芻議地鐵工程測量技術及應用

趙家星

（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司 四川成都 611130）

芻議地鐵工程測量技術及應用

趙家星

（四川二灘國際工程咨詢有限責任公司 四川成都 611130）

隨著我國經濟的快速發展以及人口、車輛等不斷增加，交通擁堵已經成為非常嚴重的問題，很多地區都在大力修建地鐵工程來緩解交通壓力。在地鐵工程修建過程中，測量技術及其應用是必不可少的部分，對于地鐵工程修建具有非常重要的作用。本文主要介紹了地鐵工程測量技術及其應用情況，希望能夠對相關人士有所幫助。

地鐵工程；測量技術；應用

引言

隨著我國城市化建設的不斷加快，城市軌道交通成為了重要的基礎設施。現階段很多大城市都在進行地鐵工程的建設，地鐵已經在城市軌道交通中占有重要地位。地鐵工程相對比較復雜，施工中存在著較大的安全風險，所以要建立起較為科學合理的管理體系來確保施工質量和安全性，防止出現較大的安全以及經濟方面的損失，地鐵工程測量技術的良好應用是保證這方面內容的關鍵所在。測量技術是地鐵工程施工的基礎，可以對地鐵工程施工進行有效指導，能夠確保地鐵工程質量，所以要充分研究地鐵工程測量技術以及應用的內容，這對提升地鐵工程建設質量和保證安全性具有非常重要的意義。

1 地鐵工程測量技術介紹

在確定地鐵工程線路過程中，可參照衛星影像、航測照以及地形圖等方面的信息，采用三維GIS對測繪資料內容進行線路方面的比較，同時要根據當地的具體技術和經濟條件來確定。可以通過測量機器人進行線路初步的設計，明確線路的基本信息，通過對測量機器人設計進行模擬來確定觀測線路的合理性。在地鐵工程測量技術當中，通過無人機進行地鐵沿線地理情況以及建筑物情況的航測，可以為地鐵工程建設提供更為科學合理的依據。無人機測量具有測量質量高、工作效率高、設備操作簡單、能耗低、保養維護簡單等特點，能夠對地鐵工程沿線的地形進行快速測量，是具有非常好效果的測量技術。

（1）測量機器人。測量機器人在進行測量過程中能夠進行自動化控制，能夠進行自動遙控測量，可以獲得準確度較高的三維坐標、影響、距離以及角度等等。在地鐵工程測量中，機器人結合互聯網技術能夠對數據進行綜合處理并實現資源共享，為地鐵工程測量提供了非常便利的條件。

（2）斷面測量。斷面測量系統在進行地鐵工程測量時能夠為施工中的放樣、測量、檢測以及計算提供較為客觀的依據，提升地鐵工程的質量。應用斷面測量系統的測量具有較快速度，并且測量精度能夠保證在毫米范圍內，很大程度上提升了斷面數據的質量以及采集速度。

（3）定向測量。通過定向測量系統能夠實現地鐵挖掘的自動化控制。定向測量系統可以及時發現挖掘方向的偏差，并進行信息的反饋和調整，提升地鐵開挖的準確度和效率，降低了開挖工作的難度。

（4）無棱鏡測量。通過無棱鏡全站儀以極坐標的角度進行測量，能夠提升地鐵放樣的準確性，可以真實的將施工參照物的實際情況設置在實地當中。在測量過程中能夠幫助施工人員進行偏差調整。

2 地鐵工程測量技術的應用

2.1 在施工鋪設方面的應用

在進行地鐵施工鋪設過程中，應用測量機器人能夠將信息數據傳送到計算機上，這樣就能夠將設計數據和放樣數據進行有效結合，可以提升即時的對比性，從而提升了地鐵工程鋪設工作的準確性。適用測量機器人技術能夠使得地鐵施工鋪設時不用設置控制放樣線，確保施工鋪設嚴格按照設計內容進行，提升了施工鋪設的質量。另外，測量機器人能夠通過有線或者無線等方式進行遠程控制測量，這樣可以對其進行實時的監測，同時能夠形成不同形式的圖形以及報表，并且能夠進行輸出，極大簡化了地鐵工程鋪設工作難度，降低了施工成本。

車站完工后，應及時進行竣工斷面測量，主要工作內容及控制要點為：

（1）車站結構凈空橫斷面的竣工測量

①構橫斷面及底板縱斷面測量應以貫通平差后的施工平面和高程控制點及調整后的線路中線點為依據，按設計或工程需要進行。直線段每10m、曲線段每5m測量一個橫斷面和底板高程點，如果結構橫斷面發生較大變化或者由于人員問題造成施工偏差較大，那么需要增加測斷面數量。

②在對結構橫斷面進行測量時，應為建筑界限控制點或設計指定位置的斷面點。

③在對結構橫斷面進行測量時，要使用精度等級Ⅱ級以上的斷面儀或者全站儀進行。要保證橫斷面里程中誤差范圍為±50mm，要保證斷面點和線路中線法距的測量中誤差范圍為±10mm，要保證斷面點高程的測量中誤差范圍為±20mm。

（2）車站結構及附屬建筑竣工測量

①地下區間隧道和地下車站及附屬設施的內側平面位置、高程和結構尺寸，并調查結構厚度；

吉林省致力于把握北京冬奧會的有利契機，充分發揮全省冰雪資源優勢，以“冬奧在北京、體驗在吉林”為主題，重點打造滑雪、冰雪觀光、冰雪溫泉、冰雪民俗等系列產品，推進冰雪旅游開發，重點打造“深度玩冰、厚度玩雪、暖度溫泉、熱度民俗”產品符號，刺激“白雪經濟”的活力，力爭將吉林省建設成國際知名的冰雪旅游目的地。

②車站出入口、通道和區間風道結構的平面位置、高程和結構尺寸。

2.3 在盾構機測量方面的應用

盾構機在始發前應進行包括聯系測量在內的基線及地下水準測量，盾構在車站始發的，始發基線邊必須及時與車站底板測量控制點進行聯測，盾體姿態經第三方測量單位檢測后方能始發。

在對盾構機姿態進行測量時可按如下方式進行：在測量初期，對盾構機姿態進行測量的內容包括水平偏航角、俯仰角、扭轉角。之所以要進行水平偏航角和俯仰角的測量主要是要對盾構機的姿態進行判斷，確定其在后期的挖掘行進中是否位于設計中線上，而扭轉角主要是確定其所發生的扭轉是否處在許可范圍內。在進行測量過程中可以將盾構機看成圓柱體，但是在實際挖掘過程中很難直接測量刀盤的中心坐標點，所以要通過計算的方式來得到中心坐標，因此就需要在盾構機殼體內選擇合適的位置作為觀測點，這些點不但要方便觀測，也需要便于保護，同時要保證相互之間的距離不能發生較大改變。

如圖1所示，將O點設定為盾構機的刀盤中心點，在盾構機螺旋根本位置選擇兩點為A和B，在盾構機螺旋機中間靠下的位置選擇兩個點為C和D，在盾構機中間前端面的位置選擇中心坐標點E，這樣ABCD四點連線就形成了兩個四面體，同時要在A、B、C、D四點貼上測量反射鏡片。首先要測量出所有點的三維坐標，然后進行兩個四面體6條邊長度L計算，這些值都設定成為后期計算的初始值，其中L是不變的值，對ABCD四點的三維坐標進行測量就能夠通過計算得到中心點O的坐標值。

與上述內容相同，能夠得到E點的三維坐標。通過聯合O、E點的三維坐標以及盾構機絞折角就可以得到盾構機刀盤中心的水平偏航以及垂直偏航，這樣通過ABCD四點的坐標就可以得到盾構機的扭轉角度，這樣就能夠實現盾構機姿態測量的目的。

2.4 SLS-T導向系統初始測量

進行SLS-T導向系統初始測量時所要進行的內容主要包括：測量得到地鐵隧道的中線坐標、測量得到TCA托架以及后視托架的坐標、進行設置VMT的初始參數等等。

（1）測量地鐵隧道的中線坐標。主要是通過VMT軟件進行中線坐標的測量，測量過程中要進行地鐵隧道曲面以及高程要素的輸入，之后VMT軟件就可以對每相隔1m的隧道中線坐標進行計算，并且計算結果較為準確。

圖1 盾構機姿態測量示意圖

（2）測量TCA托架以及后視托架的坐標。將全站儀設置在TCA的托架上，將棱鏡設置在后視托架上。利用人工的方式測量出TCA托架和后視托架的中心坐標，將其當成控制盾構機姿態的初始測量數據，如圖2所示。

圖2 測量示意圖

（3）設置VMT的初始參數。將上述測量所得到的數據輸入到VMT中，TCA就會進行激光標靶的定位和坐標測量，能夠確定出激光標靶的水平以及豎直位置，并且能夠通過計算機模擬出盾構機的實際位置以及姿態。

2.5 地鐵竣工測量方面的應用

在地鐵工程竣工之后可以采用測量機器人對地鐵中的線路、高程、沿線設施等重要內容進行測量，所得到的數據可以作為地鐵工程竣工驗收的依據，屬于基礎性數據，并且也可以作為城市測繪數據的一部分。

3 結束語

隨著地鐵在各大城市中逐漸興起，地鐵工程測量技術已經成為了確保地鐵工程質量和安全性的重要技術被廣泛應用，提升了地鐵建設的效率和準確性。但是在進行地鐵測量過程中一定要按照工程所在地的實際情況選擇具有針對性的測量技術進行實施，確保其具有可操作性。

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U231+.1

A

1004-7344（2016）29-0184-02

2016-10-1

趙家星（1979-），男，工程師，大學本科，主要從事工程監理工作。