地鐵試運營高架移梁工程中測量技術的實施與應用

施秋劼

（北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京 100101）

一、城市軌道交通工程測量工作內容

（一）地面加密控制點測量

地面加密控制點是通過地鐵精密導線和精密水準進行加密的次一級控制網點，其直接作為施工放樣的控制點，精確度直接影響施工放樣的質量，與此同時，地面加密控制測量還是施工測量中的關鍵環(huán)節(jié)之一，因此，要進行嚴格檢測，從根本上保證的施工質量。

（二）地下控制點測量

聯系測量為隧道準確施工提供了保障，但是影響隧道施工精確度和貫通誤差大小的因素不僅僅包括聯系測量，還包括施工單位在地下進行施工控制導線和施工控制水準，此外，施工單位在地下進行的施工控制導線和施工控制水準還是軌道交通工程施工測量的關鍵，因此，為了提高軌道交通工程施工質量，要提高二者的準確性。地下控制測量的主要內容為暗挖地下主導線控制測量、貫通測量、明挖地下中樁體系控制測量等，通過前兩者和平差地下平面、高程主控制網，確定地下控制網的坐標和高程。

（三）貫通測量

貫通測量與高程測量是貫通測量的工作內容，通過實施貫通測量，可以實現兩邊導線的水準連接，進而對地下平面與高程控制體系進行貫通確認，為后續(xù)斷面測量、線路放樣等工作提供支持，并對調整貫通誤差提供科學依據，此外，還可以判定相關偏差是否在合理范圍內。

（四）線路中線調整

由于施工單位在進行中線放樣工作中會出現一定的偏差，使得實際中線點位置與設計位置出現錯位情況，影響中線點的精確度，因此，在中線檢測完成后，要結合檢測結果進行中線調整測量，優(yōu)化實際施工中中線點的位置，將中線點的邊長、各個點之間的夾角以及設計值控制在一定范圍內，為斷面測量、鋪軌基標測設奠定基礎。在線路優(yōu)化調整中，主要是根據中線檢測結果計算各個中線點的改正量和改正方向，并進一步落實，改正完成后還要進行穿線測量，以檢驗中線優(yōu)化的準確性。

（五）斷面測量

斷面測量主要是根據上述中線測量調整后各種斷面尺寸，確定結構施工是否滿足限界要求。在斷面測量中，如果斷面測量結果滿足限界要求，即可繼續(xù)進行測量工作開展，如果達不到限界要求，要采取合理的對策，例如由設計單位進行測量線路和坡度的調整或由施工單位改善隧道結構。

（六）設備安裝測量

做好設備安裝測量工作有以下優(yōu)勢：能夠保障相關設備嚴格按照設計要求進行安裝施工，比如接觸網、行車信號標志、接觸軌、屏蔽門等，合理的設備安裝測量是確保城市軌道安全運行的前提，因此，要切實強化該方面的工作力度。

（七）限界測量

進行限界測量的前提條件是設備安裝及鋪軌任務完成后、車輛等待運行時。由于在限界檢查中會發(fā)現限界緊張的地段，因此，開展界限測量的主要意圖在于重新對限界緊張地段進行隧道斷面測量，以便在整改限界緊張地段有更加科學的參考依據。

二、貫通誤差的測定與調整

（一）在貫通誤差的測量方面，需要嚴格根據以下流程來進行

1.精密導線測量時，需在貫通面附近某一位置設置臨時點，從檢測的兩個方向精確確定這一臨時點的坐標，將最終所獲得的閉合差分別投影到貫通面及其垂直方向上，獲得橫向貫通誤差與縱向貫通誤差，隨后求得該臨時點的方位角貫通誤差。2.中線法下，需由測量的相向兩方向分別向貫通面延伸，取得一臨時點，獲得兩點的橫向與縱向距離，得到實際的貫通誤差。3.水準路線從兩端向洞內進測，分別測到貫通面附近的同一水準點或者中線點上，所獲得的高程差值也就是最終的高程貫通誤差。

（二）如果要使隧道貫通作業(yè)能夠順利進行，還需要對貫通誤差進行相應的調整

1.直線隧道中線的調整，調整可以在未襯砌地段上進行，采用折線法，如果中線折角在5′以內，調整時按照直線線路；而如果中線折角處于5～25′，不加設曲線，在調整時，需要以相應的頂點內移量來考慮襯砌與線路位置；當中線折角在25′以上時，需用圓曲線加設反向曲線的方式來加以調整。2.曲線隧道貫通誤差的調整方面，如果需要調整的路段全部位于圓曲線上，在調整的過程中，可以采用從曲線兩端向中部按照特定長度調整的中線的方式，也可以采用偏角調整的方式。

三、城市軌道交通工程測量技術實際應用

（一）工程概況

深圳地鐵6 號線工程6101 標三工區(qū)鳳凰城站～光明大街站高架區(qū)間由中鐵十一局集團有限公司負責土建施工，由中鐵上海工程局集團有限公司負責鋪軌工作。鳳光區(qū)間位于光明區(qū)，沿光明大道敷設，為6101 標第9 個區(qū)間，區(qū)間共計58 個墩。其中現澆梁5 聯，其余全部為預制U 梁。鳳光區(qū)間GG44#～GG51#墩，里程范圍為DK37+875.218～DK38+072.218，平面曲線為直線段。GG44#～GG51#段上部橋梁結構為預制U 梁，跨度有25 米、27 米、30 米、35 米，施工工藝為梁場內預制，現場架橋機架設。左側基坑對應6 號線段落為GG46#～GG49#墩，GG45#、GG50#處在基坑邊緣。

（二）項目來源

2020 年3 月28 日深圳地鐵集團運營公司發(fā)現鳳光區(qū)間GG44#～GG51#墩范圍內軌道發(fā)生明顯變形，我院隨即對該區(qū)間斷面及CPIII 控制點情況進行復測，提供限界的現狀情況。2020 年4 月30 日在地鐵大廈召開的地鐵6 號線鳳光區(qū)間橋梁、軌道整治工作部署會中明確采納移梁方案，由于移梁工程需高精度的測量技術支持，中鐵建十一局提出測量需求，并經業(yè)主采納，最終由我院為本次移梁工程提供高精度的測量技術支持。

（三）測量內容

1.移梁前（1）檢測該區(qū)段CPIII 控制點的穩(wěn)定性，確認點位未變化的CPIII 點作為后續(xù)測量的基準點。（2）測量該區(qū)段的限界情況，便于設計初步分析該區(qū)段的偏移情況。（3）確認移梁范圍后，精密測量各墩柱支座位置的水平偏移量及高程偏移量，為移梁工作提供準確參數。2.移梁中（1）移梁過程中實時測量道床板的實際中點，把控移梁狀態(tài)，確保移梁精度。

（2）落梁前，對道床板的實際中點進行平面及高程測量，確認梁體的平面及高程是否位移到位。（3）落梁后，再次對道床板的實際中點進行平面及高程復測，確認落梁后位置是否發(fā)生變化。3.移梁后（1）梁體全部位移到位后，對整個移梁范圍進行統一復測，再次確認移梁的最終精度。（2）配合鋪軌單位進行CPIII 復測，恢復該區(qū)段的CPIII 控制網，便于鋪軌單位后續(xù)的軌道精調。

（四）測量技術

1.斷面測量。（1）斷面測量位置：橫斷面測量以高架梁面調整的線路中線點為依據。測點位置由總體設計單位根據限界設計地鐵車型提供。橫斷面測量采用全站儀三維坐標法、斷面儀法等方法進行測量。(3)可采用不低于Ⅲ級全站儀等測量設備進行測量。(4)凈空檢測精度要求為：斷面位置里程中誤差不大于±50mm；斷面點與線路中線法線距離的測量中誤差小于±10mm；其他形式斷面點高程的測量中誤差小于±20mm，圓形斷面點高程的測量中誤差小于±10mm。目前我單位利用全站儀自動記錄配合計算機組成斷面測量系統，該系統自動采集外業(yè)數據，經室內編輯自動生成數據表格和斷面圖。該測量方法簡單，速度快，大大提高了工作效率。

2.CPIII 測量鋪軌控制網是為調線調坡測量、設備安裝測量、軌道的鋪設、軌道的精調、位移沉降變形監(jiān)測和運營維護提供統一的控制基準。一般在隧道貫通、路基與橋梁等結構的線下工程施工完成后建立。鋪軌控制網建立需要收集精密導線點和二等水準控制點作為已知起算點，鋪軌控制網測量之前須對平面和水準起算點進行復測和精度檢核。當以既有導線控制點（調線調坡導線或貫通測量導線）等高等級的線路控制點為已知點時，需對聯測的平面及高程起算點進行穩(wěn)定性分析和精度檢核（與起算點聯測的精度指標：方向改正數≤±4.0″，距離改正數≤±4mm），剔除帶有粗差的起算點，當穩(wěn)定的平面及高程皆起算點不少于2 個時，以穩(wěn)定的起算點進行約束平差計算。當既有精密導線點精度不滿足約束平差的要求時，則應在既有控制網的基礎上，進行平面加密點的布設和測量。（1）網形要求。每個自由測站觀測4 對控制點，測站間重復觀測3 對控制點。除首、尾CP Ⅲ控制點外，每個CP Ⅲ控制點有四個自由測站的方向和距離觀測量。自由測站間距一般約為30～60m，自由測站到CP Ⅲ控制點的最遠觀測距離不應大于150m。CP Ⅲ鋪軌控制點平面測量時以通過聯系測量方法從地上引入地下的地下控制點為起算點。與平面起算點聯測時，應至少通過兩個或兩個以上連續(xù)的自由測站進行聯測。為確保鋪軌的順暢性，每段CP Ⅲ控制網至少覆蓋3 站2 區(qū)間，使用3 座車站的地下控制點為起算點。測量過程如下圖所示。

（2）儀器設備要求。使用的全站儀應具有自動目標搜索、自動照準、自動觀測、自動記錄功能，其標稱精度應滿足：方向測量中誤差不大于±1″，測距中誤差不大于±（1mm+2ppm）。觀測前須按要求對全站儀進行檢校，作業(yè)期間儀器須在有效檢定期內。邊長觀測應進行溫度、氣壓等氣象元素改正，溫度讀數精確至0.2℃，氣壓讀數精確至0.5hPa。每臺全站儀應配9 個棱鏡，使用前應對棱鏡進行必要的重復性和互換性檢核。

（3）技術指標

表1 CPIII 控制網的主要技術要求

CP Ⅲ控制網水平方向應采用全圓方向觀測法進行觀測，如分組觀測，應采用同一歸零方向，并重復觀測一個方向。水平方向觀測應滿足下表的規(guī)定：

表2 CPIII 控制網水平方向觀測技術要求

距離觀測采用多測回距離觀測法，應滿足下表的規(guī)定：

表3 CPIII 控制網距離觀測技術要求

提高CP Ⅲ鋪軌控制網的觀測精度的措施：CP Ⅲ控制網測量時，全站儀視場內不得有任何遮擋物；CP Ⅲ控制網測量時，附近應停止各種機械施工，以免產生震動影響測量結果；在觀測前進行使用棱鏡的重復性和互換性誤差檢查，使用符合要求的棱鏡組；嚴格按照相關的技術要求進行CP Ⅲ測量；取全站儀對于各棱鏡的加常數平均值作為綜合加常數；各棱鏡必須對準全站儀；隧道埋深較大時，對距離進行投影改正。

3.移梁測量。（1）相對坐標測量。以現有40 號墩和51 號墩道床板的實際中心點為已知點進行定向，建立相對坐標系，然后利用極坐標方法測量44 號墩～50 號墩道床板外側壁相應測點的三維坐標并直接存入儀器的存儲卡內，檢測示意圖如下：

（2）CPIII 絕對坐標測量。左線大里程端準備以Z38G13、Z38G14、Z38G15、Z38G16 進行定向，小里程端準備以Z38G01、Z38G02、Z38G03、Z38G04 進行定向，然后利用極坐標方法測量左線44 號墩～50 號墩道床板外側壁相應測點的平面坐標并直接存入儀器的存儲卡內。

右線大里程端準備以Y38G13、Y38G14、Y38G15、Y38G16 進行定向，小里程端準備以Y38G01、Y38G02、Y38G03、Y38G04 進行定向，然后利用極坐標方法測量右線44號墩～50 號墩道床板外側壁相應測點的平面坐標并直接存入儀器的存儲卡內。

（3）高程測量。高程測量用電子水準儀測量44-51 號墩梁縫處支座位置道床板頂面靠近外側壁兩側的標高，左線準備以Z38G15 為起算，布設附合水準路線途經左線44 號墩～50 號墩各水準測點，最終附合至Z38G01；右線準備以Y38G15 為起算，布設附合水準路線途經右線44 號墩～50 號墩各水準測點，最終附合至Y38G01。

（五）數據處理

內業(yè)對每個斷面各個點位的三維坐標進行統一處理，并利用軟件根據設計要求計算相關數據值，最后將測量成果匯總成表格.

結語：城市軌道交通工程強化變形監(jiān)測測量精度技術保證數據質量，在城市軌道交通工程特點下完成環(huán)境、規(guī)范等的經驗獲取；同時，在工程試運營過程中能夠針對不同的監(jiān)測對象進行等級劃分，變形監(jiān)測測量精度能夠顯示出對象最大變形數值，但是由于監(jiān)測數值沒有統一的標準，因此，在變形監(jiān)測測量精度的調整上要根據實際工程狀況開展。