地鐵測量基準的建立與應用探討

劉海世

（北京城建勘測設計研究院有限公司 江蘇 南京 210000）

0 引言

地鐵工程的建設具有覆蓋面廣、建設周期長、施工條件復雜等特點，對工程測量水平的要求較高。如今很多城市的地鐵工程建設規模都在不斷擴大，一套科學、合理的地鐵基準體系，將是工程各建設活動開展的重要依據。因此，針對地鐵測量基準體系建立和應用維護策略的研究，十分有必要。

1 地鐵工程測量工作的主要內容和現存問題

1.1 地鐵工程量工作的主要內容

在現代城市地鐵的施工當中，測量內容包括地上、地下和聯系測量三個重要構成。其中，地面控制測量主要是基于地鐵施工實際環境和技術要求，為相應的測繪工作提供起算數據，目的在于為各段工程施工建立相應的標準，降低測量誤差，提高整體性。同時，地面控制測量的內容又可以分為高程控制測量和平面控制測量。高程控制測量有兩個等級，即加密水準網和城市二等水準精度水準網[1]。平面控制測量也擁有兩個等級，包括首級控制網衛星定位控制網、次級網精密導線網。主要是根據地鐵工程建設規劃中的建設順序，按照線路的走向，獨立布設測量點，實現最終測量體系的構建。另外，聯系測量是實現地面、地下測量數據傳輸、交換的中間站，有助于將地面控制測量的空間三維信息精確地傳遞至地下，進而提升地下控制測量的精準性。

1.2 地鐵工程測量控制網的現存問題

其一，目前地鐵施工建設以及測量基準控制網的構建過程當中，存在不同階段、區域測量數據不一致的問題。而隨著當今各地區地鐵工程規模越來越大，地鐵工程線路越來越復雜，施工和測量工作面臨的環境干擾因素也越來越多，直接的結果就是測量數據的精確性和一致性會出現問題。其二，測量控制網的構建工作未得到重視。雖然測量控制網的建設對地鐵工程施工進度有重要影響，但是由于受到環境因素的影響，相關測量工作的難度較高。

2 建立地鐵測量基準控制網的必要性和重要性

2.1 有助于改善多線路連接問題

目前，我國多數地鐵工程的測量體基準控制網都是采用的分期建設的模式，在單個線路當中，需要使用前期坐標系，以便讓該線路與其他線路進行連接，實現線路的擴展。而通過將工程測量基準網中全部數據納入統一坐標系，再結合坐標系實際情況，對相關線路進行連接，可以很大程度上避免坐標轉換過程中可能出現的差異問題。也就是說，通過構建完善的地鐵測量基準控制網，有助于讓不同改線路中坐標的形成有機的整體，降低了多線路連接問題的發生概率，進而有效規避各種干擾因素，提高工程施工的效率。

2.2 有助于提高控制網管理水平

城市軌道交通的建設，覆蓋了城市大部分地區，涉及到大量地下工程的建設，對工程管理提出了非常高的要求。在實際的施工建設當中，需要通過構建系統化的基準控制網，將地鐵工程和城市其他相應的市政工程進行銜接，進而提高城市綜合管理水平。具體來講，在地鐵施工中，施工單位通過對地質結構、城市環境的勘察，進而完成對地鐵工程的設計施工，在此基礎上，建立測量基準控制網。另外，技術人員還可以在工作中對控制測量標志進行保護，并對控制網展開復測工作，及時發現問題并進行有效處理。顯然，測量基準網的建設，將給地鐵工程乃至整個城市市政工程體系的管理提供便利。

3 地鐵測量基準的建立與應用分析

某地鐵工程位于北京市，為該市東區重要公共交通工程。因為地鐵交通工程建設的不可逆性，所以有必要建設穩定的高精度地鐵測量基準網，確保工程施工達到設計要求。地鐵測量基準網的建設，需要考慮實用性、穩定性和可拓展性，確定好起算參數，建立合適的專用控制網。為此，該工程施工單位采取的建設及應用策略如下：

3.1 地鐵測量基準控制網的建設

3.1.1 平面控制網

該地鐵工程施工單位將經過某地的車輛段子午線作為中央子午線 （116°55’38’’），投影面高為430m。然后，將既有的兩條線路兩端GPS 點和交叉點中的5 個GPS 點由現有的C 級提升到B 級，進而與國家B 級網聯測。然后，根據國家相關規定，建立規范的轉換關系。以該5 個GPS 點作為地鐵測量基準網絡的基本框架，后續建立的所有網都以其中的兩個GPS 點作為起算點，其他的GPS 點則作為檢核點。通過這種方式，構建了一套平面控制網，而對于進入相鄰地區或是遠離北京市的控制網，則根據相應的變形限制情況，采取坐標轉換或分帶的方式，與周邊城市地區的坐標系統進行連接[2]。

3.1.2 高程控制網的布設

在本工程中，施工單位技術人員采用了現有的2 個深層水準點作為起算基準點，同時在另外2 條現有線路的兩端，以及相應線路的交叉位置增加了深層水準點。其中，標石布設在地下穩固的持力層上，埋深為25~30m。通過這種方式，建立了一套覆蓋面合適、分布均勻、穩定性強的水準點，基于此可以對沉降漏洞、地下裂縫等情況進行監測，進而為地鐵工程建設和運營監測打下了可靠的基礎。為了確保高程控制網布設質量，技術人員通過環境勘察選擇了開闊地，有助于實現GPS 聯測，為后續的GPS 高程測量建立參考。

3.2 測量基準控制網的使用和維護

3.2.1 平面控制網

為了確保控制網的應用價值得到最大限度的發揮，需要在地鐵工程開工前6 個月左右的時間點建立平面控制網。在建立完成以及工程開工階段，要使用相同的精度對控制網進行復測，并且在工程建設階段按照每年一次的頻率進行復測，直至工程竣工?？紤]到如今很多城市的地鐵工程都是多線路同時建設，在對GPS 控制網進行復測時，要做好統籌規劃和協調，做好控制網穩定性的把控。針對新的地鐵工程線路建立GPS 平面控制網時，要對已有線路控制網兩端的GPS 控制點進行聯測，提升控制網的可靠性。如果在聯測過程中出現超限的問題，應當具體分析原因，有必要時針對實際情況啟用新坐標。

3.2.2 高程控制網

針對高程控制網的使用和維護，同樣需要結合實際情況制定合理的策略。比如，在該北京地鐵工程中，兩個深層水準點啟用之后，自啟用時間，按照10 年1 次的頻率，將水準點和國家水準網進行聯測，并且與相關單位合作，進行維護。在施工過程當中，針對地面水準網的復測，要根據實際情況和施工要求進行，確保復測方式的規范性和實用性。在地鐵工程建成投入使用之后，還要按照4 年1 次的頻率進行聯測，聯測內容包括對深層水準標石、淺層水準標石以及部分穩定的普通水準點的檢測。針對重點監控的區段，要將淺層水準點和深層水準點作為起算點。

3.2.3 沉降監測

在地鐵工程的建設施工以及測量控制網的建設應用中，不良地質條件的不利影響較大。為此，要考慮當地特殊的地質條件和環境特點，重點明確特殊情況。在此基礎上，做好一般監測、重點監測點的劃分，并做好分段管理。為此，本工程案例中施工單位首先對工程本工程覆蓋區域乃至整個北京地區的地質條件資料進行收集，對重點區域進行全面勘察，明確沉降漏洞、地裂縫等不良地質條件。針對規劃的路線經過不良地質段的區域，使用十字骨架測量網和GPS 測量技術，為工程的建設施工提供重要數據依據。其次，針對新的地鐵工程施工段，技術人員將首次布網測量和開工復測進行對比，明確沉降區段，再結合前期的監測結果，編寫一套完善的監測方案，便于對相關不良地質區段開展重點監測工作。要注意的是，需要將地質自然沉降以及施工局部沉降情況進行有效區分，做好各方面測量的及時匯總，形成完整的數據庫。最后，在工程土建施工完成之后，要全面監測地下隧道各位置的情況，在地面則要重點監測不良地質區段?？紤]到地鐵地下隧道空間有限，加上地鐵工程投入運營之后，隧道環境復雜，需要全面配置自動監測儀器，實現對隧道部分的實時監測。

4 結語

綜上所述，地鐵工程作為關乎現代城市發展的重要工程，其建設施工水平至關重要。在地鐵工程的施工建設中，需要秉承科學、規范的原則，建立一套成熟的測量基準控制網，為工程施工、后續運營管理乃至整個市政管理工作打下可靠的基礎。在地鐵測量基準控制網的建設中，要采用現代技術，做好地質勘察和城市環境分析，并做好工程維護管理，進一步發揮測量基準控制網的應用價值。