地鐵施工精準(zhǔn)測(cè)控技術(shù)研究

馬玉江

摘要：地鐵測(cè)量是地鐵建設(shè)工程的一個(gè)重要組成部分，為使地鐵測(cè)量更好地服務(wù)于地鐵工程建設(shè)，確保地鐵施工的高質(zhì)量和高安全度，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了地鐵施工精準(zhǔn)測(cè)控的思想，給出了地鐵測(cè)量的基本原則和合理技術(shù)要求，介紹了地鐵施工精準(zhǔn)測(cè)控的技術(shù)關(guān)鍵，敘述了豎井高精度聯(lián)系測(cè)量的作業(yè)方法，在地鐵測(cè)量的高精度與高效率問題上進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)測(cè)控；地鐵施工；聯(lián)系測(cè)量；豎井；GPS技術(shù)；電子；全站儀；激光鉛垂儀

1 引言

地鐵（或叫軌道交通）是國際公認(rèn)的解決大城市交通問題的首選技術(shù)，我國大城市的交通堵塞和擁擠問題歷來都是令城市管理者和老百姓頭痛的問題，解決這一問題的惟一出路就是發(fā)展地鐵，它以運(yùn)量大、速度快、時(shí)間準(zhǔn)、能耗低、污染少和安全舒適的特點(diǎn)贏得了世界各大城市的青睞。我國已建成運(yùn)營的地鐵線路已接近1000公里，還有1000多公里的地鐵線路正在建設(shè)之中，這股建設(shè)春風(fēng)在席卷神州大地，可以說我國的城市交通已經(jīng)進(jìn)入地鐵時(shí)代。

地鐵測(cè)量是地鐵建設(shè)工程的一個(gè)重要組成部分，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三個(gè)方面，即地鐵的整體規(guī)劃和分期建設(shè)特點(diǎn)要求測(cè)量工作必須保證各段、各條線的正確銜接；地鐵埋深淺且沿途常經(jīng)過繁華鬧市區(qū)（高樓林立），因此對(duì)地下建筑物的定位精度要求較高、對(duì)貫通測(cè)量精度要求也比較嚴(yán)格；地鐵測(cè)量時(shí)間長、內(nèi)容多。上述情況決定了地鐵施工精準(zhǔn)測(cè)控的至關(guān)重要性，它需要根據(jù)具體情況制定詳細(xì)的技術(shù)方案并采用一些特殊的技術(shù)措施，下面談一下筆者及科研組的一些做法。

2 地鐵測(cè)量的基本工作與要求

地鐵測(cè)量應(yīng)建立“業(yè)主、監(jiān)理、承包商”三個(gè)層次的專業(yè)管理模式，做到規(guī)范化、科學(xué)化，應(yīng)采用分級(jí)布網(wǎng)、分級(jí)控制的形式。整個(gè)城市的總地鐵線網(wǎng)地面主控網(wǎng)應(yīng)在首條地鐵開建前由一個(gè)水平較高的測(cè)量單位按特定的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一完成，其后的地面控制網(wǎng)加密及設(shè)計(jì)、施工階段的測(cè)量可由各相關(guān)單位以主控網(wǎng)為基礎(chǔ)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)逐級(jí)順序?qū)嵤┩瓿伞?/p>

2.1 地鐵測(cè)量的基本要求

地鐵地面主控網(wǎng)的測(cè)量可參考《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ8）、《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026）、《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（CH2001）等的相關(guān)規(guī)定，按其中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、作業(yè)和檢測(cè)。控制測(cè)量必須在確認(rèn)樁點(diǎn)穩(wěn)固、可靠后進(jìn)行。測(cè)量用的經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀及標(biāo)尺、光電測(cè)距儀、電子全站儀、GPS全球定位系統(tǒng)等都應(yīng)按規(guī)定周期進(jìn)行檢定及校正。測(cè)量工作中的各項(xiàng)計(jì)算均應(yīng)由兩組獨(dú)立進(jìn)行，計(jì)算過程中應(yīng)及時(shí)校核，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)檢查并找出原因。利用原控制點(diǎn)（含中線控制點(diǎn)）作第2次設(shè)站觀測(cè)或根據(jù)原控制點(diǎn)增設(shè)新點(diǎn)時(shí)必須對(duì)原控制點(diǎn)的相鄰邊和水平角進(jìn)行檢測(cè)。利用原水準(zhǔn)點(diǎn)作引伸測(cè)量時(shí)，必須對(duì)其相鄰的已測(cè)測(cè)段高差或相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間高差進(jìn)行檢測(cè)，水準(zhǔn)基點(diǎn)與水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)定期進(jìn)行復(fù)測(cè)（特別是在軟土地區(qū)及地面沉降發(fā)育的地區(qū)）。地鐵隧道洞外控制測(cè)量應(yīng)在隧道進(jìn)洞施工前完成。控制測(cè)量工作中應(yīng)對(duì)用于測(cè)量的圖紙資料進(jìn)行認(rèn)真的研究核對(duì)，確認(rèn)無誤后方可使用，抄錄的數(shù)據(jù)資料必須認(rèn)真核對(duì)。地鐵隧道施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位交付的測(cè)量資料進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)與交接。平面控制測(cè)量應(yīng)結(jié)合地鐵隧道的長度、平面形狀、線路通過地區(qū)的地形和環(huán)境等條件等進(jìn)行，可采用GPS測(cè)量、導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量、邊角網(wǎng)測(cè)量、三角網(wǎng)測(cè)量或綜合法進(jìn)行，應(yīng)以GPS測(cè)量和精密電子全站儀導(dǎo)線測(cè)量為首選。地鐵隧道測(cè)量時(shí)每個(gè)洞口應(yīng)測(cè)設(shè)不少于3個(gè)的平面控制點(diǎn)（包括洞口投點(diǎn)及其相聯(lián)系的GPS點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)或三角點(diǎn)）和2個(gè)高程控制點(diǎn)。

2.2 地鐵地面主控網(wǎng)測(cè)量

地鐵工程地面控制測(cè)量應(yīng)采用先整體后局部的原則，通過合理精度與布局的平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)對(duì)工程進(jìn)行控制。

①地鐵平面控制網(wǎng)。目前情況下，平面控制網(wǎng)以GPS網(wǎng)和精密導(dǎo)線網(wǎng)為佳。我國的地鐵建設(shè)城市均為百萬人口以上的大城市或特大城市，這些城市均建有獨(dú)立的城市控制網(wǎng)、采用獨(dú)立的城市坐標(biāo)系統(tǒng)（與國家坐標(biāo)系聯(lián)系甚少，也可以說與國家坐標(biāo)系完全不相關(guān)），城市的各種建設(shè)活動(dòng)均是在城市坐標(biāo)系統(tǒng)的框架下進(jìn)行的，因此地鐵建設(shè)也應(yīng)該在城市坐標(biāo)系統(tǒng)的框架下進(jìn)行。地鐵平面控制網(wǎng)應(yīng)以GPS網(wǎng)為骨干，地鐵平面控制網(wǎng)中應(yīng)有5～7個(gè)原城市控制網(wǎng)中最高等級(jí)的平面控制點(diǎn)（這5～7個(gè)原城市控制網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)在地鐵總體建設(shè)區(qū)域內(nèi)均勻分布以增加網(wǎng)形強(qiáng)度，保證GPS網(wǎng)的精度均勻、減少尺度比的誤差影響，同時(shí)也是GPS網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)），通過地鐵平面GPS控制網(wǎng)的聯(lián)測(cè)獲得城市控制網(wǎng)與地鐵GPS控制網(wǎng)間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系（進(jìn)而實(shí)現(xiàn)2網(wǎng)的統(tǒng)一），地鐵沿線間GPS點(diǎn)的平均邊長宜為1.5km～2km（最短邊不宜小于700m，因邊太長易造成不通視，邊太短則會(huì)影響精度），原則上每個(gè)車站應(yīng)設(shè)一個(gè)GPS點(diǎn)且每個(gè)點(diǎn)應(yīng)盡可能有兩個(gè)以上的通視方向（這樣既便于在地鐵施工時(shí)直接從GPS點(diǎn)上向下引測(cè)，又便于用常規(guī)方法進(jìn)行檢測(cè)）。精密導(dǎo)線網(wǎng)應(yīng)為通過電子全站儀沿地鐵方向布設(shè)的附合在GPS點(diǎn)上的附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，為滿足施工需要，各車站、豎井口、車輛段等施工地段均應(yīng)設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)，導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位要穩(wěn)定、可靠、便于使用并按規(guī)范要求進(jìn)行埋設(shè)。地鐵測(cè)量的重要任務(wù)之一是保證暗挖隧道的正確貫通，地鐵隧道橫向貫通中誤差一般應(yīng)不大于50mm。

②地鐵高程控制網(wǎng)。地鐵高程控制網(wǎng)應(yīng)采用二等水準(zhǔn)測(cè)量的形式，在軟土地區(qū)及地面沉降發(fā)育的地區(qū)要強(qiáng)化水準(zhǔn)基點(diǎn)與水準(zhǔn)網(wǎng)的定期復(fù)測(cè)工作（這一點(diǎn)對(duì)于地鐵的安全監(jiān)測(cè)具有特別重要的意義）。水準(zhǔn)路線可布設(shè)成附合路線、閉合路線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。地鐵沿線的二等水準(zhǔn)網(wǎng)要起閉于一等水準(zhǔn)點(diǎn)，加密水準(zhǔn)網(wǎng)要起閉于二等水準(zhǔn)點(diǎn)。為便于使用和檢測(cè)，每個(gè)地鐵車站至少應(yīng)設(shè)2個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)，每個(gè)施工口應(yīng)至少設(shè)2個(gè)精密水準(zhǔn)點(diǎn)。地鐵水準(zhǔn)點(diǎn)要盡可能設(shè)在施工范圍之外且穩(wěn)定、可靠和便于使用的地方。地鐵隧道要求豎向貫通中誤差不大于25mm。

3 結(jié)束語

地鐵測(cè)量是地鐵建設(shè)工程的一個(gè)重要組成部分，要確保地鐵施工空間位置及幾何形位的準(zhǔn)確性與高精度就必須依靠高精度的測(cè)量技術(shù)與方法，要確保地鐵施工的安全性也必須依靠高精度的測(cè)量監(jiān)控技術(shù)，因此，地鐵施工的精準(zhǔn)測(cè)控非常關(guān)鍵，研究可靠、高效、簡便、實(shí)用的高精度地鐵測(cè)控手段對(duì)地鐵施工的優(yōu)質(zhì)高效具有重要的科學(xué)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]黃曉燕，張爽，曹小曙.廣州市地鐵可達(dá)性時(shí)空演化及其對(duì)公交可達(dá)性的影響[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2014，（08）：1078-1089.