武漢軌道交通水準(zhǔn)測(cè)量精度的影響因素及控制

聶發(fā)懿 王艷

摘要：對(duì)于城市軌道交通工程項(xiàng)目來(lái)講，施工過(guò)程中的測(cè)量工作有著非常重要的作用。高程是確定地面點(diǎn)位置的基本要素，水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量中最常用、最精密測(cè)量。測(cè)量精度直接影響到城市軌道交通工程建設(shè)的質(zhì)量。當(dāng)前工程項(xiàng)目在開展測(cè)量工作的過(guò)程中，受多種因素的影響導(dǎo)致沒有掌握好測(cè)量的精度，使得水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果有一定的偏差，限制了高程的準(zhǔn)確性。為了充分保證軌道交通水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中的精度，需要對(duì)影響精度的因素展開分析，并制定合理的控制措施。基于此，文章就武漢軌道交通水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中精度的影響因素及控制措施展開論述。

Abstract： For urban rail transit project， the measurement work in the construction process plays a very important role. Elevation is the basic element to determine the location of ground points， and leveling is the most commonly used and precise survey in elevation survey. The measurement accuracy directly affects the quality of urban rail transit construction. At present， in the process of carrying out the survey work of the engineering project， due to the influence of many factors， the accuracy of the survey is not well mastered， which makes the result of the leveling survey have certain deviation and limits the accuracy of the elevation. In order to fully ensure the accuracy of rail transit leveling， it is necessary to analyze the factors affecting the accuracy and formulate reasonable control measures. Based on this， this paper discusses the influence factors and control measures of the accuracy in the process of Wuhan Rail Transit leveling.

關(guān)鍵詞：軌道交通;測(cè)量精度;影響因素;控制因素

Key words： rail transit;measurement accuracy;influencing factors;control factors

中圖分類號(hào)：P258? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）02-0266-02

1? 工程概況

本標(biāo)段為武漢市軌道交通6號(hào)線二期工程土建工程第一標(biāo)段，項(xiàng)目位于武漢市東西湖區(qū)，工程包含是3個(gè)盾構(gòu)區(qū)間：金銀湖公園站～金銀湖停車場(chǎng)站盾構(gòu)區(qū)間、金銀湖停車場(chǎng)站～二雅路站盾構(gòu)區(qū)間、二雅路站～臨空港大道站盾構(gòu)區(qū)間，線路全長(zhǎng)6.81公里。

2? 測(cè)量難點(diǎn)

根據(jù)勘探報(bào)告，對(duì)本工程的測(cè)量難點(diǎn)進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)，本標(biāo)段地質(zhì)主為長(zhǎng)江II級(jí)階地和長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地，隧道靠近二雅路站存在可溶性白云巖，風(fēng)化砂質(zhì)白云巖及風(fēng)化白云巖中存在溶洞。金銀湖公園站～金銀湖停車場(chǎng)站盾構(gòu)區(qū)間下穿既有6號(hào)線一期出入線區(qū)間，區(qū)間隧道頂與出入線區(qū)間底豎向凈距最小約3.2m，目前明挖出入線區(qū)間已經(jīng)正常運(yùn)營(yíng);且正下穿既有出入線工法樁及鉆孔灌注樁，其中工法樁進(jìn)入本區(qū)間盾構(gòu)隧道約3.6m，距離鉆孔灌注樁樁底最小凈距約1.85m。金二區(qū)間中間穿越硚孝高速橋樁及設(shè)1個(gè)聯(lián)絡(luò)通道兼作聯(lián)絡(luò)通道及排水泵房。依據(jù)《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》（GB50652-2011）條文說(shuō)明第7.3.4條表6，盾構(gòu)隧道與既有明挖區(qū)間最小豎向凈距<0.7D，接近重要設(shè)施，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)，考慮既有運(yùn)營(yíng)線安全及結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提升為一級(jí)。

3? 水準(zhǔn)測(cè)量的含義

水準(zhǔn)測(cè)量使用由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器及基座三部分組成的水準(zhǔn)儀進(jìn)行儀器安置、粗略整平、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺、精平和讀數(shù)等操作步驟進(jìn)行高程測(cè)量[1]。利用由水準(zhǔn)儀提供的水平視線和借助帶有分度的水準(zhǔn)尺，直接測(cè)定測(cè)站兩點(diǎn)的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)高程和測(cè)得的高差，推出未知點(diǎn)的高程。若在測(cè)量過(guò)程中由A到B的方向進(jìn)行，則A為后視點(diǎn)，B為前視點(diǎn)。a與b分別為后視讀數(shù)與前視讀數(shù)，即B點(diǎn)（未知點(diǎn)）的高程等于A點(diǎn)（已知點(diǎn)）的高程加上兩點(diǎn)間的高差：

HB=HA+hAB=HA+（a-b）

A與B之間的高差：hAB=a-b

4? 影響水準(zhǔn)測(cè)量精度的因素

4.1 測(cè)量?jī)x器自身誤差

武漢軌道交通項(xiàng)目在使用儀器前測(cè)量人員雖進(jìn)行矯正，但i角仍有微小的殘余誤差，導(dǎo)致視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行。在調(diào)焦過(guò)程中，調(diào)焦透鏡光心與望遠(yuǎn)鏡的光軸所移動(dòng)的軌跡不重合，即在改變調(diào)焦的過(guò)程中視準(zhǔn)軸也會(huì)發(fā)生一定的變化，從而視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸之間的平行關(guān)系發(fā)生改變。水準(zhǔn)尺在使用過(guò)程中有尺長(zhǎng)變化，尺身彎曲及標(biāo)尺每米的鑒定精度誤差。雖科技發(fā)展，鑒定精度在提高但每米真長(zhǎng)仍存在±0.01mm左右的鑒定誤差，最大鑒定誤差值可達(dá)0.014mm，繼而對(duì)百米高差而言每米真長(zhǎng)測(cè)定誤差就達(dá)±1.4mm。[2]水準(zhǔn)尺使用過(guò)程中存在與視線方向的左右傾斜，觀測(cè)時(shí)通過(guò)觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡十字絲很容易察覺后糾正。如果水準(zhǔn)尺的視線方向與傾斜方向一致，就很難察覺，直接導(dǎo)致對(duì)尺子的讀數(shù)就偏大。因?yàn)槌咦觾A斜對(duì)讀數(shù)的影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大小有關(guān)。水準(zhǔn)尺的傾斜角越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大;水準(zhǔn)尺上讀數(shù)越大，對(duì)結(jié)果的影響就越大[3]。

4.2 日常項(xiàng)目管理

對(duì)于軌道交通建設(shè)項(xiàng)目的測(cè)量工作，要借助專業(yè)的測(cè)量?jī)x器。每年更新?lián)Q代的精密高科技儀器設(shè)備投入，給武漢軌道交通中的施工單位帶來(lái)了一定的壓力。因成本控制需要，施工單位選擇了少許老舊的儀器設(shè)備，不夠先進(jìn)的儀器設(shè)備使得水準(zhǔn)測(cè)量工作誤差偏大，獲得的數(shù)據(jù)對(duì)于施工項(xiàng)目的使用有不利因素。還有就是，武漢軌道交通的施工單位對(duì)于測(cè)量人員的管理落實(shí)工作不及時(shí)。測(cè)量時(shí)的原始記錄必須準(zhǔn)確完整記錄，測(cè)量結(jié)果堅(jiān)持復(fù)核和簽字制度，以及結(jié)果不得隨意涂改和損壞，工程測(cè)量資料和測(cè)量成果資料妥善歸檔保管，裝訂成冊(cè)。工作的落實(shí)不及時(shí)造成了測(cè)量工作沒有受到更嚴(yán)格監(jiān)管，影響測(cè)量精度。

4.3 自然環(huán)境的影響

軌道交通臨建場(chǎng)地內(nèi)地面被大型機(jī)械及人為破壞，測(cè)站地面土質(zhì)疏松及地表參差不齊使儀器下沉，導(dǎo)致視線降低，從而引起高度誤差。水準(zhǔn)測(cè)量視線通過(guò)不均勻的空氣介質(zhì)，空氣介質(zhì)中有大量微粒的存在，愈靠近地面空氣密度就會(huì)愈大，視線通過(guò)不同密度的介質(zhì)后而產(chǎn)生折射，所以，實(shí)際上視線并不水平而呈彎曲狀，這就是大氣折光的影響，一般用γ表示。實(shí)驗(yàn)證明，在穩(wěn)定的氣象條件下，γ約等于C的1/7，即

r=C/7=0.07（D2/R）

而地球曲率和大氣折光的共同影響

f為f=C-r=0.43（D2/R）

【引：在水平視線代替大地水準(zhǔn)面在尺上讀數(shù)產(chǎn)生的誤差為C=D2（2R）】[4]地球在太陽(yáng)行星軌道上，使得地面存在引潮力，影響地球表面的重力方向，導(dǎo)致儀器水準(zhǔn)軸的水平位置會(huì)發(fā)生差異。日、月引力主要影響方向在南北方向上的積累，當(dāng)日、月之間的角距離都為45度時(shí)影響最大，最大影響可達(dá)0.1mm/km。從而對(duì)于高精度的水準(zhǔn)網(wǎng)是不能小覷的，需考慮潮汐的影響。[5]

5? 水準(zhǔn)測(cè)量精度的控制

5.1 測(cè)量過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化

在武漢軌道交通項(xiàng)目施工單位、監(jiān)測(cè)單位及第三方監(jiān)測(cè)單位相關(guān)測(cè)量人員在水準(zhǔn)測(cè)量前強(qiáng)化水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)矯正，使得圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器豎軸，圓水準(zhǔn)氣泡居中，豎軸位于鉛錘位置。在十字絲的橫絲垂直于豎軸后，轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸。加強(qiáng)測(cè)量管理，測(cè)量人員均取得測(cè)量員證，全站儀徠卡TS60及電子水準(zhǔn)儀天寶DINI03等測(cè)量?jī)x器取得國(guó)家計(jì)量相關(guān)部門鑒定后使用。在水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中，盡可能保持前視與后視之間的距離相等，使得前視與后視讀數(shù)過(guò)程中不改變調(diào)焦。當(dāng)因某種原因產(chǎn)生某一測(cè)站的前視（或后視）距離較大時(shí)，要使在下一測(cè)站上使后視（或前視）距離也應(yīng)較大[6]在測(cè)站的觀測(cè)過(guò)程中，須采取后一前一前一后的觀測(cè)順序;測(cè)量水準(zhǔn)線路時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行往返觀測(cè)。為確保水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)埋淺固定牢靠，將直徑22mm長(zhǎng)度1.5～2m埋入工作基點(diǎn)位置，然后對(duì)測(cè)點(diǎn)鋼筋上部50cm的高度利用混凝土對(duì)其進(jìn)行固定，并使用保護(hù)套管和封蓋保護(hù)。

5.2 測(cè)量方案合理化

在對(duì)軌道交通項(xiàng)目技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)工作前，要充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境，確保技術(shù)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)、準(zhǔn)確以及方案實(shí)施的可行性。在測(cè)量作業(yè)前，對(duì)水準(zhǔn)儀及配套因瓦尺進(jìn)行全面檢驗(yàn)。測(cè)量主管編制作業(yè)計(jì)劃表，確保施測(cè)線路安全可行，線路要盡量注意避免通過(guò)高樓、樹林等折光影響嚴(yán)重的地區(qū)，確保外業(yè)觀測(cè)有序開展;測(cè)量時(shí)間段避免交通高峰時(shí)間段，保護(hù)人身安全及財(cái)產(chǎn)安全。設(shè)站時(shí)，應(yīng)使前后視距盡量相等，視線離地面應(yīng)有足夠的高度在測(cè)量過(guò)程中，在同一測(cè)站上用兩個(gè)不同的儀器高度，測(cè)得兩次高差進(jìn)行檢核，如若在坡度較大的測(cè)段作業(yè)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短視距。對(duì)于水準(zhǔn)尺而言，應(yīng)分別對(duì)水準(zhǔn)尺的黑面和紅面進(jìn)行觀測(cè)，使得其兩面的前視與后視讀數(shù)高差是否近似。烈日當(dāng)空時(shí)，水準(zhǔn)測(cè)量會(huì)因其水準(zhǔn)管受熱不均勻，氣泡會(huì)向溫度高的方向移動(dòng)，則要給儀器遮陽(yáng)，避免陽(yáng)光均勻及暴曬，減少外界環(huán)境的影響。如若在有條件的情況下，可以考慮陰天觀測(cè)。

6? 結(jié)束語(yǔ)

成果的分群現(xiàn)象仍是精密水準(zhǔn)測(cè)量中的一個(gè)難題?？陀^存在的現(xiàn)象諸如往測(cè)與往測(cè)、返測(cè)與返測(cè)之間數(shù)據(jù)十分接近;往返測(cè)之差又大大超限，經(jīng)多次重測(cè)還是數(shù)據(jù)不合。目前存在的客觀誤差現(xiàn)象還不能用現(xiàn)在的科學(xué)理論進(jìn)行解釋，因此我們臆測(cè)一定存在與已知誤差來(lái)源無(wú)關(guān)的一種或多種物理現(xiàn)象，水準(zhǔn)測(cè)量成果受其干擾。加強(qiáng)對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的精度控制，要在作業(yè)方法、儀器和數(shù)據(jù)分析等方面多加以研究，分析精度誤差原因采取相應(yīng)措施，盡量避免或削弱不利誤差的影響。總而言之，水準(zhǔn)測(cè)量精度誤差是客觀存在的，要有效地控制工程建設(shè)項(xiàng)目中影響精度的各種因素，保證測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。充分發(fā)揮水準(zhǔn)精度在建設(shè)項(xiàng)目中的作用，保障建設(shè)項(xiàng)目順利完工。

參考文獻(xiàn)：

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