淺談軌道交通工程測量施工

【摘 要】軌道交通工程測量技術(shù)密集、精度要求高，對測量工作提出了較高的要求。本文首先分析了軌道交通測量工作的流程，介紹了其精度設(shè)計和要求，接下來詳細(xì)介紹了地面施工控制網(wǎng)的測量和誤差控制，然后分析了隧道施工控制測量及貫通測量的技術(shù)方法以及地下隧道工程聯(lián)系測量。

【關(guān)鍵字】軌道交通；工程測量；施工

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，軌道交通也獲得了長足的發(fā)展。未來解決城市交通問題的根本出路是發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)已成為世界各國的共識。軌道交通的建設(shè)之前要做好工程測量工作，那么工程測量施工的展開就需要一定的技術(shù)與操作方法。

1 軌道交通測量的工作流程

一般情況下，測量作業(yè)的工作流程可以分為工程承接、現(xiàn)場踏勘、編制技術(shù)設(shè)計、控制測量、地形圖測量、裝箱調(diào)查測量、地下管線測量、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、測量成果驗收、測量成果交付等部分，具體流程如圖1所示：

圖1 測量工作流程圖

2 測量的精度設(shè)計和要求

軌道交通工程測量的精度設(shè)計是根據(jù)一系列的因素綜合確定的， 主要包括線路特征、施工精度、施工方法、貫通距離和設(shè)備安裝精度等。不僅要保證隧道和線路的貫通，還要滿足線路定線和放樣、軌道鋪設(shè)及設(shè)備安裝的精度要求。

軌道交通工程測量的一個主要任務(wù)是保證隧道貫通，貫通誤差的大小將直接對工程建設(shè)質(zhì)量和工程造價帶來影響。因此，合理規(guī)定隧道貫通誤差及其允許值是軌道交通工程測量中的一項重要任務(wù)，必須認(rèn)真加以研究?！冻鞘熊壍澜煌üこ虦y量規(guī)范》(GB 50308-2008)中規(guī)定隧道橫向貫通誤差在±50 mm 之內(nèi)，高程貫通誤差在±25mm之內(nèi)，該指標(biāo)的應(yīng)用范圍主要是在采用盾構(gòu)和噴錨構(gòu)筑法進(jìn)行的隧道施工中。

3 地面施工控制網(wǎng)的測量及誤差

隧道貫通測量精度的要求是軌道交通各個環(huán)節(jié)測量工作中要求最高的，而且大多數(shù)都是兩豎井間貫通，測量環(huán)節(jié)多，測量難度大。因此，在地面施工控制網(wǎng)測量指標(biāo)的確定中，要以隧道貫通的精度要求為主，在此基礎(chǔ)上兼顧其它工程的需要。測量精度指標(biāo)的確定既要保證隧道貫通后滿足線路的行車要求，又不能是期望過高而難以實現(xiàn)。目前，廣州、北京等地的軌道交通隧道貫通測量線差，主要考慮施工誤差、隧道變形誤差、車輛運行動態(tài)限界裕量、測量誤差等因素，參照我國干線鐵路隧道貫通經(jīng)驗。

考慮客觀環(huán)境因素，從貫距長短、測量的難易程度等方面來看，軌道交通隧道貫通測量由易至難依次是定向聯(lián)系測量(一井或陀螺定向)、地下導(dǎo)線、地面控制網(wǎng)，且各個部分測量精度相差比較大。在實際工作中，根據(jù)工程之間的差異，可以采用加權(quán)(隨機(jī)應(yīng)變)的分配方案。一般情況下，1-1.5千米的隧道貫通測量誤差比較合理的分配比例是3:2:2或者3:3:2，聯(lián)系測量誤差占貫通橫向總誤差的比例為2/7或3/8，也就是±24.2或±32.0mm，地下控制導(dǎo)線或控制導(dǎo)線網(wǎng)的測量誤差占貫通橫向總誤差的比例為3/7或3/8，也就是±36. 3或±32.0mm，地面控制網(wǎng)測量誤差一般占貫通橫向總誤差的比例為2/7或2/8，也就是±24.2或±21.3mm。由于±21. 3mm誤差較小，因此，選擇將其作為地面控制網(wǎng)設(shè)計的精度依據(jù)。

4 隧道施工控制測量及貫通測量的技術(shù)方法

軌道交通工程測量的主要任務(wù)就是確保地下隧道在預(yù)定的誤差范圍內(nèi)正確的貫通，隧道施工控制測量是在隧道內(nèi)建立起一套平面測量和高程測量控制網(wǎng)，其作用是確定放樣隧道的中線位置，指示隧道掘進(jìn)方向和確定放樣施工中各設(shè)施的位置等。

4.1 平面施工控制測量的技術(shù)方法

首先，控制測量的起算依據(jù)是豎井定向測設(shè)的基線邊的方位和坐標(biāo)，采用Ⅰ級全站儀進(jìn)行測量，測角測回( 左、右角分別兩測回，左、右角平均值之和與360°的較差應(yīng)該小于 4″； 測邊往返觀測分別兩測回。相對于起點，施工控制網(wǎng)最遠(yuǎn)點的橫向誤差應(yīng)該小于±25 mm。

其次，隧道內(nèi)控制點的設(shè)置根據(jù)施工方法和隧道結(jié)構(gòu)形狀來確定。一種方法是埋設(shè)在線路中線一側(cè)結(jié)構(gòu)邊墻上，安裝放置儀器的強(qiáng)制對中支架；另一種方法是埋設(shè)在隧道地板線路的中線上，采用鋼板在上面鉆2mm小孔并鑲上銅絲作為點的標(biāo)志。

由于在隧道貫通之前，地下控制是一條導(dǎo)線，它起著指示隧道掘進(jìn)方向的重要作用，因此必須是十分準(zhǔn)確的。實踐中經(jīng)常采用布設(shè)雙導(dǎo)線和交叉導(dǎo)線的方式來提高地下控制的測量精度，每當(dāng)設(shè)置一個新的導(dǎo)線點，都用兩條導(dǎo)線測其坐標(biāo)，在檢核無誤的條件下取兩次測量的平均值作為新點的測量數(shù)據(jù)。又因為地下施工場地通常是一個不穩(wěn)定的載體，測量控制點埋設(shè)在上面其穩(wěn)定性肯定會受到一定程度的影響，為了保證測量結(jié)果的可靠性，必須隨著導(dǎo)線的延伸進(jìn)行重復(fù)性的測量。

4.2 高程施工控制測量的技術(shù)方法

第一，洞內(nèi)水準(zhǔn)測量的起算依據(jù)是豎井高程傳遞下來的水準(zhǔn)點，按照水準(zhǔn)路線閉合差小于±8 mm的精度要求和二等精密水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行測量施工。

第二，可以在邊墻上設(shè)置水準(zhǔn)點，也可以將地下水準(zhǔn)點與導(dǎo)線設(shè)在一起，并焊一個突出的金屬標(biāo)志在設(shè)置導(dǎo)線點的鋼板上作為水準(zhǔn)點。

4.3 隧道貫通誤差測量的技術(shù)方法

為了證實所有的測量工作都滿足精度要求，在暗挖隧道貫通后要及時進(jìn)行貫通誤差測量，包括橫向、縱向貫通誤差測量和高程貫通誤差測量。

第一，可以根據(jù)隧道兩側(cè)控制導(dǎo)線點，相向測定貫通面上同一點坐標(biāo)的閉合差來確定橫向、縱向誤差，將實際測量的坐標(biāo)閉合差分別投影到線路以及線路的法線方向上，以此計算橫向、縱向貫通誤差值。

第二，高程貫通誤差應(yīng)該根據(jù)兩側(cè)控制水準(zhǔn)點測定貫通面附近同一個水準(zhǔn)點的高程差來確定。

5 地下隧道工程聯(lián)系測量

聯(lián)系測量是將地面坐標(biāo)、方位和高程傳遞到地下隧道，作為地下控制測量起算數(shù)據(jù)的一組測量工作，它是一項綜合測量工作，是實現(xiàn)地下隧道工程貫通控制的核心與關(guān)鍵。聯(lián)系測量的方法主要有三角形法、導(dǎo)線直接傳遞法、陀螺經(jīng)緯儀與鉛垂儀(鋼絲)組合法、投點法等幾種，實踐中可以根據(jù)測量條件和施工場地環(huán)境選用。

三角形法是一種傳統(tǒng)的方法，適用進(jìn)口小、深度大的豎井的測量，由于其精度穩(wěn)定，目前國內(nèi)地鐵工程中應(yīng)用較多，三角形法的缺點是工作量較大。

導(dǎo)線直接傳遞法適用于井口大、深度淺的明挖車站或隧道以及出入隧道的斜井的測量，是一種將坐標(biāo)和方位直接傳遞到隧道內(nèi)的測量方法。其有點事精度高、簡單易行且工作量小，因而，應(yīng)用比較多。

陀螺經(jīng)緯儀與鉛垂儀(鋼絲)組合法擁有多檢核和靈活快捷的特點，克服了傳統(tǒng)三角法因施工場地狹窄限制圖形強(qiáng)度的提高、占用豎井時間過長的缺點，在廣州、北京等地有廣泛的應(yīng)用。

投點法是一種精度最優(yōu)的方法，利用車站兩端的出土井、下料口等，采用垂直儀直接降坐標(biāo)傳遞到隧道內(nèi)，作為地下坐標(biāo)的起算數(shù)據(jù)，加強(qiáng)了平面位置與方向的控制。

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