對地鐵區間隧道貫通測量誤差的探討

■田金鑫（成都市勘察測繪研究院四川成都610081）

對地鐵區間隧道貫通測量誤差的探討

■田金鑫
（成都市勘察測繪研究院四川成都610081）

城市公共交通發展迅速，精密施工測量技術在地鐵建設中越來越重要，本文主要通過對貫通誤差的分析和估算，結合規范、規程和設計等直接控制指標進行比較，對整個貫通施工的質量進行控制，保證隧道的順利貫通進行了探討。

地鐵貫通測量誤差

1　引言

近年來國內一線大城市軌道交通線路的相繼建成通車，不僅標志著建設者施工技術的創新和進步，并從多側面和角度充分展示出精密施工測量技術在保障施工精度和速度方面發揮了重要的作用。

2　貫通測量誤差分析

2.1貫通測量誤差來源

貫通誤差主要來源于各測量環節的測量誤差［1～3］。貫通測量的主要任務是控制貫通橫向誤差，保證貫通質量。貫通測量一般分為地面控制測量、兩井聯系測量和地下導線測量三部分。每部分的測量誤差均對貫通橫向誤差產生影響，按誤差傳播規律，由下式估算：

式中，m為總的貫通橫向誤差；m1為由地面控制測量所引起的貫通橫向誤差；m2為由聯系測量引起的貫通橫向誤差；m3為由地下支導線引起的貫通橫向誤差。

每部分的測量誤差均對高程貫通中誤差產生影響，按誤差傳播規律，由下式估算:

mh1為地面高程控制測量的中誤差；mh2為向地下傳遞高程的中誤差；mh3為地下高程控制測量的高程中誤差。

2.2貫通測量誤差估算

2.2.1貫通橫向誤差估算

（1）地面控制測量采用單導線時,貫通橫向誤差m與觀測精度、導線長度的關系為：

式中,mβ為導線測角中誤差；ms/S為導線邊長相對中誤差；Ri為各導線點至貫通面的垂直距離；di為各導線邊在貫通面上的投影長度。

當導線為直伸導線時，則有：

（2）地面控制網采用等邊三角鎖時,貫通橫向誤差m與觀測精度、鎖的長度關系為：

式中,l為三角鎖兩端點連線的長度；k為三角鎖兩端點間接邊數。

（3）地面控制采用GPS網時,貫通橫向誤差與兩近井點間邊長誤差、儀器標稱精度的關系為：

式中,ms為兩近井點之間邊長S的誤差;α為邊長S與貫通重要方向x'軸之間的夾角。

式中a為固定誤差,D級及E級GPS網的a≤10mm；b為比例誤差,D級GPS網的b≤10×10-6，E級GPS網的b≤20×10-6。

一井定向需獨立進行三次測量，則聯系測量中誤差為:

隨著盾構的掘進地下導線不斷延長，導線點也隨著盾構掘進而一個個建立起來。在貫通之前為一條支導線，預計在水平方向上的貫通誤差，就是預計支導線終點K在貫通面與線路中心線法線x′方向上的誤差Mx′k。由導線測角誤差引起的K點在x′方向上的誤差為[4]:

由導線的量邊(光電測距)誤差引起的點K在x′方向上的誤差為:

式中:mβ為井下導線的測角中誤差;

Ry′為K點與各導線點連線在y′軸上的投影長; α′為導線各邊與x′軸間的夾角;

ml為光電測距的測邊誤差；

則K點在x′方向上的預計中誤差為:

由上可知，如上的施工測量方法經誤差估算，滿足貫通平面測量控制要求。

2.2.2貫通豎向誤差估算

地下高程基準系采用業主移交的二等水準點引測到隧道洞口的高程。由此可知，地上高程控制測量誤差則由從水準點引測加密近井水準點的測量誤差引起。

m△為每1km的高差中數偶然中誤差，L為洞外水準路線總長，則洞外高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為:

高程傳遞方式包括:水準測量mh21，以及采用懸吊鋼尺的方法進行高程傳遞mh22，則兩井高程傳遞測量對高程貫通誤差的影響值為:

地下水準路線長為L，則地下高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為:

3　實例分析

3.1工程概況

成都地鐵2號線一期工程成灌客運站～經干院站全長約22.79公里，共計20站19區間，區間長度在0.6km-1.5km之間。地面控制為加密附合導線，聯系測量采用一井定向的方法，貫通前測量采用支導線指導盾構開挖。

3.2貫通誤差估算

3.2.1橫向誤差估算

這里我們對成灌客運站～紅色村站的貫通誤差進行估算。

按照地面控制點的布設，導線點的平均間距按500米，假設導線在貫通面上投影d=350m，導線點到投影面的距離依次為350米，700米，1050米，1400米。采用leica TCRP1201+全站儀進行觀測，測角中誤差取2。

估算地面測量引起的橫向貫通中誤差為:

聯系測量引起的橫向貫通中誤差為:

根據地下導線測量的作業精度和導線點的布置，地下導線點平均間距按150 m估算，則東-東區間可布設地下導線條數為8條，Ry' 依次為150m、300m、450m、……1350m，。

總的貫通橫向誤差：

3.2.2豎向誤差估算

高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為：

地下水準路線長為L=1.425 km，則地下高程控制測量對高程貫通誤差的影響值為：

總的貫通豎向誤差：

按照盾構掘進設計要求，橫向貫通中誤差必須小于±50 mm，豎向高程貫通中誤差必須小于±25 mm。根據結果可以看出滿足要求。

同時利用成灌客運站底板控制點對紅色村站底板控制點推算，推算坐標與加密坐標互差小于3cm。說明施工控制測量滿足設計質量要求。

4　總結

現代測量技術和測量儀器的發展,提供了更為先進的測量手段, GPS定位、全站儀、陀螺經緯儀、精密垂準儀、精密水準儀及精密斷面儀的使用,保障和提高了測量精度。

地鐵處于城市復雜環境之中,作業貫通區間短（一般在1.5km以內），地下作業條件較差,作業周期短，對貫通誤差的控制更加嚴格，通過對誤差來源的分析，我們可以看出地上和地下控制誤差相對較大，仍有很大提升空間；所以在地面控制和地下導線測量進一步嚴格執行測量規范，提高精度確保隧道的正確貫通，并為后期限界測量提供高精度控制成果。

［1］張正祿.工程測量學［M］.武漢:武漢大學出版社，2006:299-300.

［2］趙吉先,等.地下工程測量[M].北京:測繪出版社,2005.

［3］郭宗河.全站儀兩點參考線測量與放樣及其在工程中的應用［J］.測繪通報，2004 (8):62-63.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-190-2