城市軌道交通工程施工測量技術(shù)與方法

楊定強(qiáng)，許鋒

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300000）

由于城市軌道交通工程建設(shè)環(huán)境的復(fù)雜性，只有保障了施工測量的精度，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，確保城市軌道交通工程相關(guān)構(gòu)筑物定位準(zhǔn)確，否則，一旦測量結(jié)果與實(shí)際的偏差較大，則可能會導(dǎo)致城市軌道交通工程面臨著嚴(yán)重的質(zhì)量與安全問題。因此，在城市軌道交通工程建設(shè)中，承包商需按相關(guān)測量規(guī)范及業(yè)主制定的城市軌道交通工程測量管理制度，做好施工測量工作。

1 城市軌道交通工程施工測量技術(shù)特征

1.1 全面解析設(shè)計(jì)、定線

城市軌道交通工程的施工測量工作專業(yè)性要求高，相關(guān)測量人員需全面解析設(shè)計(jì)并定線。由于城市軌道交通工程的建設(shè)位置相對特殊，多處于建筑物密集、地下管網(wǎng)縱橫交錯(cuò)的區(qū)域內(nèi)，在實(shí)際的施工建設(shè)時(shí)，所選用的地形圖比例尺較大，專業(yè)人員需結(jié)合設(shè)計(jì)資料與實(shí)測數(shù)據(jù)，保證施工放樣符合設(shè)計(jì)意圖。

1.2 控制網(wǎng)維護(hù)難度大

控制測量成果是施工測量的起算數(shù)據(jù)，控制網(wǎng)的維護(hù)是整個(gè)施工測量過程的關(guān)鍵工作。城市軌道交通工程控制網(wǎng)分為：平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)測量方法為衛(wèi)星定位和精密導(dǎo)線，高程控制網(wǎng)測量方法主要為水準(zhǔn)測量。上述控制網(wǎng)主要沿城市軌道交通工程線路布設(shè)，點(diǎn)位一般位于路面、構(gòu)筑物頂部、拐角處。

1.3 分期、分段測量

城市軌道交通工程為城市的大型工程項(xiàng)目，工程企業(yè)往往會開展分期建設(shè)，如果要保持各個(gè)階段性施工作業(yè)的有序進(jìn)行，需開展分期測量，對于每條線路，都需要根據(jù)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)與要求保障控制點(diǎn)布設(shè)的科學(xué)性，形成最完整的控制網(wǎng)。

2 城市軌道交通工程施工測量內(nèi)容

施工控制測量內(nèi)容主要包含以下方面：

（1）地面控制測量。在參加業(yè)主方、監(jiān)理方組織的測量交樁后，應(yīng)根據(jù)所轄標(biāo)段的工程資料、控制點(diǎn)情況編制控制網(wǎng)復(fù)測方案。方案應(yīng)針對具體情況在盾構(gòu)始發(fā)車站，接收端保證足夠的測量控制點(diǎn)；與相鄰標(biāo)段進(jìn)行搭接測量時(shí)，應(yīng)聯(lián)測相鄰標(biāo)段的控制點(diǎn)。對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)按相關(guān)測量規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對超限數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，編制控制網(wǎng)測量成果報(bào)告送相關(guān)主管部門審核、評估測量成果。

（2）聯(lián)系測量。地面數(shù)據(jù)向地下傳遞是通過聯(lián)系測量的方式完成，包括平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。平面聯(lián)系測量的方法有：導(dǎo)線直傳、一井定向、兩井定向、多點(diǎn)后方交會。聯(lián)系測量方法的選擇主要根據(jù)施工工法及現(xiàn)場的情況確定。

（3）地下控制測量。其控制網(wǎng)與原有平面控制網(wǎng)和水準(zhǔn)控制網(wǎng)具有統(tǒng)一坐標(biāo)系和高程系：地下控制網(wǎng)是經(jīng)過聯(lián)系測量將地面的平面坐標(biāo)和高程引至地下建立，坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)應(yīng)與地面控制網(wǎng)保持一致，地下控制網(wǎng)根據(jù)隧道走向及線路形式布設(shè)，故地下施工控制網(wǎng)的形式是線性的，點(diǎn)位的布設(shè)及間距與隧道的內(nèi)徑大小、施工精度高低及線路轉(zhuǎn)彎半徑大小等密不可分。地下控制網(wǎng)在施工過程中布設(shè)，無法與另外一端進(jìn)行通視，只能布設(shè)成為支導(dǎo)線(網(wǎng))形式，故地下平面控制網(wǎng)一般為支導(dǎo)線(網(wǎng))、支三角網(wǎng)等形式，無法布設(shè)成為附合導(dǎo)線(網(wǎng))形式。當(dāng)隧道貫通后在軌道鋪設(shè)前布設(shè)鋪軌基標(biāo)或任意設(shè)站精密導(dǎo)線網(wǎng)時(shí)，采用附合導(dǎo)線網(wǎng)或附合水準(zhǔn)路線形式。

3 城市軌道交通工程施工測量技術(shù)與方法

3.1 地面控制測量

城市軌道交通工程施工測量中，地面控制測量主要包含平面控制測量和高程控制測量。

平面控制測量分為三級：首級平面控制網(wǎng)一般是為整個(gè)軌道交通線網(wǎng)布設(shè)的平面控制網(wǎng)，是整個(gè)城市軌道交通工程平面控制骨架，一般采用GNSS網(wǎng)；次級平面控制網(wǎng)是在整個(gè)平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，針對某條城市軌道交通工程線路布設(shè)的線狀平面控制網(wǎng)，是整條城市軌道交通工程工程線路平面控制測量骨架，一般也采用GNSS網(wǎng)；三級平面控制網(wǎng)又稱為精密導(dǎo)線網(wǎng)，是在首級或次級平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的加密控制網(wǎng)，主要采用附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線或節(jié)點(diǎn)網(wǎng)的形式，附合點(diǎn)、閉合點(diǎn)及起算依據(jù)均為首級或次級控制網(wǎng)點(diǎn)。

平面控制測量的基本任務(wù)就是根據(jù)城市軌道交通工程的特點(diǎn)和需要，在地面布設(shè)一定形狀的控制網(wǎng)，并精密測定其地面位置。其目的是為施工測量、地下控制測量傳遞地面坐標(biāo)、方位，建立整體的控制基礎(chǔ)。

城市軌道交通工程高程控制測量分兩個(gè)等級布設(shè)：一等高程控制測量、二等高程控制測量。一等高程控制是某個(gè)城市軌道交通工程線網(wǎng)的高程控制網(wǎng)，二等高程控制測量是針對于城市軌道交通工程線網(wǎng)中某條線路的高程控制網(wǎng)。一等控制網(wǎng)應(yīng)一次全面布設(shè)，它是二等高程控制網(wǎng)和施工水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)和起算依據(jù)；二等高程控制網(wǎng)是在一等高程控制網(wǎng)基礎(chǔ)進(jìn)行加密，可以根據(jù)需要分期布設(shè)。

3.2 豎井聯(lián)系測量

豎井聯(lián)系測量主要包含了定向測量、定向連接測量和導(dǎo)入高程測量。一井定向、多點(diǎn)后方交會測量方式適用于井口較小、埋深較深、俯仰角大于30°的條件，在豎井內(nèi)測量的耗時(shí)長、測量工作量與強(qiáng)度大；如果采用導(dǎo)線直傳法，需借助于帶雙軸補(bǔ)償功能的全站儀來完成定向工作，且俯仰角在30°以內(nèi)，這一測量方法適用于基坑井口大、埋深淺的測量條件；兩井定向鉆孔投點(diǎn)法的應(yīng)用優(yōu)勢較為突出，定向精度高、操作相對簡單、占用井口的時(shí)間大大縮短、測量工作量較小，如果在城市軌道交通工程隧道工程建設(shè)時(shí)采用的是礦山法施工作業(yè)，可以采用這種測量方法，地面鉆孔作業(yè)的實(shí)施使得施工成本相對較高；鉛錘儀、陀螺全站儀聯(lián)合定向法具有廣泛的適用性，在各種平面聯(lián)系測量中都能夠取得良好的測量效果。

3.3 地下控制測量

如果要開展地下平面控制測量工作，由于其測量任務(wù)復(fù)雜，作為地下平面控制測量的支導(dǎo)線并不可能一次布設(shè)完成。導(dǎo)線測量時(shí)，如果要保障測量精度，需選用不低于Ⅱ級以上的全站儀施測，在測量時(shí)，左右角均需要各觀測兩測回。在左右角觀測的過程中，在兩個(gè)不同的盤位要變動零方向。邊長同樣需要往返觀測兩測回，往返平均值較差應(yīng)小于4mm。如果在城市軌道交通工程隧道施工的過程中，隧道掘進(jìn)到了全長的1/3處、2/3處，或者是距貫通面的距離在150～200m時(shí)，測量人員需對地下控制點(diǎn)全面復(fù)測，以保障測量結(jié)果的可靠性。

3.4 地下施工測量

地下施工測量同樣包含多個(gè)測量內(nèi)容：由于城市軌道交通工程工程中的地下隧道等工程作業(yè)都為線性工程，可以通過地下施工測量進(jìn)行開挖位置、中線平面位置與高程的標(biāo)定，從而保障隧道開挖作業(yè)的順利開展；標(biāo)定地下峒室的空間位置、形狀和大小，保障隧道、峒室襯砌位置放樣的精確性。

3.5 隧道貫通誤差及測定

3.5.1 貫通誤差及精度指標(biāo)

由于地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量的過程中，存在測量誤差，在隧道掘進(jìn)完成后，貫通面不能正確地銜接，而存在錯(cuò)開的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是貫通誤差。貫通誤差在中線方向上的投影長度也就是縱向貫通誤差，而在垂線方向上的投影長度為豎向貫通誤差，垂直于中線方向上的水平投影長度也就是橫向貫通誤差，比如，縱向貫通誤差與豎向貫通誤差分別影響的是隧道中線長度、隧道坡度。

3.5.2 貫通誤差的測定與調(diào)整

在貫通誤差的測量方面，需要嚴(yán)格根據(jù)以下流程來進(jìn)行：（1）精密導(dǎo)線測量時(shí)，需在貫通面附近某一位置設(shè)置臨時(shí)點(diǎn)，從檢測的兩個(gè)方向精確確定這一臨時(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)，將最終所獲得的閉合差分別投影到貫通面及其垂直方向上，獲得橫向貫通誤差與縱向貫通誤差，隨后求得該臨時(shí)點(diǎn)的方位角貫通誤差。（2）中線法下，需由測量的相向兩方向分別向貫通面延伸，取得一臨時(shí)點(diǎn)，獲得兩點(diǎn)的橫向與縱向距離，得到實(shí)際的貫通誤差。（3）水準(zhǔn)路線從兩端向洞內(nèi)進(jìn)測，分別測到貫通面附近的同一水準(zhǔn)點(diǎn)或者中線點(diǎn)上，所獲得的高程差值也就是最終的高程貫通誤差。

如果要使隧道貫通作業(yè)能夠順利進(jìn)行，還需要對貫通誤差進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整：（1）直線隧道中線的調(diào)整，調(diào)整可以在未襯砌地段上進(jìn)行，采用折線法，如果中線折角在5′以內(nèi)，調(diào)整時(shí)按照直線線路；而如果中線折角處于5～25′，不加設(shè)曲線，在調(diào)整時(shí)，需要以相應(yīng)的頂點(diǎn)內(nèi)移量來考慮襯砌與線路位置；當(dāng)中線折角在25′以上時(shí)，需用圓曲線加設(shè)反向曲線的方式來加以調(diào)整。（2）曲線隧道貫通誤差的調(diào)整方面，如果需要調(diào)整的路段全部位于圓曲線上，在調(diào)整的過程中，可以采用從曲線兩端向中部按照特定長度調(diào)整的中線的方式，也可以采用偏角調(diào)整的方式。

4 結(jié)語

目前，隨著城市軌道交通工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通工程項(xiàng)目的越來越多，建設(shè)條件越來越復(fù)雜，為保障城市軌道交通工程建設(shè)的質(zhì)量，必須要求施工企業(yè)加強(qiáng)對施工測量工作的重視，加強(qiáng)對施工過程各階段測量工作采用不同人員、儀器、不同測量方法進(jìn)行復(fù)核，加強(qiáng)測量隊(duì)伍人員素質(zhì)的提升，采用可行的測量技術(shù)手段、滿足精度要求的儀器，保證城市軌道交通工程順利貫通。