一種地鐵車站深基坑短距離投點方法

張 立 艷

(成都農業科技職業學院，四川 成都 631110)

0 引言

地鐵車站項目施工具有特殊性，一般位于城市內或周邊區域，受周邊條件限制，大部分采用垂直開挖。深基坑、短距離等特點給地下結構控制測量帶來了極大的不便。現場一線測量人員根據現場實際情況采取相應措施，既要保證投點精度，又要盡量動用少量的項目人力物力，實現簡易、高效、便捷的投點方式，本文將結合杭州地鐵6號線一具體工程，介紹一種深基坑短距離的投點方法。

1 工程簡介及面臨問題

杭州地鐵6號線一期工程錢江世紀城站，該站基礎結構已于2014年施工完成，某單位接世紀城站內站臺板、軌頂風道的內部結構二次工程施測任務。本車站分行車層和操作層共兩層，兩個出入口(還未施工)，兩端接隧道(隧道均未施工)，唯一在小里程端留有左右車道升降井，兩井在操作層中間有隔墻，行車層互通。兩井形成20 m見方口字形，深度19 m，車站總長200 m。車站概況圖如圖1所示。

面臨問題：

1)該車站已完工擱置有4年之久，承包單位相關人員無法獲得聯系，站內無既有控制點及相關資料。

2)投點距離短，仰角過大，無法直接投點。

3)需要施作的二次工程精度要求較高，站臺板需要±10 mm；軌頂風道密閉門預埋件的驗收精度±20 mm。

4)放樣整個車站站臺板，務必形成短邊控制長邊的做法，精度損失較大。

5)該站井口目前在中建某局的標段內，井口已打圍安全防護欄，對吊鋼絲利用傳統的聯系測量操作影響較大，且需要人力物力也較大。即使投點成功，起算邊也只有20 m，依然不理想。

2 應對方法

針對這些不利因素，本人將采取一種地鐵深基坑短距離方便快捷的投點方法。具體方案如下：

1)利用GPS靜態引測準確的地面控制點至井口JM1,JM2,JM3，布點原則：易于假設全站儀腳架；能夠跨越圍欄，觀測到操作層冠梁，并在井口形成三角形，便于相互檢核及擁有較遠的后視JM3。

2)張貼反射片至操作層冠梁小里程端內側，能直通視底層行車層，左右側各4片，并分別命名，作為中間轉點待測。有人會問，為什么不用對中桿施測轉點，原因有兩方面：其一，對中桿自身的誤差將不可避免，增大整個測量過程的誤差；其二，在有限的空間里，對中桿自身高度，增大行車層待測點的仰角，影響其最底層控制點的投點距離及后視距離。

3)利用全站儀，分別置于JM1,JM2，后視JM3，對中間轉點進行坐標測量。

4)然后置全站儀與行車層控制點，左右區間各一個，XC1和XC2，分別用后方交會法，后交多個或能見的所有中間轉點，確定其精確坐標。

按照相似三角形性質定律，層高8.5 m處的轉點，尺寸關系圖如圖2所示。

除去操作層地板旁折光影響距離1 m，加裸露地板梁高0.5 m，底層全站儀儀高約1.5 m，20 m井口可通視距離為93.3 m，約為聯系三角形測量及投鋼絲定點起算邊20 m的4.5倍。這個距離將極大的提高進洞邊的后視距離。在200 m站內放樣，將不會有任何問題。

決定XC1和XC2精度的決定性問題在于中間轉點的施測精度。中間轉點將是利用JM1,JM2直接測得。JM1,JM2是利用既有GPS控制點按同等精度加密測量所得，故其精度完全可以保證。所以關鍵在于觀測儀器及方法。

觀測儀器選取徠卡1201+即可，1″，無棱鏡測距精度：1 mm+1×10-6D，30倍放大倍率；后視點基座采用高精度對中整平基座；全站儀儀器內設置當時當地準確的溫度和氣壓；觀測方法有：1)按導線測量方法進行，測量滿足《城市軌道交通工程測量規范》的要求，觀測6測回，同方向各測回2C互差小于6″，測回間角值較差小于4″，距離測量各測回間較差小于2 mm。采集完外業數據，再計算中間轉點坐標。2)采用盤左盤右分別建站，直接測定中間轉點坐標，再轉動后視基座180°，重新盤左盤右建站再測一遍，4次測量成果取算數平均值即可。采用盤左盤右主要是考慮有效消除全站儀豎直軸不垂直于視準軸造成的影響。由于后視邊較長約150 m，前視邊較短約20 m～28 m，觀測尺寸圖如圖3所示，此種觀測方法，精度是有保證的。

而行車層后方交會本身精度而言，取決于交會的圖形，由于下方本身就是狹窄地帶，待定點與已知點間形成明顯的銳角，而且角值很小，僅有16°左右，交會簡圖如圖4所示。

從后方交會的公式(式(1))可以看出，角度將會是影響后交精度的重要影響源之一。

(1)

為避免角度造成的影響，改用測邊交會，距離測量是全站儀的特長，相對精度很高且穩定，故不用角度，采用后方多邊距離交會，也是為什么需要布置較多中間轉點的目的。測邊交會的最有利圖形是兩條交會邊長相等，當“長邊/短邊”值很大時為不利圖形[2]。而距離交會的邊都基本相等。故而精度將得到保證。

在此項目中，為較好的保證精度，選取交會邊長70 m左右，共8個中間轉點，可組合4個交會夾角約為10°的三角形，由此可計算得出XC1和XC2的點位中誤差約為5.1 mm，完全滿足施工要求。

綜上所述，利用一臺全站儀、多個反射片、正確的觀測方法和計算方法，即可實現高精度的深基坑、短距離投點，既方便快捷，又能省時省事，且精度完全可以得到保證。

3 第三方驗證

經過測設后，檢查既有側墻，有輕微侵線，故上報業主單位。業主單位委派第三方單位來施測，前后進行了兩次聯系測量,第一次直接錯誤,差1 m多，第二次經比較，與我方測量成果較為吻合。

表1 底板控制點成果表

從表1可以看出，XC1,XC2有3 mm左右的差值，但在行車層大里程的轉點XC3,XC4有17 mm的差值。且第三方實測的既有側墻，侵線程度略大于我方施測成果。說明傳統聯系測量雖然能夠實現深基坑投點，但經引測后，距離越長偏差越大。

4 結語

經討論，業主單位較同意此施測成果，但該成果屬新式測法，且迫于爭論及考慮后期側墻及站臺板的處理，雙方均無法完美說服對方，最終暫停了站臺板、軌頂風道的內部結構二次工程施測任務，決定等世紀城站大里程端具備投點條件后，兩邊進行聯測后再施作站臺墻。但本人認為此方法精度絕對可靠，且方便快捷、省時省事、節約成本、受環境制約程度較小，可予以廣泛推廣。