基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)核。

（3）聯(lián)系測(cè)量。本標(biāo)段共有1車站，車站明挖法施工。聯(lián)系測(cè)量是將地面測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到基坑內(nèi)，以便指導(dǎo)車站施工。具體方法是將施工控制點(diǎn)通過(guò)布設(shè)近導(dǎo)線和趨近水準(zhǔn)路線，建立近基坑點(diǎn)，再通過(guò)近基坑點(diǎn)把平面和高程控制點(diǎn)引入基坑下，為基坑開(kāi)挖提供地面下平面和高程依據(jù)。

聯(lián)系測(cè)量是連接地上與地下的一項(xiàng)重要工作，為提高地下控制測(cè)量精度，保證隧道準(zhǔn)確貫通應(yīng)根據(jù)工程施工進(jìn)度，應(yīng)進(jìn)行多次復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)次數(shù)應(yīng)隨貫通距離增加而增加，一般1km以內(nèi)取三次。

（4）地下導(dǎo)線控制測(cè)量。根據(jù)《北京市工程測(cè)量技術(shù)規(guī)程》，車站地下控制點(diǎn)測(cè)設(shè)須在施工完第二塊底板后、施工至整個(gè)站臺(tái)長(zhǎng)度1/2處及車站底板結(jié)構(gòu)完工時(shí)施測(cè)，埋設(shè)100mm×100mm×10mm大小的鋼板，內(nèi)鑲直徑2mm，深為6mm的銅絲標(biāo)志；高程控制點(diǎn)采用圓頭不銹鋼焊與鋼板上，預(yù)埋在混凝土中，不銹鋼圓頭高出鋼板15mm，外加保護(hù)蓋防止泥沙進(jìn)入，點(diǎn)位埋設(shè)必須穩(wěn)固，有明顯最高位置，點(diǎn)位邊有明確標(biāo)識(shí)和點(diǎn)位描述。點(diǎn)位埋設(shè)時(shí)，監(jiān)理單位應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)點(diǎn)、并且填寫點(diǎn)位埋設(shè)驗(yàn)收單，確保點(diǎn)位埋設(shè)質(zhì)量。埋設(shè)在隧道軸線上。

（5）車站施工測(cè)量。施工中的測(cè)量控制采用平面放樣進(jìn)行施測(cè)，為了加強(qiáng)放樣點(diǎn)的檢核條件，可利用另外兩個(gè)已知導(dǎo)線點(diǎn)作起算數(shù)據(jù)，用同樣的方法檢測(cè)放樣點(diǎn)的正確與否，或利用全站儀的坐標(biāo)實(shí)測(cè)功能，用另兩個(gè)已知導(dǎo)線點(diǎn)來(lái)實(shí)測(cè)放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，放樣點(diǎn)的理論坐標(biāo)與檢測(cè)X、Y值相差±3mm以內(nèi)；提前施工前7天將設(shè)計(jì)中心坐標(biāo)報(bào)送監(jiān)理，5天前將圍護(hù)結(jié)構(gòu)的四個(gè)角點(diǎn)報(bào)送第三方測(cè)量中心，審批合格后方可指導(dǎo)施工?？紤]將樁位外放，車站圍護(hù)外放100mm。

（6）竣工測(cè)量。工程竣工后，為檢查主要結(jié)構(gòu)物及線路位置是否符合設(shè)計(jì)要求，并測(cè)繪竣工圖，應(yīng)進(jìn)行竣工測(cè)量。該項(xiàng)工作包括隧道凈空斷面測(cè)量，永久中線點(diǎn)及水準(zhǔn)的測(cè)設(shè)。

3.提高鐵路工程測(cè)量效果的措施

（1）積極應(yīng)用GPS技術(shù)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的逐步提高，GPS技術(shù)的定位效果也更加準(zhǔn)確。由于GPS是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位，能夠在鐵路工程測(cè)量中增強(qiáng)結(jié)果的精確度，并且不受環(huán)境等外部因素的影響，具有較高的實(shí)用性。通過(guò)GPS技術(shù)能夠幫助鐵路工程建立有效的控制網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，施工人員可以根據(jù)不同的鐵路工程情況，對(duì)GPS的應(yīng)用方式做出調(diào)整和改變。同時(shí)，GPS技術(shù)還具有定位時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，幫助鐵路工程單位提高施工效率，提供數(shù)據(jù)支持。隨著GPS技術(shù)的不斷優(yōu)化和進(jìn)步，目前GPS不但能夠完成傳統(tǒng)的兩點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量，還可以建立三維、四維、六維等多維度的坐標(biāo)系統(tǒng)，并且以圖像、表格等多種形式進(jìn)行表現(xiàn)，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

GIS除了在登記土地?cái)?shù)據(jù)時(shí)能夠提供科學(xué)合理的技術(shù)支持，并且還能將鐵路信息的處理效率以及質(zhì)量提高。鐵路測(cè)量技術(shù)能夠很好跟先進(jìn)設(shè)備自動(dòng)化相結(jié)合收集各種數(shù)據(jù)信息，將收集到的各類數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存在信息庫(kù)內(nèi)，隨后運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)這類數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、整理、對(duì)比以及劃分。GPS技術(shù)目前在我國(guó)鐵路工程測(cè)量中得到較為廣泛的應(yīng)用，如下表1所示，下面以某工程為例，分析GPS在鐵路工程測(cè)量精度中的應(yīng)用。

表1 鐵路GPS測(cè)量數(shù)據(jù)分析

（2）合理利用結(jié)構(gòu)侵限新觀測(cè)方法。為了提高鐵路工程測(cè)量精度，可以在基坑開(kāi)挖過(guò)程中有效應(yīng)用侵限新觀測(cè)方法結(jié)構(gòu)在基坑開(kāi)挖時(shí)為避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵入主體結(jié)構(gòu)界限，應(yīng)時(shí)刻對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，一般方法是在開(kāi)挖前把控制線用放樣的方式放在冠梁內(nèi)側(cè)，然后每開(kāi)挖一層用錘球吊一層，然后用尺子量測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和錘球的距離，滿足設(shè)計(jì)要求再進(jìn)行下一步開(kāi)挖。這樣測(cè)量每錘吊一次都會(huì)有相應(yīng)的誤差，開(kāi)挖到槽底誤差累積相對(duì)較大，對(duì)后續(xù)工作有很大的影響，讓測(cè)量工作量也增加了很多。例如，以某工程為例，可以對(duì)結(jié)構(gòu)侵限測(cè)量采用全站儀無(wú)棱鏡模式觀測(cè)，把大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為施工坐標(biāo)進(jìn)行直接測(cè)量，根據(jù)X軸值或Y軸值得出侵限結(jié)果，具體操作如下：

①首先在基坑擋土墻上分段布設(shè)臨時(shí)點(diǎn)，采用特定的強(qiáng)制對(duì)中盤施做。然后根據(jù)加密導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)設(shè)臨時(shí)點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

②在根據(jù)結(jié)構(gòu)總平面布置圖進(jìn)行大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換施工坐標(biāo)，以主體結(jié)構(gòu)北側(cè)結(jié)構(gòu)外皮為Y軸，主體結(jié)構(gòu)中心為X軸，交點(diǎn)為施工原點(diǎn)（0，0）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如式（1）、式（2）、式（3），待轉(zhuǎn)換點(diǎn)為P，大地坐標(biāo)為：Xp、Yp，施工坐標(biāo)系原點(diǎn)O：大地坐標(biāo)：Xo、Yo，施工坐標(biāo)系X軸之大地方位角：a。

P點(diǎn)轉(zhuǎn)換后工程坐標(biāo)為Xp、Yp：

③在根據(jù)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)用全站儀直接觀測(cè)，直接得出Y軸和X軸數(shù)值讓其與設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)對(duì)比直接得出結(jié)果正為合格，負(fù)為侵限值如下表2所示，以此做施工坐標(biāo)，數(shù)據(jù)均取絕對(duì)值。

表2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵限測(cè)量記錄表

④本次觀測(cè)全站儀使用徠卡TS09，無(wú)棱鏡模式500m內(nèi)精度：2mm+2ppm，無(wú)棱鏡模式能滿足規(guī)范要求。開(kāi)挖標(biāo)高控制：標(biāo)高測(cè)量一般采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，但在基坑首倉(cāng)見(jiàn)底開(kāi)挖過(guò)程中，人員、機(jī)械施工，容易對(duì)基坑內(nèi)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)擾動(dòng)或破壞，故本次工程首倉(cāng)開(kāi)挖控制使用全站儀無(wú)棱鏡模式直接觀測(cè)，使用圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵限觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)加密點(diǎn)標(biāo)高，引測(cè)該點(diǎn)位高程，在架設(shè)全站儀使用無(wú)棱鏡模式直接觀測(cè)槽底標(biāo)高，能有效的減小開(kāi)挖過(guò)程中人員、機(jī)械的影響。

（3）GIS技術(shù)應(yīng)用。GIS技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用，包括空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、測(cè)量遙感科學(xué)等，是目前應(yīng)用的較為新興的測(cè)量技術(shù)，促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新化發(fā)展。在測(cè)量工程中應(yīng)用GIS技術(shù)能夠?qū)κ┕?shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、分析、存儲(chǔ)和管理，幫助工程測(cè)量管理人員做出測(cè)量決策，提供數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障。除此之外，還可以進(jìn)行測(cè)量輔助決策、空間提示、測(cè)量預(yù)報(bào)等，提升測(cè)量工作的質(zhì)量和工作效率。GIS技術(shù)在鐵路工程測(cè)量的應(yīng)用過(guò)程中，需要與龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)。因此，工程測(cè)量人員在應(yīng)用過(guò)程中要根據(jù)不同的測(cè)量需求，對(duì)其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效存儲(chǔ)。通過(guò)GIS技術(shù)完成測(cè)量更高質(zhì)量、更高效果的達(dá)成。除此之外，GIS技術(shù)在管理工作方面具有便利的優(yōu)勢(shì)，能夠減少測(cè)量工作人員的工作負(fù)擔(dān)，降低工程測(cè)量的操作難度。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工程測(cè)量工作對(duì)于鐵路企業(yè)發(fā)展具有不可替代的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，涌現(xiàn)出越來(lái)越多的工程測(cè)量管理方法和技術(shù)。因此為了提高鐵路工程測(cè)量的精確性，鐵路工程施工相關(guān)管理部門需不斷提高自身管理水平，加大先進(jìn)工程測(cè)量設(shè)備和器具的經(jīng)濟(jì)投入，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，提高重視程度，為我國(guó)鐵路工程施工行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。