城市軌道交通工程隧道結構斷面測量技術方法的實踐與探索

牟新偉 朱德保 余佳興

(山東高速工程檢測有限公司，山東 濟南 250000)

城市軌道交通施工建設主要是通過安全有效的操作方式、低能耗的施工技術手段，所實現的一種地下軌道施工建設方式，這種方式可以有效地緩解城市地面的交通擁堵問題。隨著時代的發展，當前我國的工程隧道施工建設管理操作技術已經得到了優化改善，而為了有效的提升施工質量，減少施工問題，相關技術人員在實際施工的背景下，提出了結構斷面的精細化測量實施方案。其目的就是為了分析斷面的實際尺寸大小、隧道的整體應力能否適應當前的施工作業環境，滿足設計規范標準。在進行斷面測量的過程中，技術人員主要的操作方式就是通過全站儀的分析，依托于掃描處理的技術手段，對整個環境進行測量分析。常規性的測量方式對于測量環境的基礎要求相對較高，但是在具體操作中的精度偏低，已經不能適應現代化的城市軌道施工管理基礎需求，為此就需要提出優化的斷面測量方式，以保證施工建設的有效性。

1 城市軌道交通工程隧道斷面測量的主要特征分析

在當前的施工建設管理工作優化轉型的背景下，我國的城市軌道交通施工建設管理規范要求也在進一步細化，為了保證城市軌道交通工程建設管理工作的有效落實，在現有的施工建設管理基礎條件下，相關的技術人員要做好隧道結構斷面測量任務的分析。通過技術人才觀察可知，當前隧道結構斷面的主要表現形態有馬蹄形、圓形以及矩形等多樣化的形態結構，可以適應當前的多種隧道環境。而整個隧道線路主體也涵蓋了單洞雙線、單線以及針對不同隧道結構主體的隧道斷面形狀結構。尤其是隧道的頂部位置之中所存在的兩個拱腳，這兩個拱腳與軌道交通運輸設備的正常運行使用有著密切的聯系，因此需要高度關注，以保證運輸操作的有效性。

通過技術分析和綜合判斷觀察可知，現階段的地鐵隧道的斷面測量工作的開展落實，可以針對當前的施工作業操作現狀，針對隧道斷面的實際情況進行觀察，以此滿足施工建設的要求。城市軌道交通工程的隧道斷面測量，有著明顯的特征。1)隧道的結構斷面雖然相對較為規則，但是其本身主體結構的表現形式也呈現出多樣化的特征，斷面的實際范圍相對較大，在具體實施的過程中，若是想直接進行測量分析其實際的難度也會相對較大，因此就需要相關的技術人員針對實際的情況進行分析，做好斷面環境的觀察判斷，以此確保最終測量的精準性；2)對于測量斷面的位置要有著明確的規范要求，要在實際的施工作業工作要求中對于測量斷面進行系統的分析觀察，要保證斷面測量點的實際位置，這樣才能保證最佳的測量效果；3)斷面本身在實際測量的過程中，確定測量點的難度就相對較大，若是測量點位的規劃不符合要求，最終測量的結果也會出現較為明顯的偏差。更有甚者會出現點位測量失效的情況；4)以為內隧道施工環境惡劣，光照力度不足，測量方式受到環境影響相對較大。同時因為測量環境之中的煙塵含量相對較高，在實際的測量分析工作中精準性也會失衡；5)在進行斷面測量的過程中，要保證測量儀器的精準性，所有的測量結果要在既定的范圍內，測量的密度要始終保持較大的狀態，這樣才能確保后期施工過程中，各項施工參數符合施工建設管理工作要求，不會出現偏差問題。

2 全站儀、VBA施工程序下構建的斷面測量方式分析

2.1 實現外部數據的收集處理

為了保證施工作業效果在現有施工作業基礎要求下，需要結合相關的儀器設備做好外業數據的收集處理分析。而在收集外業數據之前，作為施工人員首先需要結合設計規范的相關標準要求和數據參數信息，確定采集的斷面數據信息資料，同時也要結合不同的儀器設備對于斷面中線點坐標數據信息，明確整個軌道作業面的實際高度[1]。

2.2 計算斷面測量數據信息下的內業資料

要想得到最為精準的數據信息參數，就需要在收集完外業數據信息資料之后，分析斷面測量的數據資料，通過計算機軟件的操作，將所有的信息數據參數填入到電子表格之中，同時也需要在現有的數據信息資料下輸入適當的斷面里程數，對于軌道交通的斷面高度、中線的數據坐標信息等內容，通過電子計算分析的方式進行處理，同時也需要在現有的操作環境下，精準的計算出軌道斷面核心數據相對應的斷面信息資料。

2.3 斷面計算機輔助設計規劃分析

2.3.1 規劃分析的基礎原則

在現有的軌道施工建設管理操作的過程中，要想達到最佳的設計規劃效果，發揮施工建設管理作用，就需要在設計的基礎上，針對線路核心的高程頂點以及低點環境，依托于工程隧道的側面的要點進行距離的分析和判斷，在施工作業環境下將軌道面的中心主體作為原點進行判斷，而橫向坐標可以任意的進行數值的添加。在整個環境中的縱向坐標，也可以通過設計規劃賦予較高的數值，將相對應的斷面數據信息水平差異與高程數據作為參數，明確點位信息，將點位坐標放置在計算機的輔助設計系統之中，通過三維坐標的標識進行分析，再通過三維空間坐標的轉化。將其放置在二維坐標之中進行數據分析，將所有的數據轉化為閉合的曲線結構數據信息，生成斷面的結構圖，因為在收集到外業數據信息資料的過程之中，相關的技術人員可以通過棱鏡的使用，將棱鏡放置在結構壁之中進行反復的觀測分析和測算，得到參數信息。在實施程序設計規劃的基礎上，需要判斷棱鏡使用的半徑數據信息，將斷面圖延展到棱鏡的半徑之中進行觀察，以形成更加精準的斷面圖信息資料。在斷面圖的生成和優化的過程中，結合設計管理的相關要求收集棱鏡的數據信息，可以得到關鍵點的資料，同時對于各個關鍵點的高程和偏距有一定的認識和了解。

2.3.2 VBA程序設定分析

V isual Basic for Applications 簡稱為VBA。我們根據現行的操作管理使用規范，構建出一種新的設計程序，而VBA就是基于全新操作標準下的宏語言環境，通過此技術的使用或是實現程序化的調節，就可以將其轉化成自動化的操作模式，在此基礎上也可以創建出一種自定義的新的操作機制和操作形式，幫助技術人員清晰地劃分當前的測量位置和測量參數。

VBA的出現實現了數據信息的集約化管理，將所有的數據信息通過全站儀的收集處理轉化成為一種動態的模型結構，而通過數據融合分析判斷，可以有效地轉變傳統的操作機制，形成一種針對此項目所構建的基礎框架結構主體。通過VBA系統程序的應用操作，所有的數據信息和設備資料都可以通過聯動操作的方式進行調節使用，加快了測量分析和測量數據結果判斷之間的聯動活動，也為后期的各項操作命令的執行奠定了基礎[2]。

2.3.3 全站儀與VBA程序執行完成斷面測量的優勢分析

在城市軌道交通工程測量分析管理的過程中，為了達到高效的測量分析結果，往往技術人員要結合相關的測量管理操作模式制定出多樣化的技術手段，以保證最終測量結果的有效性，但是由于受到不同設備以及技術使用操作聯動性不足的影響，各項技術設備在工作之中都會存在多種問題，為此就需要相關的技術人員綜合當前的操作管理特征進行技術排查和技術分析。但是與其他的測量方式進行比較觀察可知，以全站儀和VBA程序相結合的測量分析方式，可以提升斷面測量結果的精準度。另外通過該技術手段的操作使用，在實現外業數據的收集處理過程中，工作的實際速度相對加快，尤其是在常規的逐點測量工作落實的過程中，若是使用傳統測量方式，必然需要一個點一個點的測量，而通過這種技術手段的操作，只需要通過放樣處理，明確斷面核心位置，通過激光掃描的方式對于整個結構主體進行判斷觀察，這樣所形成的數據參數不僅精準而且較為便捷。在處理業內數據的過程中，這種技術手段也可以通過軟件的實際操作，批量的實現數據分析操作，操作模式便捷簡單也更為的高效。不僅如此全站儀與該軟件的使用，操作的便捷性相對較高，可以滿足多種條件下的測量分析，因此可以在多場合實現操作[3]。

3 隧道斷面測量實踐操作原理與方式分析

3.1 做好隧道測量精密度控制

隧道測量工作落實推進的過程中，因為受到技術規范和相關要求的限制，測量工作任務主要涵蓋了控制測量地面、豎井聯系分析、洞內控制測量判斷等方面。在不同的操作環境下，實際的操作方式方法也會有一定的差異性。但是在現階段實現的控制隧道測量的精密度管控方式主要有以下幾種方式。1)可以通過GPS技術的使用，對洞外的平面控制數量進行分析觀察。結合當前我國所實行的GPS測量管理實施辦法所實現的實地測量和點位布控操作機制，控制的點位多數都是在洞口位置進行設定，這樣可以保證斷面數據的精準性；2)結合我國相關標準的二等水準測量的實測管理基礎要求，需要在距離洞口300m左右的位置，在穩固的墻面位置進行點位的布設，以保證測量的位置符合要求；3)豎井聯系的測量分析所使用的都是一種較高精度的全站儀，而此全站儀的分層處理下需要不同的轉折方式進行操作處理，以保證測量的精準性。諸如使用鉛垂儀或是陀螺儀進行聯動的復核分析，最終確定方位距離，而對于高程測量分析應當在等三角測量的基礎上，通過分層傳遞的方式確定高程結構，判斷整個垂吊位置下的鋼絲位置的精準度；4)在洞內的位置中所測量的結果，要適應當前的導向數據要求，距離相近的點位中，兩個結構主體需要在平面控制位置設定明確的導線，而在此背景下所使用的水準儀更是應當結合二等水準的測量管理需求，對于導線點的高程進行明確，以保證隧道內部形成三維的控制點，符合現有的操作管理工作要求。

3.2 自由設置盾構區間的掃描處理

為了更好地發揮盾構區間的掃描處理作用，實現精準的數據信息資料收集，在使用地面激光掃描儀的過程中，相關的技術人員要結合當前的施工管理規范標準要求，按照現有的測量距離以及操作管理的基礎原理，將現有的操作規范管理標準要求進行統籌分析，形成相位式或是脈沖式的操作流程。地面激光掃描儀的相位式掃描處理工作規范，自身的界限為75m左右，地面激光掃描儀結合實際的操作管理技術手段，可以將這個距離不斷地延長，達到1000m的長度，因為長時間受到地下施工區域盾構環境的直接影響，掃描區本身會因為結構狀態或是各種噪聲的限制而出現掃描質量不佳的情況，而要想高效的獲得隧道區間的云數據信息就需要結合當前的掃描處理工作特點方式，以分段式掃描機制進行環境的掃描分解[4]。

3.3 三維重建操作

在現有的施工操作管理基礎上，為了保證測量位置的精準性，我們以分段式的三維重建模式，為盾構區間的斷面環境進行反復的測量分析，以保證最終數據的精準性[5]。因為整個區間都是以直線和曲線相互交錯的方式構建成為一個圓柱形主體，以此更好地發揮操作管控基礎要求。預先制造的管片長度多數都需要結合實際達到既定的標準范圍，設計的圓柱的直徑保證在5.5m左右。結構的斷面點必須要實現精準的測量分析，并且將其融合到相對應的路程環境下，才能完成施工建設管理基礎需求。重建盾構模型的實際寬度應當保證在2m左右，才能確保數據信息的精準性。而對于城市軌道交通工程隧道施工中的盾構機設備直接完成盾構操作，每一個階段環境下的管片都需要構建成為較為完整的圓柱形結果主體，為此就需要利用圓柱形模式構建出相關的隧道模型。斷面結構的盾構外表面環境施工，都需要按照中心線的施工操作基礎要求設定里程位置數據，同時也要在垂直的位置設定臨時的參考點。而此參考點的構建以及管片交錯應當形成一種系統的閉合曲線，這種曲線就是結構斷面所需要呈現出來的表層線結構。在工作實施的過程中：1)要結合當前的施工管理流程對于監控區域環境下的測量點進行統籌；2)要在隧道洞口內部實施精準的掃描分析；3)要重新構建出三維的隧道模型結構。最后在完成斷面結構主體的檢測分析，獲得相關的數據。

4 結語

結合現有的施工建設管理規范，當前我國的城市化發展進程不斷的加快，城市軌道交通中的軌道建設質量要求逐漸提升，在施工建設的過程中不僅要做好施工質量控制，也要對施工結構斷面進行精細化的測量分析。實現斷面測量分析主要是為了判斷在現有施工建設管理基礎上，土建施工的整體結構環境尺寸是否可以滿足設計所提出的標準。而通過地面激光掃描儀的使用，我們實現了三維立體測量分析工作的落實，在此技術手段下所實施的結構斷面測量分析的精準度相對較高，更能滿足現代化的施工建設工作要求。