城市軌道交通聯(lián)系測量的研究與應(yīng)用

朱友華

(南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210000)

城市軌道交通中需要重點建設(shè)和研究的項目是隧道貫通，相關(guān)人員要重視前期的測量工作，使用先進(jìn)的技術(shù)和工藝，確保地上與地下連接測量的完備性，提升控制網(wǎng)創(chuàng)建的精確程度，減小誤差。分析大量成功案例可知，利用聯(lián)系測量的方式，將地上和地下的坐標(biāo)統(tǒng)籌測量將提升精度，保證隧道貫通作業(yè)的精準(zhǔn)程度，解決貫通面測量上的難題。下文將就聯(lián)系測量的基本原理和應(yīng)用方式予以詳述，以期為其他城市軌道交通建設(shè)過程提供有力的材料，提升城市發(fā)展進(jìn)程。

1 城市軌道交通聯(lián)系測量研究與應(yīng)用

以合肥市某地鐵站的測量過程為例，其全長3771.2m，設(shè)立四個子工程，分為多個區(qū)間，首先要設(shè)置線路樁點，每兩個線路之間的距離是133.25m，1405m，997.3m，1235.65m。

1.1 兩井定向法

兩井定向法主要適用于倆豎井之間存在連通的巷道的測量中，通過在豎井上懸掛鋼絲的方式，利用重力作用，確保地面和井身連接的緊密程度，并構(gòu)建地面坐標(biāo)系，按照平面指引的方向，順勢傳遞到井下，完成地下部分的測量工作。使用此種方式要注意鋼絲間的聯(lián)系方式，是引出一條導(dǎo)線，需要準(zhǔn)確測量導(dǎo)線與地面和地下井面之間的水平角，并在假定坐標(biāo)系上形成角度圖示，提升整體測量的精準(zhǔn)程度。因而使用此種測量方式能夠在倆豎井位置確定的情況下，避免投向誤差的影響，提升精度。聯(lián)系三角法常用于礦業(yè)測量中，對于深度大作用面小的井口十分適合，但缺點是作用流程繁瑣，作業(yè)難度大，但能夠保證精度要求，現(xiàn)階段在城市軌道交通聯(lián)系測量中較為常用。以某地鐵施工為例(如表1所示)，其利用懸掛重錘的方式，同時配以乏油阻尼液，使用配套覘板和反射片，確保觀測方向的測回次數(shù)[1]。

1.2 陀螺全站儀測量法

使用此種方法可測量豎井位置和角度位置的情況，通過使用此種辦法將直接測量井下方位角，縮短定向的時間，確保在測量完畢后，即刻恢復(fù)井筒的工作效果，優(yōu)化測量過程，使得整個流程更為精簡，具備高效測量的特征，前期測量方式效果良好。使用陀螺全站儀的聯(lián)系測量辦法時要與全站儀、鉛垂儀和陀螺儀連用，區(qū)別于傳統(tǒng)的定向幾何辦法，能夠解決施工位置環(huán)境問題，避免因環(huán)境狹窄影響圖形強(qiáng)度的提升，提升檢測的靈活性，具有多方向和層面校核的特點，目前在城市軌道交通建設(shè)中十分常見，充分體現(xiàn)其應(yīng)用的科學(xué)程度[2]。一般測量過程中，要注重多種儀器聯(lián)合使用的方法，設(shè)定觀測的標(biāo)志點，確定測回間互差，將棱鏡位置移動到的水平方向，三次測回，將角差控制在內(nèi)。

使用此種方法需要注意的是，首先要充分了解地面已知邊的測定儀器常數(shù)，該常數(shù)是陀螺儀位置與子午線之間的夾角，說明穩(wěn)定位置與地理子午線并不重合，并將偏東向記為+，偏西邊記為-，確保誤差控制的效果。其次，將儀器安裝在定向位置，利用多宗儀器共同作用，準(zhǔn)確測量定向邊的方位角，一般需要測量兩次才能夠?qū)⒒ゲ羁刂圃趦?nèi)，并在上井后二次確定儀器常數(shù)，重復(fù)作業(yè)2～3次，同樣需要確保互差值，利用多個數(shù)據(jù)最終求得常數(shù)最大值。最后，精準(zhǔn)測算收斂角，需要明確的是，收斂角是測量子午線與投影面之間的夾角，其代表真子午線與中央子午線間的聯(lián)系，換句話說真子午線和坐標(biāo)縱軸均存在于高斯平面上。與儀器常數(shù)相通的地方是其同樣要保證方向，一般以北方向作為基準(zhǔn)，偏東向記為+，偏西邊記為-，因此在得到測量結(jié)果后，即可查表算出最終的坐標(biāo)方位角具體標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

1.3 導(dǎo)線直接傳遞法

使用導(dǎo)線直接傳遞的方法可解決井深較淺、作業(yè)面較大的豎井測量問題，利用直接傳遞的方式，連接地上和地下測量的數(shù)值，保證坐標(biāo)和方位測量的一致性。使用此種辦法能夠保證明挖隧道和車站的精準(zhǔn)度，并且具有施工難度小，測量精準(zhǔn)強(qiáng)度高的優(yōu)勢，有助于提升測量的效率，需要注意的是，做好數(shù)軸補(bǔ)償和測量儀原點統(tǒng)一性的工作。利用雙極坐標(biāo)觀測的方式，設(shè)定地下兩個待定點，并保證坐標(biāo)間的互差限定在內(nèi)。

表1 觀測技術(shù)要求

1.4 投點定向法

在保證相鄰兩點之間能夠通視的前提下，傳遞地上坐標(biāo)系，直接應(yīng)用到地下測量中，利用下料口和出土井位置，起算數(shù)據(jù)值，確保作業(yè)精度。如若需要將觀測點限定為起算方位，應(yīng)當(dāng)提前預(yù)知投點儀與地面導(dǎo)線之間的聯(lián)系，同時深度研究貫通距離提升對于隧道掘進(jìn)方式和方向的影響。可在隧道表面提前預(yù)制孔口，保證淺埋隧道坐標(biāo)可直接傳遞到地下深處，確保平面控制的效果，便于及時調(diào)整位置和方向，提升整體測量的精準(zhǔn)程度，對于消除誤差十分重要，可作為一種高精度的測量方式在城市軌道交通建設(shè)中使用。

2 高程聯(lián)系測量

城市軌道交通建設(shè)過程除了平面測量作業(yè)外，還需要對高程予以測定，提升井下與井上的統(tǒng)一程度，因而要將聯(lián)系測量應(yīng)用于高程體系構(gòu)建的過程中。采用上下儀器視線夾角測量的方式，準(zhǔn)確測算出夾角的大小，得到基點的最終高程數(shù)值。因為此種方式同樣適用于測量井深的作業(yè)中。

2.1 長鋼尺導(dǎo)入法

長鋼尺導(dǎo)入法需要使用長鋼尺，選定合適的位置放置，采用自由懸掛檢查的方式，保證鋼尺自由懸掛的垂直度，只有在鋼尺穩(wěn)定的前提下才能夠完成高程觀測工作。首先在地面適宜位置確定放置長鋼尺的標(biāo)點，設(shè)立水準(zhǔn)尺，并在兩個裝置間安放水平儀，讀取相關(guān)數(shù)值，將誤差控制在毫米范圍內(nèi)，提升后續(xù)作業(yè)的精度，滿足城市軌道交通高程測量的基本需求。水平儀安裝和讀數(shù)完畢后，導(dǎo)入承接基點設(shè)立基準(zhǔn)尺，準(zhǔn)確讀取相應(yīng)的數(shù)值，并上下移動鋼尺，盡可能控制變幅程度，聯(lián)合第二尺位高程測量的結(jié)果，調(diào)整觀測結(jié)果，改正溫度值和鋼尺自重與拉力，計算多次測量的平均值，得到導(dǎo)入高程的最終數(shù)值。城市軌道交通測量中需要測量兩次，分別為主井和副井的位置，對比改正結(jié)果，在差值小于3mm時即可判定測量精度符合要求。因而使用此種方法，需要統(tǒng)合構(gòu)建三維坐標(biāo)系，將地面、井下同時納入測量坐標(biāo)系中，核定其他數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度。

2.2 注意事項

高程測量應(yīng)當(dāng)確保測量人員的素質(zhì)，在滿足近井點測量和平面聯(lián)系測量技術(shù)運(yùn)用完備性的基礎(chǔ)上，事先核定相關(guān)人員的素質(zhì)水平，明確坐標(biāo)比較和全站儀讀數(shù)的基本規(guī)則，同時能夠做到合理保存數(shù)據(jù)信息，找準(zhǔn)起算數(shù)據(jù)，使用四等水準(zhǔn)按照往返測量的方式，讀取高程數(shù)值。為保證精度要求在實際作業(yè)中準(zhǔn)確控制，應(yīng)用擺動觀測的方式，確定好懸垂情況后，建立讀數(shù)表格，比較多組數(shù)值，提升精度。

3 結(jié) 語

綜上所述，城市軌道交通應(yīng)用聯(lián)系測量方式的過程較為廣泛，足以看出該測量方式的科學(xué)性，使用此種方式要確定好平面和豎井的基本情況，使用適合于現(xiàn)實環(huán)境狀況的方式，確保測量數(shù)值的精準(zhǔn)程度。同時，技術(shù)和測量人員應(yīng)當(dāng)建立規(guī)范化的溝通渠道，確保后續(xù)作業(yè)得以順利進(jìn)行。測量人員要將城市軌道交通建設(shè)工作作為能力提升的基點，不斷充實個人能力，對接現(xiàn)實要求，保證技術(shù)應(yīng)用的效果。