地鐵運營線路地下控制基準網(wǎng)重建方案及研究

武漢地鐵運營有限公司 湖北武漢 430000

摘要：通過介紹武漢地鐵2號線長～范區(qū)間地下控制基準網(wǎng)的重建實例，淺談地下導線網(wǎng)和水準網(wǎng)的測量方法以及技術措施，研究地下控制基準網(wǎng)重建方案的可行性，為同類項目的實施提供參考。

關鍵詞：地鐵；運營線路；重建；地下；基準網(wǎng)

前言

武漢地鐵2號線長～范區(qū)間曾發(fā)生超過允許值的沉降變形，由于僅有道床沉降監(jiān)測資料，缺少隧道結(jié)構(gòu)、軌道的沉降數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)收斂數(shù)據(jù)，為進行該區(qū)間隧道沉降病害整治研究工作，需補充測量該段區(qū)間隧道的斷面收斂、沉降及軌道沉降等情況。該區(qū)間原施工控制點和鋪軌基標已經(jīng)缺失，為滿足隧道結(jié)構(gòu)病害整治的需要，必須重建地下控制基準網(wǎng)。本文通過對武漢地鐵2號線長～范區(qū)間重建地下控制基準網(wǎng)的方案和措施進行總結(jié)分析，為同類項目的實施提供參考。

1 重建方案

1、分中推算法：以車站中心、盾構(gòu)隧道的洞門端等永久性建筑物特征點的設計里程為起算點，在車站軌行區(qū)直線段的軌道中心埋設控制點。即首先對軌道精確分中，采取錘球或光學對中設備鉆孔埋設控制點標心，固定埋設在車站軌行區(qū)兩端，控制點間距充分利用車站部分的夾直線長。根據(jù)結(jié)構(gòu)物和軌道的對應關系求得埋設的控制點精確里程，進而利用鋪軌設計資料算出車站內(nèi)控制點的設計坐標。利用三個車站的控制點設計坐標成果，選取適宜的數(shù)據(jù)處理和平差方法，建立地下控制網(wǎng)。

2、出入口支導線法：從地鐵車站出入口采取支導線將首級網(wǎng)成果引入到車站軌行區(qū)，存在轉(zhuǎn)點多、邊長短、豎角大、視線障礙多等不利因素，測設的導線點精度低，誤差大，不宜采用此法測設地下段的控制點。可作為困難條件下的備選方案，同時也可采用該方法檢核分中推算法的準確性，防止粗差。

3、水準高程引入法：高程控制點均應檢核無誤后，在地鐵車站出入口采取幾何水準方法引入地下站控制點，按照地鐵工程地下水準測量技術標準和精度指標，建立地下水準網(wǎng)。

通過1、3方案組合法導入首級網(wǎng)成果，建立地下控制基準網(wǎng)，同時采用方法2對成果進行檢核。

2 測區(qū)概況

長～漢區(qū)間基本呈北～南走向，出長港路站后，線路以半徑400米曲線左轉(zhuǎn)，再以半徑400米曲線右轉(zhuǎn)，以半徑350米曲線左轉(zhuǎn)進入漢口站，共三條小半徑曲線，呈S形反彎，給觀測作業(yè)帶來不利影響。

3 地面控制網(wǎng)復測

地面控制測量包括GPS點控制網(wǎng)檢測、一等水準控制網(wǎng)復測。原網(wǎng)中的GPS控制點是地鐵土建施工階段控制測量的起算依據(jù)，已建GPS控制網(wǎng)難免受到城市建設的影響，造成測點間不通視、控制點丟位移、沉降等。GPS控制點的精度將直接關系本次測量工程的精度，因此，必須對GPS控制網(wǎng)進行檢測，以保證控制網(wǎng)在建設過程中的穩(wěn)定性和可靠性。

采用LGO 基線處理軟件處理外業(yè)數(shù)據(jù)，對同步環(huán)閉合差、全長閉合差、復測基線較差進行檢核，各項指標滿足以下精度指標要求：

（1）同步環(huán)各坐標分量及全長閉合差應滿足下列各式：

式中：N——同步環(huán)中基線邊的個數(shù)；

W——環(huán)閉合差；

——標準差，即基線向量的弦長中誤差（mm）；

a——固定誤差（mm）；

b——比例誤差系數(shù)（1×10-6）；

d——GPS控制網(wǎng)中相鄰點的平均距離（km）。

（2）獨立基線構(gòu)成的獨立環(huán)各坐標分量及全長閉合差滿足下列各式要求：

式中 n——獨立環(huán)中基線邊的個數(shù)。

（3）復測基線的長度較差滿足下式要求：

（4）衛(wèi)星定位檢測網(wǎng)的平差計算

觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴密平差后的各項限差應滿足表1中各項技術指標的要求。

表1 衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的主要技術指標

平均邊長（km）最弱點的點位中誤差（mm）相鄰點的相對點位中誤差（mm）最弱邊的相對中誤差與原有控制點的坐標較差（mm）不同線路控制網(wǎng)重合點坐標較差（mm）

2±12±101/100000≤50≤25

（5）一等水準控制網(wǎng)復測

對水準網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)進行嚴密平差，主要技術指標的精度要求見表2。

表2 精密水準測量的主要技術要求

水準測量等級每千米高差

中數(shù)中誤差（mm）附合水準線路平均長度（km）水準儀等級水準尺觀測次數(shù)往返較差、

附合或環(huán)線閉合差（mm）

偶然中誤差全中誤差 與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線

一等±1±235～45DS1銦瓦尺往返測各一次往返測各一次±4

注：L為往返測段，附合或環(huán)線的路線長度（以km計）；

表3 精密導線測量的主要技術要求

平均

邊長（m）導線總

長度（km）每邊測距中

誤差（mm）測距相

對中誤差測角中

誤差（″）水平角測回數(shù)邊長測回數(shù)方位角閉

合差（″）全長相

對閉合差相鄰點的相對點

位中誤差（mm）

Ⅰ級全站儀Ⅱ級全站儀Ⅰ、Ⅱ級全站儀

3503～4±41/60000±2.546往返測距各2測回±51/35000±8

注：n為導線的角度個數(shù)。

表4 水準測量精度要求

水準測量

等級每千米水準測量

偶然中誤差M△每千米水準測量

全中誤差MW限 差

檢測已測段高差之差往返測不符值附合路線或環(huán)線閉合差左右路線高差不符值

二等水準126√R4√R4

注：表中L為往返測段、附合或環(huán)線的水準路線長度，單位為km。

4 洞內(nèi)地下控制網(wǎng)導線測量

地下控制網(wǎng)導線測量包括精密導線網(wǎng)布設及測量、二等水準網(wǎng)布設及測量和二等水準網(wǎng)復測。根據(jù)盾構(gòu)區(qū)間的走向，選埋導線網(wǎng)控制點，分布在左右側(cè)的隧道底板上，按點對形式埋設，點對間距在線路方向上約300米左右，曲線地段不宜小于100米，采用精密導線網(wǎng)布設及測量，一等水準作業(yè)技術指標測量。主導線點選在洞內(nèi)股道中間的排水溝內(nèi)，曲線地段