城市軌道交通調線調坡測量中圓隧道橫斷面測量方法的探討

蔣勇

(上海市測繪院浦東分院，上海 200129)

城市軌道交通調線調坡測量中圓隧道橫斷面測量方法的探討

蔣勇?

(上海市測繪院浦東分院，上海 200129)

介紹了城市軌道交通在調線調坡測量中圓隧道結構橫斷面測量的兩種不同的方法，并以上海市軌道交通2號線東延伸段工程調線調坡測量為例，對這兩種方法進行分析比較。

調線調坡；斷面測量；圓隧道；擬合

1 概 述

在城市軌道交通建設中，當交通橋梁、隧道等土建工程基本完成后，往往會發現竣工后的橋梁和隧道中心線稍稍偏離原設計位置，高程與設計值也不完全一致，這主要是由于在土建施工過程中不可避免的受到測量誤差、施工誤差、管片安裝誤差以及自身土建結構變形變位等因素的影響，如果出現中心線偏離設計值超過允許范圍，不能滿足限界(圖1單圓隧道建筑限界、設備限界、車輛限界示意圖)要求時，必須用調線調坡的方法進行調整，直至滿足要求。

圖1 單圓隧道限界示意圖

在調線調坡測量中，隧道凈空橫斷面測量是整個調線調坡測量中十分重要的一部分，通過隧道凈空橫斷面的測量我們可以計算出隧道在竣工后實際中心線與設計值之間的偏移量，并由此可以得到隧道的建筑限界、設備限界、車輛限界是否滿足設計要求，為下序的鋪軌工作提供保障。

2 圓隧道凈空橫斷面測量

2.1 橫斷面測量密度

城市軌道交通圓隧道中直線段每隔管片8環(約為9.6 m)，曲線段每隔管片4環(約為4.8 m)測量一個斷面。

除了上述基本密度外，還應在如下的位置加測橫斷面:線路的起點、線路的終點、曲線五大要素控制樁(直緩點(ZH)、緩圓點(HY)、曲中點(QZ)、圓緩點(YH)、緩直點(HZ))、結構斷面突變點、人防隔斷門和防淹門、道岔岔心位置等。

2.2 橫斷面測量精度要求

橫斷面的方向應該與線路方向(曲線地段為線路的切線方向)垂直，垂直偏差應在±10′以內；測量斷面點里程允許誤差為±50 mm之內；測量斷面點精度允許誤差為±10 mm之內。

2.3 橫斷面測量測點布設

按照設計要求，城市軌道交通圓隧道半徑為2.750 m的單圓、雙圓隧道中，橫斷面測量測點位置布設為:設計線路中心處的頂部和底部對應管片上；距離管片底部1.285 m處對應管片上；圓心位置對應管片上；距離管片底部4.335 m處對應管片上。具體如圖2所示。

2.4 橫斷面測量的方法

(1)直接測量法

直接測量法即直接找到設計要求的橫斷面測量測點位置，采用極坐標的方法測出測點的平面坐標，該方法的難點就是由于現場隧道管片上并沒有把要求的測點位置標出，施測時需要逐個量取測點，由于施測的隧道斷面密度分布非常密，這種方法效率很低，針對該問題在實際工作中進行了改進創新。根據隧道斷面測量的特點，設計了一套隧道橫斷面測量實用工具，如圖3所示。該工具每個紅外線發射器固定在有刻度的塔尺上可以上下調節，水平和垂直氣泡，確保塔尺垂直和發射的紅外線光束水平。固定紅外線發射器在1.285 m、2.750 m、4.335 m處，通過紅外線發射控制器控制發射紅外線光束就可以很快找出測點位置，采用極坐標的方法測出測點的平面坐標。然后根據平面坐標反算出到設計中心線的距離。

圖2 圓隧道凈空橫斷面測量測點位置分布(¤為測點)

圖3 橫斷面測量實用工具

(2)空間圓擬合法

空間圓擬合法的原理:空間圓形的物體可以由一個空間的球與一個空間平面相交來描述，我們采用這兩步分開進行擬合。

①空間圓球的擬合

7.2.11白粉病①結合冬剪和夏剪，剪除病稍，將其裝入塑料袋內在園外深埋。注意防止白粉脫落飛揚。②發芽前噴布3～5波美度石硫合劑或成標(硫磺懸浮液)500～800倍液，花序分離期可選用40%福星8 000倍、10%世高6 000倍、硫磺膠懸浮液200～300倍或甲托800～1 000倍液；5月中下旬發病盛期可噴布三唑酮1 000倍、特普唑2 000倍或其他三唑類治療劑。

空間圓球公式為:

(3)得到a，b，c，R。

②空間平面的擬合空間平面的方程:

按照最小二乘原理，得到A，B，C。

將兩個方程聯立就是空間圓的方程式。

然后根據擬合圓心的坐標與設計圓心的坐標偏差得到特征點至設計中心線的距離。

3 工程實例

選取上海市軌道交通二號線東延伸段(張江高科站至金科站區間)調線調坡測量中單圓隧道5個斷面，采用上面兩種方法分別進行測量，計算特征點至設計中心線的距離，如表1所示。

4 結 論

(1)兩種方法得到的特征點至設計中心線的距離均滿足調線調坡設計對測量要求的精度。

采用直接法和擬合法得到距離的比較 表1

(2)采用直接法得到的特征點至設計中心線的距離更真實反映出隧道的真實形狀。

(3)由于重力的作用，圓隧道形狀更加接近于橢圓。參用擬合法可以考慮空間橢圓擬合法。

(4)參用擬合法進行計算時，應使用盡可能多的點進行擬合，保證擬合的精度。

(5)直接法中使用的隧道橫斷面測量實用工具的紅外線發射器可以上下調節，該工具適用于任何半徑的隧道調線調坡測量中的橫斷面測量。

[1] 孟凡鐵.深圳地鐵調線調坡技術研究[J].鐵道標準設計，2004(3):54～56

[2] 林瑾云，徐順.橫斷面測量在廣州軌道交通工程中的應用[J].基建優化，2007.8，28(4):97～99

[3] 潘國榮，谷川，施貴剛.空間圓形物體檢測方法與數據處理[J].大地測量與地球動力學，2007，27(3):28～30

The Methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey in Urban Rail Transit

Jiang Yong
(Pudong Department of Shanghai Municipal Institute of Surveying＆Mapping，Shanghai 200129，China)

The paper first introduces significance of line and slope fine－tuning survey，then separately introduces the methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey，take the project of the line and slope fine－tuning survey in shanghai No.2 rail transit for example，analyzing and comparing the two methods.

Line and Slope Fine－tuning；Cross－section Survey；Circle Tunnels；Fitting

1672－8262(2011)01－142－03

P258

B

2010—06—10

蔣勇(1972—)，男，助理工程師，主要從事測繪生產和測繪產品檢查工作。