地鐵平面聯系測量方法研究

楊 柳 左智剛

(1.陜西鐵路工程職業技術學院，陜西渭南 714000;2.中鐵二十局，陜西西安 710016)

地鐵工程主要通過豎井提供工作面進行施工，如何保證井下按設計開挖就成為施工的首要問題［1］。豎井聯系測量包括平面聯系測量和高程聯系測量(即定向和導入高程)，其主要測量任務是確定井下導線起算邊的坐標方位角、確定井下導線起算點的平面坐標和確定井下水準基點的高程，保證地下控制網與地上控制網具有統一的坐標系統，從而為施工提供依據［2］。目前，聯系測量的方法較多，平面方面有聯系三角形法、陀螺定向法、導線直接測定法和投點定向法等［3-4］，高程方面有懸掛鋼尺法、光電測距三角高程法和水準測量法等。一般高程聯系測量比較簡單，精度也比較容易保證，而在隧道施工控制測量中的平面坐標傳遞比較困難。本文結合工程實例，主要針對豎井平面聯系測量中所采用的聯系三角形法做了詳細研究，可供地鐵測量工作參考應用。

1 工程概況

標段范圍起訖里程為DK33+022.303～DK38+952，正線全長5.928雙延米，其中 GDK33+951.219到GDK38+359長度為雙向4 407.781延米的盾構區間，隧道暗挖段813.144雙延長米，隧道明挖段386.772雙延長米，設車站1座，長322 m，為地下二層島式站臺。

2 平面聯系測量

2.1 盾構井近井點測量

根據現場情況，為了方便聯系測量，需要將遠處的控制點引測至盾構井井面附近。采用沿線路方向，盡量和線路線行保持一致的方式測設，導線為直伸附合式導線線路。起閉導線點均為同精度CPⅡGPS控制點，在盾構井附近加密了2個導線控制點，分別為JM1和JM2，導線線路施測長度約為1.28 km。由于條件限制，有部分導線邊為長短邊相接，最短邊約為100 m左右，最長邊為300 m左右，通視效果良好。為了滿足施工測量的精度要求，按四等導線要求(表1所示)測設，導線布置如圖1所示。

表1 四等導線測量技術要求

圖1 盾構井近井點測量

2.2 聯系測量

GDK33+951.219盾構井平面聯系測量起始邊為CPⅡ66 和 JM1近井點，井下投點為 DG1、DG2、DG3、DG4共四個井下聯系測量成果點，由于條件限制，有部分邊長為長短邊，最短邊約為20 m，最長邊約為90 m，通視條件良好。具體聯系測量布置方法是:在盾構井井面的混凝土橫梁上安裝支架，將直徑為0.3 mm的鋼絲一端固定在上面，另一端懸掛10 kg的重錘［5，6］，重錘浸沒在油桶中。按照同樣的方法在同一豎井中再懸掛上另一根鋼絲，這樣，兩根鋼絲與近井點JM1組成聯系三角形。在進行聯系測量之前，分別給兩根鋼絲的井上和井下適當部位貼上反射片(注意兩個反射片要有一定的落差，且保證反射片上“十”字的豎線與鋼絲線重合［7，8］)。根據《城市軌道交通工程測量規范》，聯系三角形布置必須滿足以下的要求:

①豎井中懸掛鋼絲間的距離應盡可能長。

②聯系三角形的銳角 γ、γ'宜小于1°，呈直伸三角形。

③a/c、a'/c宜小于 1.5，a、a'為近井點至懸掛鋼絲的最短距離。

豎井上下均采用1″級精度全站儀，用方向觀測法觀測4測回，測角中誤差均保證在±2.5″之內。

(1)井上聯系測量方法

現將近、遠兩根鋼絲上反射片中心位置點號分別記為G1與G2，如圖2所示，在控制點JM1上安置全站儀，后視CPⅡ66點，利用方向觀測法(技術要求見表2)對角CPⅡ66－JM1－G1和 CPⅡ66－JM1－G2三組數據進行觀測，每組數據觀測4個測回;對近井點(井下架站點)到最近鋼絲，近井點(井下架站點)到最遠鋼絲及兩鋼尺間的水平距離也觀測了三組數據;JM1、G1和G2三點連接構成了聯系三角形，經過數據處理，得到圖2中邊 JM1－G1與邊JM1－G2的夾角 γ為12″，小于 1°滿足規范要求。

圖2 井上聯系測量

表2 方向觀測法技術要求 (″)

對測量的數據進行處理，并通過坐標正算公式得到G1與G2兩點的坐標和方位角(見表3和表4)。

表3 井上遠、近鋼絲的平面坐標與其方位角

表4 井上遠、近鋼絲的平均平面坐標與其方位角

(2)井下聯系測量方法

在井下共設置了 4 個控制點 DG1、DG2、DG3、DG4，近、遠兩鋼絲的點號標記同上。現將全站儀安置在DG4點上，以近鋼絲方向定向，采用同樣的方法和測回數對 DG1、DG2、DG3、G1、G2這5 個方向進行觀測(角度和距離)。其中，井下的DG4、G1和G2三點也構成了聯系三角形，同樣要保證DG4－G1邊與DG4－G2邊的夾角不能超過1°。將上面得到的G1和G2兩點的坐標和方位角作為起算數據，通過對測量的處理，得到DG1、DG2、DG3、DG4四個控制點的坐標(如表5 所示)。

表5 井下控制點坐標成果

3 精度分析

經過數據處理，井上近井點測量的方位角閉合差為－7.486 4″，相對閉合差為1/138 809，完全滿足四等導線的精度要求。對于豎井聯系測量，其測量精度情況見表6。

表6 精度對照

從表6的數據可看出:豎井聯系測量的各項指標都滿足《城市軌道交通工程測量規范》的要求。

4 結束語

主要結合某地鐵工程，對該地鐵暗挖隧道聯系測量中所采用的聯系三角形法做了詳細的論述，并對聯系測量的精度進行了分析，實踐證明，聯系三角形法完全能滿足該地鐵施工測量的精度要求。

［1］ 胡順華．南京地鐵暗挖隧道聯系測量方案設計［J］．江西測繪，2011(3):42-45

［2］ 莫中生，張慧慧．沈陽地鐵豎井定向測量主要方法探討［J］．遼寧省交通高等專科學校學報，2008(2):7-9

［3］ 袁仁愛，杜強，羅田郎．瀏陽河隧道3～#豎井陀螺定向聯系測量技術［J］．鐵道工程學報，2010(1):37-40

［4］ 鄭國才，高俊強，王維．地鐵隧道聯系測量方法與精度探討［J］．礦山測量，2007(3):55-57

［5］ 肖慶疆，季軍，梁俊勝．中長距離盾構法隧道施工聯系測量方法［J］．建筑，2010(18):67-70

［6］ 楊雪，王榮．豎井聯系測量方法的應用與探討［J］．測繪技術裝備，2009(4):19-21

［7］ 中華人民共和國建設部．城市軌道交通工程測量規范［S］．北京:中國建筑工業出版社，2008

［8］ 陳方敏．吊鋼絲聯系三角形法在隧道測量大型深豎井定向中的應用［J］．城市勘測，2010(2):121-123