工程測量新技術、新方法在地鐵施工中的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
摘要：文章介紹了當前地鐵工程測量的現狀和一些工程測量新技術、新方法。并從地下鐵道工程測量精度設計的原則和要求、定向測量GPS控制網測量、鋪軌基標測量等方面，論證了提高地鐵施工精度和施工質量的新途徑。
工程測量是各項建筑工程設計、施工及設備安裝的必要工序。隨著我國地鐵、軌道交通 事業的發展，工程測量也獲得了長足的進步，城市地鐵由于其在建筑物、構筑物稠密地區修 建，精度要求較高，施工線路長、施工單位多，又給工程測量增加了工作難度，因此，新的 測量儀器及新的測量方法均在地鐵施工中得到了應用。本文就當前地鐵工程測量的現狀和主 要技術方法，由生產實踐實際要求出發，作一些介紹和論述。
一、地下鐵道工程測量精度設計的原則和要求
地下鐵道測量工程的測量精度設計是根據工程的特征、施工方法、施工精度、設備安裝 精度和貫通距離等諸多因素確定的，它不僅要保證隧道和線路貫通，而且要滿足線路定線和 放樣的精度要求。
地下鐵道測量的首要任務是保證隧道貫通，因此在地下鐵道工程測量精度設計中，合理 地規定隧道貫通誤差及其允許值，是地下鐵道測量的一項重要研究任務。目前在地下鐵道測 量中使用的測量貫通誤差要求，大都來自鐵道部《新建鐵路工程測量規范》，它是根據山嶺 隧道貫通誤差測量的實際統計資料計算出來的。該指標應用在主要采用盾構和噴錨構筑法進 行隧道施工的地下鐵道中，廣泛應用于城市地鐵，是否科學值得商榷。一般認為地下鐵道貫 通測量誤差應根據設計所給定的限界裕量(安全空隙)和隧道結構聯結處的允許偏差兩個主要 因素來確定，當然還要考慮測量儀器設備的精度狀況。如設計一般給定的隧道結構限界裕量 每側為100mm，則這100mm的限界裕量中應主要包括施工誤差、測量誤差、變形誤差等。
地鐵給定的高程安全裕量比較大，一般為70—100mm，因此根據目前測量儀器和設備狀 況以及隧道結構的豎向允許偏差，很容易滿足貫通誤差設計要求，但考慮到地下鐵道整體道 床鋪軌對高程精度的要求，高程貫通測量誤差確定為±25mm。同樣采用不等精度分配方法， 將高程貫通測量誤差分配到高程測量的各個環節：
其中：地面高程控制測量中誤差 ±12mm
高程傳遞測量中誤差 ±8mm
地下高程測量中誤差 ±12mm
則高程貫通測量中誤差mh為：
mh=±18.8mm＜±25mm
北京地鐵按上述技術設計進行貫通測量，各貫通段貫通測量誤差精度統計見下表： （注）
二、定向測量
在地鐵中，采用全站儀、垂準儀和陀螺經緯儀組成的聯合作業方法進行豎井定向，該方 法擺脫了傳統懸吊鋼絲的聯系三角形法，不僅克服了受城市地鐵施工場地狹窄制約，圖形強 度不易提高，占用井筒時間過長等缺點，而且采用雙投點，雙定向的方法，大大增加了測量 檢核條件，又提高了定向精度。在地鐵復八線測量中所使用的GAK—1陀螺經緯儀標稱精度為 一次定向中誤差為±20mm″，實際作業時定向邊的陀螺方位角和其改正數的測定誤差，則定 向邊陀螺方位角誤差可達到±8″。在實際工作中我們又引進GAOS自動陀螺經緯儀定向系統 ，不僅操作方便，定向成果可靠，提高了定向精度。
當隧道埋深較淺時，則采用導線測量方法和向地下傳統坐標和方向，同樣布設雙導線加 強檢核和提高精度。當隧道貫通距離較長時，還可采用在隧道上鉆孔，通過鉆孔投測坐標或 測定投測點陀螺方位角的方法提高定向精度。
三、地下鐵道GPS控制網測量
早在1990年5月北京地鐵復八線就采用GPS進行首級控制測量，控制網由10個點組成，布 設成單三角鎖形式，該網采用兩臺WM100單頻接收機觀測，異環閉合差為1.73ppm—2.89ppm, 邊長中誤差為±2.1mm，點位中誤差為±3.5mm。
1994年由于城市建設的影響，原有GPS控制點有的被破壞，有的發生變形，需要對原控 制網進行擴充，并對原控制點的穩定性進行評價。為此，在原GPS控制網的基礎上進行擴充 ，新網共選設了13個點，其中3個點為一等點，7個點為舊點，新增6個點。
考慮到地鐵測量誤差分配到GPS測量的誤差精度要求(相鄰點位中誤差小于±10mm)，為 加強控制網整體強度，1994年采用一次布設，兩級觀測、整體平差的原則設計和布設GPS網 。一級網由兩個重疊的大地四邊形組成，二級網為一級網下加密的三角鎖。
四、斷面測量
在地鐵隧道中斷面形式多樣(包括矩形、直墻拱形、橢圓形、傳統形、圓形、變截面6種 )，一般要求直線段每12米，曲線段每6米測量一個斷面，并根據隧道不同的斷面形狀，在斷 面上選擇與行車密切相關的位置測定其與線路中線的距離。過去很多單位采用人工直接丈量 的方法，精度低，速度慢，工作非常繁重。隨著測量儀器和測量技術的發展，斷面測量儀面 世后，斷面測量工作有了新的突破，但該儀器不能實行一站多斷面測量，而且價格昂貴，很 多單位無經濟能力問津。
通過幾年來的實踐和應用，采用全站儀、數據采集器、計算機和覘牌組成斷面測量系統 進行斷面測量，利用該系統進行斷面測量的方法有二種，一種是將全站儀和覘牌安置在隧道 中線點上，首先測量置鏡點至欲測斷面中線點的水平距離和高程，并將水平角置零，然后就 可連續依次測量多個斷面測量點水平角和垂直角信息，并自動傳輸到數據采集器之中，并通 過計算機經運算既可求出待測點與中線距離。最終以數據表格和斷面圖形式輸出觀測成果。 另外，為保證測量的斷面垂直于中線，在覘牌上安置有簡單照準裝置和水平度盤裝置，不管 是直線、圓曲線還是緩和曲線段，都可以根據事先計算好的覘牌至儀器方向與斷面夾角值標 定出斷面方向。另一種方法是將全站儀或覘牌安置在隧道內任意位置，即測量儀器或覘牌在 非線路中心進行斷面測量。該方法利用任意安置儀器或覘牌的點與線路關系，通過計算機確 定斷面里程和議程，從而進行斷面測量。上述兩種斷面測量方法速度快，使用方便，而且可 以充分利用本單位現有測量儀器設備，具有非常可觀的社會效益和經濟效益。
五、鋪軌基標測量
鋪軌基標是高標準軌道混凝土整體道床的軌道鋪設控制點，精確地測設鋪軌基標是保證 軌道施工質量的關鍵。即將頒布實施的《地鐵施工驗收規范》中地鐵軌道驗收標準要求：平 面上軌道中心線與基標中心線允許偏差為2mm，軌道方向在直線上要遠視直順，用10m弦量允 許偏差1mm，在曲線上遠視圓順，用20m弦量正矢，根據曲線半徑圓曲線，允許偏差為1—3mm ，緩和曲線允許偏差為2—5mm，高程上軌頂標高允許偏差2mm，左、右股鋼軌頂面水平允許 偏差為1mm，在延長18m的距離范圍內，無大于1mm的三角坑，軌頂高低差目視平順，用10m弦 量不大于2mm；道岔精度除滿足上述要求外，還要滿足里程位置允許偏差2mm，導線及附帶曲 線允許偏差1mm，附帶曲線用10m弦量，連續正矢允許偏差為1mm，軌頂標高允許偏差為2mm， 全長范圍高低不大于3mm。
從上述地鐵軌道驗收標準不難看出，由于為節省工程造價，地鐵限界預留的安全裕量比 較小，線路在隧道中調整空間受到很大制約，因此，地鐵軌道驗收標準主要對鋪軌基標中線 與指導隧道施工的線路中線或結構中線的偏差作出規定。同時，為使線路圓順，對單位長度 相鄰鋪軌基標間的相對精度也提出了要求。
根據軌道驗收標準，我們總結制定了鋪軌基標測設精度要求和基本方法。
