城市地下工程定向測量及監測技術研究

涂麗武

引言

伴隨近些你那我國城市化發展水平的速度的提升，使得我國城市道路擁堵、交通嚴重堵塞等情況愈發的嚴重起來，導致我國城市化發展質量和效率受到了較大的限制，造成城市居民日常生產生活的質量因此受到了較大的不利影響。因此，地鐵作為一個可以有效緩解道路擁堵情況和地面交通壓力的新型交通運輸方式，提升地鐵測量工程的施工精度，并采用監測技術來全面的提升該項工程項目的建設質量，從而保證地鐵能夠安全穩定且高效的運行。

1 定向測量技術的種類和特點

1.1 定向測量的主要內容

就目前來看，地鐵工程在施工過程中其定向測量工作主要包含了三方面內容：①地面控制網定向測量法，該方法主要是沿著地鐵運行線路，利用全站儀來進行數字測量或者是GPS 進行的靜態控制法測量來建立起二等首級GPS 網，并使用導線測量方式完成對首級網的加密工作。②地鐵工程的施工測量，該部門測量工作主要有施工控制、細部放樣、環境監測以及竣工等方面的測量內容；該方面工作測量過程中對地面控制測量需要維護工程施工期間施工現場地面的平整性和高程的主控制網的完整性，維護該方面施工的可靠性、穩定性與便利性，通過豎井進行定向與投點，并通過高程傳遞的方式實現地面和地上測量之間的聯系。最后需要完成的是對地下進行控制測量，控制好地下的主導向和主水準網，保證各個地下區間隧道都能夠相互貫通，從而保證地鐵運行軌道的施工質量。③地鐵工程監測，該部分監測工作主要為為了保證地下鐵路工程的施工建設質量，并保護鐵路沿線的建筑環境，從而保障地鐵車輛能夠維持安全運營的工作狀態。該部分監測工作主要負責的項目就是支護和結構的測量、地下沿線管線的測量、地鐵沿線地表沉降情況的觀測、壓力量、地下隧道和圍巖變形情況等方面內容的測量。

1.2 定向測量的主要特點

隨著近些年我國城市地鐵工程施工規模的擴大以及各項新技術和設備的不斷應用，使得該項工程的施工難度更大，施工環境與條件更加的復雜，這使得其對于豎井定向測量結果精確度的要求也更高；并且，隨著地下隧道施工長度的逐漸增加，其對于定向測量技術的精密度和精確度也不斷提升，這使得該項技術在施工過程中也出現了一些新的特點：①工程的投資規模較大、施工時間長、施工環境更加復雜，一般情況下，采用的都是以線帶面的施工方式進行分期建設，因此，在進行測量工作時，需要在保證施工精度的同時還應該要保證各個相關線路銜接的準確性；②受工程線路施工長度和施工時間等方面的影響和限制，該項工程的施工建設任務一般都是由不同的施工企業承包的，因此，其各個施工階段不僅要保證其本階段的測量任務全面完成，還有要做好同相鄰施工階段地鐵工程的良好銜接。

2 主要的定向測量方法

2.1 聯系三角形測量法

該方法主要是通過在地鐵工程隧道施工的豎井位置懸掛上兩根鋼絲，測量出豎井上方近井點到懸掛的鋼絲之間的角度與距離，以便計算出鋼絲之間的方位角和坐標[1]。并且，在井下作業過程中進行測量時，可以通過計算數值和傳遞坐標的方式找出測量地下導線起始邊的方位角與坐標的方法。該方法的優點在于其測量結果的精確度較高，可以被普遍應用；其缺點是對于鋼絲穩定性和測量環境等因素的要求較高，需要測量的時間長，計算量大。

2.2 豎直導線測量法

該方法屬于豎井聯系測量法的重要內容，其測量方式主要是將原來地面控制點的方向與坐標可以通過豎井傳到豎井之下，使地下與地上能夠處在同一個坐標系統上[2]。從測量類型上來看，由于城市地鐵工程的深度相對較淺，大約在距地面二百米的空間內，而該方法的測量原理相對較為簡單，操作起來比較便利，其網絡控制點的布置相對較為靈活，所以該方法在地鐵工程測量工作中更加的適用。該方法的優點在于測量結果的精度較高，對于工程施工干擾相對較少，比較方便優化設計。

2.3 水準陀螺儀聯合測量法

該方法主要是通過利用垂準儀投放與地下、地上在同一個鉛垂線上形成的點位，以地下與地上陀螺的定向成果計算出投出的點位在平面空間形成的夾角，從而使得地下與地上的導向能夠連接成為一份整體，將地上的方位角與導向的坐標傳遞到地下[3]。在地鐵工程的施工過程中，該方法比其他方法的作業效率更高，且在工作過程中不會受到豎井筒孔直徑大小的限制，其作業的精度更加可以滿足工程的施工要求，因此其應用范圍更加的廣泛。

3 地鐵工程的監測技術研究

隨著近些年我國地鐵工程項目建設規模的擴大，以及其在交通運輸行業重要性的提升，使得其社會地位也隨之不斷的提高。然而，從當前我國地鐵項目施工建設情況來看，其中大部分的地鐵工程其施工前期的試驗和調研等方面的準備工作并不是十分的充分。但由于地鐵工程項目的建設規模相對較大、線路較長、涉及到的專業知識技術較多、對于施工精確度的要求高；并且工程施工期限較短，這使得大部分地鐵工程的施工都會受到較大的施工時間的壓力，導致工程的施工質量產生影響[4]。與此同時，因為該項工程在施工建設過程中會受到空間的限制，其施工技術相對較為復雜；并且，當前地鐵工程建設的監測與預警機制的建設還不是很完善，相關風險管理機制還處在初級階段，所以，利用監測技術管理對地鐵工程進行管理十分必要。

在對地鐵工程進行監測的過程中，其需要遵循相應的規范標準與設計規劃的要求，且設定的監測方案還需要經過嚴格的評審，且對于施工項目的監測頻率最低需要保證1d/次，第三方工程的監測需要每隔三天監測一次。該監測技術的核心點就是設置基準監測點，為了保證監測技術的作用可以被全面的發揮出來，其基準點應該要設置在離地鐵基坑較遠或者是對隧道施工影響較小的穩固位置；并且，位移、沉降等各個地方的監測都需要設置基準點，其位置需要滿足相關規范的要求[5]。此外，監測初始值不僅需要在施工影響之前便確定下來，還要進行至少兩次的獨立觀測，取兩次結果的平均值，提升監測數據的真實和準確性。

4 結束語

總而言之，隨著近些年城市化建設過程中地鐵工程項目數量的提升，以及建設規模的擴大，使得人們在出行過程中對于地鐵運輸的依賴程度也隨之不斷的提高，這使得地鐵運輸過程中的安全性以及施工質量的重要性也在交通運輸行業逐漸提升。測量工作作為能夠為地鐵運輸的安全性提供數據信息保障與支撐的重要因素，對其定向測量以及監測技術等進行全面的研究，并對其研究結果進行分析，對于為地鐵運輸安全穩定的運行具有十分重要的現實意義。

[1]唐振興.城市地鐵工程定向測量及變形監測技術研究[J].科技傳播，2013，10（05）：29+27.

[2]袁長豐，于廣明，王曉磊，等.城市地下工程數據管理技術研究[J].地下空間與工程學報，2012，05（10）：939～945.

[3]徐順明.廣州軌道交通盾構隧道施工控制測量的研究[D].武漢大學，2012.

[4]吳冰.地下工程建設第三方巡查預警系統平臺設計研究[D].中國科學院大學（工程管理與信息技術學院），2013.

[5]楊廣武.地下工程穿越既有地鐵線路變形控制標準和技術研究[D].北京交通大學，2010.