城市軌道交通工程測量中的聯系測量的應用及精度分析與控制措施

濟南市房產測繪研究院 山東濟南 250001

聯系測量是城市軌道交通常規測量工作的掛件環節，是實現隧道順利貫通的核心，也是隧道測量最難控制的部分。聯系測量包括平面聯系測量和高成聯系測量。平面聯系測量包括投點儀法，導線直傳法，聯系三角形法，陀螺經緯儀聯合定向法。

目前城市軌道交通的隧道部分長度多為800 米到2000 米之間，地下起始位置的角誤差引起最終貫通誤差的計算公式為：

S 表示隧道的長度，γ是地下起始位置的角誤差，ρ是換算系數，Δ 是起始位置方位角誤差引起的最終貫通誤差。如果，最終貫通誤差約為，由此可見，如果起始位置的方位角誤差計算有誤，對整個隧道的最終貫通影響很大。

1 導線直傳法

該測量法運用精密導線測量法傳遞方位與坐標。這個測量法作業簡單便捷，測量人員的工作量也不大。導線直傳法在測量水平角時，觀察的邊長可以很短，傾角較大，水平角的值則比較小。而水平角觀測出現的誤差會受到導線直傳法所用的儀器影響，儀器對中誤差、三軸誤差、目標偏心誤差都會影響水平角觀測的誤差。

1.1 儀器對中誤差造成的影響

導線直傳法的導線邊較短，如果設站方式是采用安置腳架形式，儀器對中誤差會極大影響水平觀測方向的測量值。因此，不舍導線時在各個導線點都要埋設觀測墩或者金屬吊籃，這些設備具有強制對中效果，可有效減弱甚至消除儀器對重誤差造成的影響。

1.2 儀器三軸誤差造成的影響

儀器三軸中視準軸和橫軸不水平，這兩種誤差的影響可以采用盤右盤坐觀測或者多測反復測量取平均值的方法來消除。豎軸傾斜給水平觀測帶來的影響可以用公式計算：

其中n 是水準器的氣泡與中央偏離的個數，τ是水準器顯示的格值，α是觀測方向垂直角。

1.3 目標偏心誤差造成的影響

聯系測量從地上將尺寸傳遞到地下的邊長比較短，約為10 米到20 米之間，如果覘牌中線和基座的旋轉中心戶型不一致，就會產生誤差，在方位角誤差傳遞上會被擴大。測量之前，要對覘牌進行校正教研，保證覘牌符合測量要求。基座架頭應該配置精密水準長氣泡，可保證平整對中。在進行方位傳遞時，照準目標長短邊的距離比約為10:1，盡量減少儀器調焦誤差，采用同一方位正鏡倒鏡觀測方法，線盤坐，再盤右，觀測零方向，在對另一方向瞄準，調焦，先盤右，再盤左開始觀測[1]。

2 聯系三角形法

該測量方法適用于深度較大，井口較小的豎井的測量。該測量方法精度高且比較穩定，在城市軌道交通的聯系測量中應用很多，缺點是測量過程非常繁瑣，測量人員的工作量大，設備安裝也很復雜。

圖1 聯系三角形測量法隧道剖面圖

如圖1 所示，A 為地面控制點，O1 和O2 是投影鋼絲，B 是地下控制點。

圖2 聯系三角形測量原理

地面控制點A 的位置可以測定其與鋼絲的角度，得到?、α，三角形三邊長a/b/c，通常是將反射片粘貼在鋼絲上進行測定，計算鋼絲坐標以及鋼絲之間方位角。在地下控制點位置，認為鋼絲方位角和坐標一致，由控制點B 來測定其與鋼絲間角度?'、α'，以及三角形三邊長a'/b'/c'，完成方位與坐標的傳遞[2]。

2.1 該測量法的注意事項

聯系三角形的布設應該做成直伸形狀，豎井中鋼絲懸掛，距離α盡量長一些。聯系三角形的銳角α、α'最好不大于1°，呈現出直伸三角形模式。不大于1.5。聯系三角形測量應該選用直徑0.3mm 鋼絲，懸掛重錘，重錘在10kg 以上。重錘要完全浸沒在阻尼液中。聯系三角形測量邊長時，可以利用經過檢定的鋼尺或者光電測距。每次獨立測量三次，每次讀數三次，每次讀書的差不大于1mm。井上和井下測量同一邊的校差不應大于2mm。在使用鋼尺測量時，要施以鑒定拉力，做好溫度、傾斜、尺長修正。角度觀測過程中要采用I級全站儀，測角誤差應該不大于2.5″[3]。

2.2 經過改進的聯系三角形測量法

為提高測量精度，對聯系三角形測量法進行改進，改進方法有：雙聯系三角形，雙站聯系三角形法，移動吊垂線法等。

雙聯系三角形法也被稱為三絲法，方向傳遞可分為兩種方式：S ＞A ＞O3 ＞O2 ＞B ＞T，S ＞A ＞O3 ＞O1 ＞B ＞T。雙聯系三角形法通過兩次獨立傳遞方位，該測量法地下起始邊精度提高了大概倍以上。該方法精度高，但是對設備要求也較高，測量占用空間比較大，如果投向出現誤差較大的情況，最終誤差累積較大。

采用雙測站聯系三角形法，較為簡便。近井位置設置兩個測量點A、A’，進行兩次獨立的聯系測量。聯系三角形要滿足延伸條件，兩個測量點位置要距離較近。可以在對中墩上設置對中中心作為測量點，這個方法比較簡便，更容易實現。該測量法方位傳遞的路線是S ＞A ＞O2 ＞O1 ＞B ＞T，S ＞A’＞O2 ＞O1 ＞B ＞T。該方法可以提高定向精度，增加檢核條件，測量時間短，測量人員的作業強度更低，并且實現過程比雙聯系三角形法更簡單。

第三種移動吊垂線法，通過移動吊錘的位置讓方向經歷三組聯系三角形進行三次測量，三次傳遞，取平均值，達到提高精度和檢核的目的。該方法實際操作不易控制，并且測量時間會成倍增加。

3 兩種測量方法優勢與精度比較

3.1 兩種測量法的優缺點

聯系三角形測量法的測量點位是不固定的，每次控制導線進行復測時，都要重新布置測量點位。直接傳遞法則是采用強制歸集到中心點的方式，可以避免多次布設測量點帶來的誤差和工作量。

聯系三角形法耗費的人力物力較多，比較適合深度大井口小的豎井內的聯系測量，該測量法的精度較為穩定。直接傳遞法適用于深度淺井口大的隧道的測量，例如明挖隧道或者明挖車站，該方法精度較高，簡便易操作，測量人員工作量也較小。

3.2 兩種測量法的精度比較

聯系三角形測量法的誤差主要來源于：尺長、溫度等因素給鋼尺帶來的變化而產生的誤差；鋼絲垂線由于風力、碰觸、操作不當等問題發生擺動而產生的誤差。導線直傳法誤差來源有：儀器的對中誤差、三周誤差、目標偏心誤差等[4]。

根據某城市軌道交通的測量實例，井深15m，井口寬度20m，為了保障地下隧道可以順利貫通，在始發井現場同時用兩種測量法進行測量，取平均值得到最后測量結果從而指導施工。

表1 兩種測量法實例數據

從實際測量數據可見，兩種方法測量結果差異較小，數據都是可靠的，可以為彼此數據做校核。

4 結語

城市軌道交通工程的聯系測量中，聯系三角形法與導線直傳法都是當前聯系測量常用的測量方法。將兩種測量方法進行實踐和比較，得到結論，兩種方法的精度差異不大，結果都是準確可靠的。使用兩種測量方法需要注意一些問題：要根據施工現場條件，靈活選擇使用何種測量方法；兩種方法都要運用登記較高的儀器進行觀測和測量；在測量前要對儀器進行符合要求的校正和檢驗；使用聯系三角形法進行測量時，應合理設置三角形圖形，嚴格依照規范要求進行科學合理的測量。