地鐵施工精準測控技術研究

馬玉江

摘要：地鐵測量是地鐵建設工程的一個重要組成部分，為使地鐵測量更好地服務于地鐵工程建設，確保地鐵施工的高質量和高安全度，在實踐的基礎上提出了地鐵施工精準測控的思想，給出了地鐵測量的基本原則和合理技術要求，介紹了地鐵施工精準測控的技術關鍵，敘述了豎井高精度聯系測量的作業方法，在地鐵測量的高精度與高效率問題上進行了有益的探索。

關鍵詞：精準測控；地鐵施工；聯系測量；豎井；GPS技術；電子；全站儀；激光鉛垂儀

1 引言

地鐵（或叫軌道交通）是國際公認的解決大城市交通問題的首選技術，我國大城市的交通堵塞和擁擠問題歷來都是令城市管理者和老百姓頭痛的問題，解決這一問題的惟一出路就是發展地鐵，它以運量大、速度快、時間準、能耗低、污染少和安全舒適的特點贏得了世界各大城市的青睞。我國已建成運營的地鐵線路已接近1000公里，還有1000多公里的地鐵線路正在建設之中，這股建設春風在席卷神州大地，可以說我國的城市交通已經進入地鐵時代。

地鐵測量是地鐵建設工程的一個重要組成部分，其主要特點表現在以下三個方面，即地鐵的整體規劃和分期建設特點要求測量工作必須保證各段、各條線的正確銜接；地鐵埋深淺且沿途常經過繁華鬧市區（高樓林立），因此對地下建筑物的定位精度要求較高、對貫通測量精度要求也比較嚴格；地鐵測量時間長、內容多。上述情況決定了地鐵施工精準測控的至關重要性，它需要根據具體情況制定詳細的技術方案并采用一些特殊的技術措施，下面談一下筆者及科研組的一些做法。

2 地鐵測量的基本工作與要求

地鐵測量應建立“業主、監理、承包商”三個層次的專業管理模式，做到規范化、科學化，應采用分級布網、分級控制的形式。整個城市的總地鐵線網地面主控網應在首條地鐵開建前由一個水平較高的測量單位按特定的標準統一完成，其后的地面控制網加密及設計、施工階段的測量可由各相關單位以主控網為基礎按統一的標準逐級順序實施完成。

2.1 地鐵測量的基本要求

地鐵地面主控網的測量可參考《城市測量規范》（CJJ8）、《工程測量規范》（GB50026）、《全球定位系統（GPS）測量規范》（CH2001）等的相關規定，按其中的有關技術要求進行設計、作業和檢測。控制測量必須在確認樁點穩固、可靠后進行。測量用的經緯儀、水準儀及標尺、光電測距儀、電子全站儀、GPS全球定位系統等都應按規定周期進行檢定及校正。測量工作中的各項計算均應由兩組獨立進行，計算過程中應及時校核，發現問題應及時檢查并找出原因。利用原控制點（含中線控制點）作第2次設站觀測或根據原控制點增設新點時必須對原控制點的相鄰邊和水平角進行檢測。利用原水準點作引伸測量時，必須對其相鄰的已測測段高差或相鄰水準點間高差進行檢測，水準基點與水準網應定期進行復測（特別是在軟土地區及地面沉降發育的地區）。地鐵隧道洞外控制測量應在隧道進洞施工前完成。控制測量工作中應對用于測量的圖紙資料進行認真的研究核對，確認無誤后方可使用，抄錄的數據資料必須認真核對。地鐵隧道施工前應根據設計單位交付的測量資料進行認真核對與交接。平面控制測量應結合地鐵隧道的長度、平面形狀、線路通過地區的地形和環境等條件等進行，可采用GPS測量、導線網測量、邊角網測量、三角網測量或綜合法進行，應以GPS測量和精密電子全站儀導線測量為首選。地鐵隧道測量時每個洞口應測設不少于3個的平面控制點（包括洞口投點及其相聯系的GPS點、導線點或三角點）和2個高程控制點。

2.2 地鐵地面主控網測量

地鐵工程地面控制測量應采用先整體后局部的原則，通過合理精度與布局的平面控制網及高程控制網對工程進行控制。

①地鐵平面控制網。目前情況下，平面控制網以GPS網和精密導線網為佳。我國的地鐵建設城市均為百萬人口以上的大城市或特大城市，這些城市均建有獨立的城市控制網、采用獨立的城市坐標系統（與國家坐標系聯系甚少，也可以說與國家坐標系完全不相關），城市的各種建設活動均是在城市坐標系統的框架下進行的，因此地鐵建設也應該在城市坐標系統的框架下進行。地鐵平面控制網應以GPS網為骨干，地鐵平面控制網中應有5～7個原城市控制網中最高等級的平面控制點（這5～7個原城市控制網點應在地鐵總體建設區域內均勻分布以增加網形強度，保證GPS網的精度均勻、減少尺度比的誤差影響，同時也是GPS網的起算數據），通過地鐵平面GPS控制網的聯測獲得城市控制網與地鐵GPS控制網間的坐標轉換關系（進而實現2網的統一），地鐵沿線間GPS點的平均邊長宜為1.5km～2km（最短邊不宜小于700m，因邊太長易造成不通視，邊太短則會影響精度），原則上每個車站應設一個GPS點且每個點應盡可能有兩個以上的通視方向（這樣既便于在地鐵施工時直接從GPS點上向下引測，又便于用常規方法進行檢測）。精密導線網應為通過電子全站儀沿地鐵方向布設的附合在GPS點上的附合導線、閉合導線或結點網，為滿足施工需要，各車站、豎井口、車輛段等施工地段均應設導線點，導線點的點位要穩定、可靠、便于使用并按規范要求進行埋設。地鐵測量的重要任務之一是保證暗挖隧道的正確貫通，地鐵隧道橫向貫通中誤差一般應不大于50mm。

②地鐵高程控制網。地鐵高程控制網應采用二等水準測量的形式，在軟土地區及地面沉降發育的地區要強化水準基點與水準網的定期復測工作（這一點對于地鐵的安全監測具有特別重要的意義）。水準路線可布設成附合路線、閉合路線或結點網。地鐵沿線的二等水準網要起閉于一等水準點，加密水準網要起閉于二等水準點。為便于使用和檢測，每個地鐵車站至少應設2個二等水準點，每個施工口應至少設2個精密水準點。地鐵水準點要盡可能設在施工范圍之外且穩定、可靠和便于使用的地方。地鐵隧道要求豎向貫通中誤差不大于25mm。

3 結束語

地鐵測量是地鐵建設工程的一個重要組成部分，要確保地鐵施工空間位置及幾何形位的準確性與高精度就必須依靠高精度的測量技術與方法，要確保地鐵施工的安全性也必須依靠高精度的測量監控技術，因此，地鐵施工的精準測控非常關鍵，研究可靠、高效、簡便、實用的高精度地鐵測控手段對地鐵施工的優質高效具有重要的科學意義。

參考文獻

[1]黃曉燕，張爽，曹小曙.廣州市地鐵可達性時空演化及其對公交可達性的影響[J].地理科學進展，2014，（08）：1078-1089.