城市軌道交通水準網的測量

吳貴忠

【摘 要】城市軌道交通水準網不僅是隧道高程貫通的基礎，同時可以為大比例尺地形圖測繪、施工放樣、軌道鋪設、斷面測量、建設期間以及運營后的結構變形提供監測服務。論文以廈門市軌道交通2號線二期工程為例介紹如何應用電子水準儀完成水準網的復測與加密工作。

【Abstract】The urban rail transit level network is not only the foundation of tunnel elevation penetration， but also provides monitoring services for large scale topographic map mapping， construction setting， track laying， section measurement， construction and structural deformation after operation.Taking the second phase project of Xiamen rail transit line 2 as an example， this paper introduces how to use the electronic level instrument to complete the re-testing and encryption of the leveling network.

【關鍵詞】水準網；高程控制測量；電子水準儀

【Keywords】 leveling network； vertical control survey； electronic level

【中圖分類號】U239.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0192-03

1工程概況

廈門市軌道交通2號線二期工程西起天竺山森林公園，東至馬青路與鐘林路交匯處，與2號線一期工程蘆坑站相接。本工區為土建三標3工區，共包含3站2區間，工程長度5.69公里，分長庚醫院站、翁角路站、施工豎井、通風斜井、臨時施工豎井、馬青路站六個施工工點。高程系統采用1985國家高程基準。

2 水準網測量基本要求

城市軌道交通工程高程測量依據現有的《城市軌道交通工程測量規范》GB 50308-2008。軌道交通地面高程測量應采用統一的高程基準，與城市高程基準相一致。城市軌道交通工程水準網分兩個等級布設：首級是與城市二等水準精度一致的軌道一等水準網；二級是用于加密的軌道二等水準網。當城市的一、二等水準網保存完好、水準點間距小于4km時，可一次布設城市軌道交通工程二等水準網而不再分級布設。水準網應沿線路附近布設成附合線路、閉合線路或結點網，廈門市軌道交通2號線二期工程水準網起點聯測了水準點“Ⅰ福漳96”（國家一等）、“Ⅰ福漳97”（國家一等）、“GB64”（國家一等）、“XM51”（國家二等）按照附合水準路線沿線路走向布設成軌道一等水準網，附合到水準點“GB39”（國家二等）進行檢核，本工區采用的測量儀器為0.3mm/KM的天寶DINI全自動電子水準儀以及配套的條碼式銦瓦標尺對標段內的軌道一等水準點進行復測與加密。

3 水準網測量

3.1精度指標

依據《城市軌道交通工程測量規范》GB 50308-2008，水準網測量的主要技術要求按照表1的規定。

3.2 資料收集與踏勘

地面高程控制網的資料收集與現場踏勘工作可與平面控制網同時進行，收集的資料主要有：

業主已提供的高程控制點點位信息；擬建軌道工程線路的設計資料，詳細了解線路的走向，車站、施工豎井、車輛段與停車場的布設以及與已建線路交叉換乘或銜接的位置，以便初步確定高程控制點的埋設位置。利用“奧維互動地圖”APP將已知點位數據導入軟件中，能在地圖中清楚的了解每個點位位置信息，為布點提供了很好的信息基礎。

3.3 布網原則

資料收集與現場踏勘完成后，根據業主已經提供的高程控制點結合本工區設計的線路走向以及每個車站、豎井、斜井及車輛段位置對地面高程控制網進行布網設計，將水準網沿線路布設成附合水準線路，根據業主已經提供的高程控制點沿線路繼續加密水準點以滿足工程施工的需要，加密的水準高程控制點沿線路統一順序編號，本工區以ⅡJGDSxx（按照里程順序編號）。

3.4 點位埋設

軌道高程控制網水準標石分為基巖水準標石、深樁水準標石、混凝土水準標石和墻上水準標志4種。

3.5 外業觀測

水準點埋石結束后，須經過一定的穩定期，樁位沉降穩定后方可進行外業觀測。

3.5.1 儀器檢查

水準測量使用的儀器為0.3mm/KM的天寶DINI全自動電子水準儀以及配套的條碼式銦瓦標尺，均在檢定有效期內，該條碼尺采用了質量為5千克的尺臺作轉點尺承，扶尺時要借助尺撐，使標尺上的氣泡居中，標尺垂直。每天作業前對所使用的水準儀和標尺的圓水準器進行檢查和校正，防止因運輸或其他原因致使圓水準器的正確位置發生偏離，從而使測量結果產生誤差。在作業開始的第一周內需對水準儀的i角進行檢查，每天1次，水準儀i角應不大于15″。

3.5.2 觀測方法

電子水準儀在外業測量前需新建項目并將有關參數、限差預先輸入，根據業主已提供的水準高程控制點等級，本工程按照軌道一等水準測量方法進行復測與加密，根據下表規定將參數預先輸入到儀器中，水準測量觀測的視線長度、視距差、視線高度應符合表2的規定。

在工作時，水準測量盡量在水準點上結束觀測。如若不能在水準點上結束測量工作，一般選擇兩或三個堅穩可靠、光滑突出、便于放置標尺的固定點，作為間歇點。間歇后進行檢測，檢測結果符合表3限差要求時才能起測。水準測量的測站觀測限差應符合表3的規定。

在觀測過程中，一旦以上指標超限，電子水準儀將會提示超限，此時應進行重測。

水準測量的觀測方法如下：往測：奇數站為“后—前—前—后”；偶數站為“前—后—后—前”；返測：奇數站為“前—后—后—前”；偶數站為“后—前—前—后”。

每測段往測和返測的測站數應為偶數。由往測轉向返測時，兩根標尺必須互換位置，并應重新整置儀器。

軌道一等水準每一測段的往測和返測，宜分別在上午、下午進行，也可在夜間觀測。

3.5.3 觀測過程規定

水準觀測過程符合下列規定：

①觀測前，應使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時，須用白色測傘遮蔽陽光；遷站時，宜罩以白色儀器罩。

②在連續各測站上安置水準儀的三腳架時，應使其中兩腳與水準路線的方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側與右側。

③同一測站上觀測時，不得兩次調焦。為了使前后視距大概相等，可以使用儀器內置的距離測量功能，在架置好儀器后先測量測站到后視點的距離，根據距離指揮前視司尺人員移動使前后視距大約相等。

④水準觀測應在標尺分劃成像清晰而穩定時進行。

下列情況不能進行一等水準觀測：

a日出后與日落前30min內；

b太陽中天前后各約2h內（可根據地區、季節和氣象情況，適當增減中午間歇時間）；

c標尺分劃線的影像跳動而難于照準時或氣溫突變時；本工區的水準線路ⅡGDS53-ⅡGDS51需途經長庚醫院門口的霞飛橋，該橋為鋼結構橋，全橋共一跨，橋長在80m左右，大型車輛經過橋面的時候，會產生較大晃動，標尺分劃線的影像跳動比較大，橋頭處設置了紅綠燈，測量過程中應該控制在車流量較少時候進行觀測，減少儀器晃動產生誤差。

d風力太大而使標尺與儀器不能穩定時。本工程水準線路需經過新陽隧道，該隧道為工業區進島的主干道，車流量比較大，其中以大型車輛居多，大型車輛在隧道內行駛過程中會產生比較大的風力，使標尺產生較大的晃動，對測量成果產生比較大的影響，綜合考慮，該測段的測量工作盡量避開早晚高峰時段。

3.5.4重測與取舍

①超出表1～表3規定限差的觀測結果，應進行重測。

②因測站觀測限差超限，本站觀測時發現的，立即重測；遷站后發現的，應從經檢測符合限差的水準點或間歇點開始重測。

③測段往返測高差不符值超限時，應先對可靠性較小的往測或返測進行整測段重測。

3.6 數據處理

在每天外業結束后，應對當天觀測數據進行復核和驗算，檢查各項指標是否符合規范要求，對超限部分應及時提出外業補測。外業觀測全部結束后，計算每一測段往返測不符值以及附合路線和環線的閉合差，然后計算每千米水準測量的高差中數偶然中誤差和全中誤差。水準網平差應以路線長度定權進行整體嚴密平差，并計算出最弱點高程中誤差和相鄰點的高差中誤差。該自動水準儀測量數據結果基于同濟大學水準平差軟件“AdjustLevel”進行平差。