關(guān)于地鐵工程測量的控制要點分析

蔣敏衛(wèi)

（南京地鐵建設有限責任公司，南京 210017）

由于地鐵建設工作周期較長且投資巨大，所以工程具有系統(tǒng)性和綜合性特點，在具體施工中往往會將整個工程分段進行。這就導致不同區(qū)段內(nèi)的施工時間和施工方法存在差異。并且，工程建設承包施工企業(yè)也各不相同，施工水平也參差不齊。在當前我國地鐵測量管理控制工作中，基本上由建設單位、施工單位、監(jiān)理單位和第三方測量單位4方組成。4方在地鐵測量工作中應該互相配合，合理控制地鐵測量工作的重難點，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使測量工作質(zhì)量得到保證，減少發(fā)生質(zhì)量事故的概率。

1 地鐵施工測量控制工作發(fā)展現(xiàn)狀

測量控制工作需要貫穿地鐵工程施工過程的始終，決定著地鐵結(jié)構(gòu)的尺寸和空間位置，因此，作為地鐵工程中十分重要的一部分，城市地鐵施工測量控制工作正在受到人們越來越多的關(guān)注[1]。在傳統(tǒng)測量控制模式中，任何測量工作都需要測量人員使用測量儀器到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)或放樣施工控制點（線）、采用紙質(zhì)文檔形式來上報與傳遞，而這容易使測量工作和施工質(zhì)量、施工進度之間相互影響。現(xiàn)階段，地鐵施工測量控制較為注重提高測量精度、改進測量技術(shù)等方面，而對信息化控制系統(tǒng)的應用則缺乏重視，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部位的測量工作缺乏總結(jié)分析。

另外，根據(jù)國家規(guī)定要求，地鐵測量工作必須要嚴格使用測量儀器，一切都要按照規(guī)范標準進行。在不同時間內(nèi)要進行多次復核，以此來保證數(shù)據(jù)的精確性。但通常情況下，外界環(huán)境因素也會給地鐵測量工作帶來嚴重影響，這就要求施工人員必須要結(jié)合施工環(huán)境把測量誤差控制在最小范圍內(nèi)。

2 地鐵測量工作的基本原則

測量控制工作應遵循以下基本原則。第一，先控制后放樣原則。測量控制工作應先將控制工作做好，隨后開展相應的放樣工作。第二，先整體后局部原則。開展測量控制工作時，應先從整體上進行測量控制，再對局部地區(qū)進行測量控制。第三，由高到低的逐級控制原則。測量控制工作無法一次性完成，這就要求測量人員對地鐵測量進行逐級控制，并且需要按照從高處到低處的順序來進行。第四，全線測量系統(tǒng)一致性原則。對于地鐵線路來講，地鐵測量需要始終采用相同的測量系統(tǒng)，若使用多個系統(tǒng)對同一地鐵線路進行測量，便會增加地鐵測量誤差和地鐵測量控制難度。第五，接線測量復核原則。測量人員在進行測量控制工作時應全面復核接線測量環(huán)節(jié)，確保接線測量無誤。第六，換乘站復核原則。測量人員應復核地鐵線路的各個換乘站，確保所有換乘站的測量數(shù)據(jù)無誤。

3 地鐵控制測量

地鐵控制測量需重點關(guān)注儀器要求、測量控制要點和技術(shù)標準等方面，具體見表1。

表1 地鐵控制測量

3.1 儀器要求

選用測量儀器應從技術(shù)性和經(jīng)濟性出發(fā)，使其類型、規(guī)格選擇符合工程精度要求。第一，儀器數(shù)量和類型要能滿足工程建設需求，盡量減小測量工作對工程進度的影響。第二，應滿足測量精度要求。測量儀器的精度是其關(guān)鍵指標，是測量精度的保證之一。精度標準要參考工程所需的測量精度來選擇。對于測量控制要求高的情況，需要選擇精度等級高一個等級的測量儀器，才能夠保證測量的可靠性和準確性，對于一般測量可以適當放寬標準。第三，滿足可靠性要求。測量儀器是施工質(zhì)量把關(guān)的重要一環(huán)，因此儀器的穩(wěn)定性十分重要。宜選擇大品牌，選擇使用穩(wěn)定可靠配件的測量設備和元器件。第四，滿足易用性要求。測量儀器是地鐵測量中使用頻率很高的設備，其易用性和便捷性關(guān)系到地鐵控制測量的使用體驗和測量效率。第五，為保證測量儀器的可靠性，減小儀器對測量成果質(zhì)量的影響，應按規(guī)定每年將測量儀器送專業(yè)的質(zhì)量檢定機構(gòu)進行檢定，另外，常用的水準儀和全站儀應定期自檢，做好自檢記錄，確保儀器在有效期內(nèi)且穩(wěn)定可靠。

3.2 測量控制要點

測量控制要點主要包括控制網(wǎng)建立和維護、車站工程測量控制要點、區(qū)間工程測量控制要點、軌道工程測量控制要點、竣工測量控制要點和限界檢測控制要點等方面，具體見表2。

表2 地鐵測量控制要點

3.2.1 測量控制網(wǎng)建立和維護

首先，根據(jù)地鐵規(guī)劃線網(wǎng)，按照規(guī)范要求分級建立全線統(tǒng)一的地面GNSS平面坐標系統(tǒng)和高程基準，如涉及線路換乘，則需在老線建設時提前在換乘站附近布設共用的地面控制點，新線控制網(wǎng)應包含換乘站附近的共用控制點；其次，如線網(wǎng)建設工程中坐標系統(tǒng)或高程基準發(fā)生變化，則需將共用控制點在老系統(tǒng)上的成果轉(zhuǎn)換到新系統(tǒng)上，盡量減少系統(tǒng)誤差。考慮到系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差和老線結(jié)構(gòu)變形的影響，新線建設時應使用新系統(tǒng)下的控制點測量接線處的地鐵結(jié)構(gòu)和軌道特征點空間坐標，供新線設計使用；再次，地面控制網(wǎng)應定期復測，復測周期根據(jù)控制點所處地質(zhì)條件決定，越不穩(wěn)定的地方，控制點復測周期越短；最后，要做好地面控制點保護工作，根據(jù)工程建設需要加密布設控制點，所有加密控制點需經(jīng)第三方測量單位檢測無誤后方可使用[2]。

3.2.2 車站工程測量控制要點

在車站圍護結(jié)構(gòu)定位測量時，測設圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)邊緣控制線必須要結(jié)合測點密度的具體要求，所有變換點必須要進行測設，在CAD圖紙上獲取圍護結(jié)構(gòu)以外控制線的坐標，直線端點之間的距離不能超過50 m，在此基礎上利用全站儀坐標放樣等方法來測設點位，曲線段不能超過20 m[3]。在圍護結(jié)構(gòu)施工放線過程中，控制線上要配合測量儀器順著準線測設加密點進行測量，隨后再完成掛線。

3.2.3 區(qū)間工程測量控制要點

區(qū)間主要測量內(nèi)容包括聯(lián)系測量、盾構(gòu)機姿態(tài)人工復核、洞內(nèi)施工導線測量及水準控制測量、管片姿態(tài)或初支、二襯凈空斷面測量、貫通測量和竣工斷面等。重點關(guān)注以下幾點：第一，當貫通面隧道的長度超過1 000 m時，就可以在中間位置，通過鉆孔投點或加測陀螺方位角來提高定向精確度[4]。第二，使用聯(lián)合掘進機和盾構(gòu)機具開挖時，要充分發(fā)揮出激光管導向設備的優(yōu)勢，但也要對盾構(gòu)機姿態(tài)進行人工復核，確保導向系統(tǒng)可靠，在發(fā)現(xiàn)掘進偏差時，施工測量人員要及時進行糾正，從而將誤差控制在最小范圍內(nèi)。第三，礦山法施工過程中應關(guān)注超挖和欠挖情況，及時處理侵限問題。第四，為了保證地鐵工程隧道施工的順利貫通，在開挖面距離貫通面約100 m位置時就要開展最后一次聯(lián)系測量工作，對控制導線進行復核[5]。第五，隧道貫通后需使用區(qū)間兩端車站底板控制點及時開展兩站一區(qū)間的貫通聯(lián)測，重新計算地下控制點坐標和高程，以貫通聯(lián)測得到地下控制點成果測量竣工斷面。第六，設計院根據(jù)竣工斷面測量成果計算線路中心線，必要時需進行調(diào)線調(diào)坡。第七，鋪軌之前應在軌行區(qū)布設CPⅢ控制網(wǎng)，且與底板上的地下控制點聯(lián)測（如圖1所示）。第八，待軌道精調(diào)完成且軌行區(qū)設備安裝完成后，應開展設備限界檢測。使用限界檢測設備為提高檢測效率和精度，宜用非接觸式的自動化檢測車（如圖2所示），檢測土建結(jié)構(gòu)和設備侵限情況，如有侵限項目，則應立即整改，以確保車輛行駛安全。

圖1 CPⅢ控制網(wǎng)示意圖

圖2 激光限界檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖（單位：cm）

3.3 技術(shù)標準

地鐵控制測量的技術(shù)標準主要包括GBT 50308—2017《城市軌道交通工程測量規(guī)范》、CJJ 8—99《城市測量規(guī)范》、GB 50026—2007《工程測量規(guī)范》、CJJ 73—97《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》、GBT 18314—2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》等。在控制測量的過程中，測量人員應嚴格依據(jù)以上技術(shù)標準和要求開展測量控制工作。由于涉及工程測量的規(guī)范和標準較多，往往存在某一項測量技術(shù)要求涉及2個以上規(guī)范、標準或規(guī)程的現(xiàn)象，此時為保證測量成果質(zhì)量，應按技術(shù)要求高的執(zhí)行。

4 地鐵測量放樣

地鐵測量放樣應由施工單位實施，監(jiān)理單位復核，第三方測量單位檢測。監(jiān)理單位應對所有的放樣控制點（線）進行復核，第三方單位應對重要環(huán)節(jié)和重要部位進行抽檢。重點抽檢內(nèi)容包括：第一，應測量土建階段土石方方量并對紅線進行放樣檢測。第二，對于車站、區(qū)間、停車場、車輛段、聯(lián)絡線和主變電站等施工部位，應在首次施工前開展放樣檢測工作。應檢測車站立柱檢軸線（含斷面）、中心坐標、標高和垂直度等，檢測洞門中線平面、標高，檢查圍護結(jié)構(gòu)、側(cè)墻到中線的距離和垂直度，檢測站臺板到中線的距離，檢測基底、墊層、底板、中板、頂板和站臺板的標高，放樣檢測附屬結(jié)構(gòu)。第三，放樣檢測盾構(gòu)井軸線和圍護結(jié)構(gòu)，檢測底板、洞門中心線的平面與高程。第四，放樣檢測明挖區(qū)間圍護樁，檢測底板平面、高程控制點，檢測底板、頂板、側(cè)墻軸線、標高、橫距和垂直度等。第五，放樣檢測高架區(qū)間樁基中心、承臺、墩柱、箱梁中線和支座的平面，放樣檢測承臺、墩柱、箱梁和支座的高程。第六，放樣檢測全線土石方、房建工程平面和高程。第七，放樣檢測區(qū)間人防隔斷門、下門框。第八，放樣檢測車站屏蔽門。

5 信息化系統(tǒng)使用

傳統(tǒng)的測量成果報告通常是紙質(zhì)的，需要手寫大量的測量數(shù)據(jù)并經(jīng)過相關(guān)各方簽字，這種方式存在成果報告易損、數(shù)據(jù)抄摘易錯和流程手續(xù)煩瑣不便等弊端。如能使用信息化系統(tǒng)，則能解決以上弊端。目前，很多城市都建立了地鐵工程信息化管理系統(tǒng)（如圖3所示），可在系統(tǒng)中加入測量管理模塊，將測量成果錄入系統(tǒng)，在線上辦理審批程序，提高實現(xiàn)地鐵工程測量的信息化、數(shù)字化和自動化水平。

圖3 地鐵工程信息化管理系統(tǒng)

6 結(jié)束語

地鐵工程測量貫穿整個地鐵施工階段，涉及人員、儀器和技術(shù)方法等多方面，其主要測量內(nèi)容分為地鐵控制測量、地鐵測量放樣2大部分，其中，重點是地鐵控制測量這一部分。為進一步做好地鐵測量工作，需要建立一套完善的測量管理體系，嚴格落實規(guī)范和標準中的技術(shù)要求，抓住重點環(huán)節(jié)和重要部位，使用先進的技術(shù)方法、儀器設備和信息化系統(tǒng)，不斷提高地鐵工程測量的成果質(zhì)量、作業(yè)效率和信息化、自動化水平。