軌道交通工程施工測量技術方法
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摘要：城市軌道交通工程與其他交通工程有著明顯的區(qū)別，其工程建設多屬于地下作業(yè)，施工中伴隨著諸多的不確定因素，只有做好過程中的施工測量工作，才能夠指導實際的施工作業(yè)，使得城市軌道交通工程施工作業(yè)能夠順利、安全進行，隧道按設計要求順利貫通，構筑物定位準確?；诖?，本文重點探析了城市軌道交通工程中的施工測量技術與方法，對工程實踐具有重要的現(xiàn)實意義。
關鍵詞：城市軌道交通工程；測量技術；方法
由于城市軌道交通工程建設環(huán)境的復雜性，只有保障了施工測量的精度，才能實現(xiàn)設計意圖，確保城市軌道交通工程相關構筑物定位準確，否則，一旦測量結果與實際的偏差較大，則可能會導致城市軌道交通工程面臨著嚴重的質量與安全問題。因此，在城市軌道交通工程建設中，承包商需按相關測量規(guī)范及業(yè)主制定的城市軌道交通工程測量管理制度，做好施工測量工作。
1城市軌道交通工程施工測量技術特征
1.1全面解析設計、定線
城市軌道交通工程的施工測量工作專業(yè)性要求高，相關測量人員需全面解析設計并定線。由于城市軌道交通工程的建設位置相對特殊，多處于建筑物密集、地下管網(wǎng)縱橫交錯的區(qū)域內(nèi)，在實際的施工建設時，所選用的地形圖比例尺較大，專業(yè)人員需結合設計資料與實測數(shù)據(jù)，保證施工放樣符合設計意圖。
1.2控制網(wǎng)維護難度大
控制測量成果是施工測量的起算數(shù)據(jù)，控制網(wǎng)的維護是整個施工測量過程的關鍵工作。城市軌道交通工程控制網(wǎng)分為：平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)測量方法為衛(wèi)星定位和精密導線，高程控制網(wǎng)測量方法主要為水準測量。上述控制網(wǎng)主要沿城市軌道交通工程線路布設，點位一般位于路面、構筑物頂部、拐角處。
1.3分期、分段測量
城市軌道交通工程為城市的大型工程項目，工程企業(yè)往往會開展分期建設，如果要保持各個階段性施工作業(yè)的有序進行，需開展分期測量，對于每條線路，都需要根據(jù)實際的標準與要求保障控制點布設的科學性，形成最完整的控制網(wǎng)。
2城市軌道交通工程施工測量內(nèi)容
施工控制測量內(nèi)容主要包含以下方面：（1）地面控制測量。在參加業(yè)主方、監(jiān)理方組織的測量交樁后，應根據(jù)所轄標段的工程資料、控制點情況編制控制網(wǎng)復測方案。方案應針對具體情況在盾構始發(fā)車站，接收端保證足夠的測量控制點；與相鄰標段進行搭接測量時，應聯(lián)測相鄰標段的控制點。對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)按相關測量規(guī)范進行數(shù)據(jù)處理，對超限數(shù)據(jù)進行分析，編制控制網(wǎng)測量成果報告送相關主管部門審核、評估測量成果。（2）聯(lián)系測量。地面數(shù)據(jù)向地下傳遞是通過聯(lián)系測量的方式完成，包括平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。平面聯(lián)系測量的方法有：導線直傳、一井定向、兩井定向、多點后方交會。聯(lián)系測量方法的選擇主要根據(jù)施工工法及現(xiàn)場的情況確定。（3）地下控制測量。其控制網(wǎng)與原有平面控制網(wǎng)和水準控制網(wǎng)具有統(tǒng)一坐標系和高程系：地下控制網(wǎng)是經(jīng)過聯(lián)系測量將地面的平面坐標和高程引至地下建立，坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)應與地面控制網(wǎng)保持一致，地下控制網(wǎng)根據(jù)隧道走向及線路形式布設，故地下施工控制網(wǎng)的形式是線性的，點位的布設及間距與隧道的內(nèi)徑大小、施工精度高低及線路轉彎半徑大小等密不可分。地下控制網(wǎng)在施工過程中布設，無法與另外一端進行通視，只能布設成為支導線(網(wǎng))形式，故地下平面控制網(wǎng)一般為支導線(網(wǎng))、支三角網(wǎng)等形式，無法布設成為附合導線(網(wǎng))形式。當隧道貫通后在軌道鋪設前布設鋪軌基標或任意設站精密導線網(wǎng)時，采用附合導線網(wǎng)或附合水準路線形式。
3城市軌道交通工程施工測量技術與方法
3.1地面控制測量
城市軌道交通工程施工測量中，地面控制測量主要包含平面控制測量和高程控制測量。平面控制測量分為三級：首級平面控制網(wǎng)一般是為整個軌道交通線網(wǎng)布設的平面控制網(wǎng)，是整個城市軌道交通工程平面控制骨架，一般采用GNSS網(wǎng)；次級平面控制網(wǎng)是在整個平面控制網(wǎng)的基礎上，針對某條城市軌道交通工程線路布設的線狀平面控制網(wǎng)，是整條城市軌道交通工程工程線路平面控制測量骨架，一般也采用GNSS網(wǎng)；三級平面控制網(wǎng)又稱為精密導線網(wǎng)，是在首級或次級平面控制網(wǎng)的基礎上進行的加密控制網(wǎng)，主要采用附合導線、閉合導線或節(jié)點網(wǎng)的形式，附合點、閉合點及起算依據(jù)均為首級或次級控制網(wǎng)點。平面控制測量的基本任務就是根據(jù)城市軌道交通工程的特點和需要，在地面布設一定形狀的控制網(wǎng)，并精密測定其地面位置。其目的是為施工測量、地下控制測量傳遞地面坐標、方位，建立整體的控制基礎。城市軌道交通工程高程控制測量分兩個等級布設：一等高程控制測量、二等高程控制測量。一等高程控制是某個城市軌道交通工程線網(wǎng)的高程控制網(wǎng)，二等高程控制測量是針對于城市軌道交通工程線網(wǎng)中某條線路的高程控制網(wǎng)。一等控制網(wǎng)應一次全面布設，它是二等高程控制網(wǎng)和施工水準網(wǎng)的基礎和起算依據(jù)；二等高程控制網(wǎng)是在一等高程控制網(wǎng)基礎進行加密，可以根據(jù)需要分期布設。
3.2豎井聯(lián)系測量
豎井聯(lián)系測量主要包含了定向測量、定向連接測量和導入高程測量。一井定向、多點后方交會測量方式適用于井口較小、埋深較深、俯仰角大于30°的條件，在豎井內(nèi)測量的耗時長、測量工作量與強度大；如果采用導線直傳法，需借助于帶雙軸補償功能的全站儀來完成定向工作，且俯仰角在30°以內(nèi)，這一測量方法適用于基坑井口大、埋深淺的測量條件；兩井定向鉆孔投點法的應用優(yōu)勢較為突出，定向精度高、操作相對簡單、占用井口的時間大大縮短、測量工作量較小，如果在城市軌道交通工程隧道工程建設時采用的是礦山法施工作業(yè)，可以采用這種測量方法，地面鉆孔作業(yè)的實施使得施工成本相對較高；鉛錘儀、陀螺全站儀聯(lián)合定向法具有廣泛的適用性，在各種平面聯(lián)系測量中都能夠取得良好的測量效果。
3.3地下控制測量
如果要開展地下平面控制測量工作，由于其測量任務復雜，作為地下平面控制測量的支導線并不可能一次布設完成。導線測量時，如果要保障測量精度，需選用不低于Ⅱ級以上的全站儀施測，在測量時，左右角均需要各觀測兩測回。在左右角觀測的過程中，在兩個不同的盤位要變動零方向。邊長同樣需要往返觀測兩測回，往返平均值較差應小于4mm。如果在城市軌道交通工程隧道施工的過程中，隧道掘進到了全長的1/3處、2/3處，或者是距貫通面的距離在150～200m時，測量人員需對地下控制點全面復測，以保障測量結果的可靠性。
3.4地下施工測量
地下施工測量同樣包含多個測量內(nèi)容：由于城市軌道交通工程工程中的地下隧道等工程作業(yè)都為線性工程，可以通過地下施工測量進行開挖位置、中線平面位置與高程的標定，從而保障隧道開挖作業(yè)的順利開展；標定地下峒室的空間位置、形狀和大小，保障隧道、峒室襯砌位置放樣的精確性。
3.5隧道貫通誤差及測定
3.5.1貫通誤差及精度指標由于地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量的過程中，存在測量誤差，在隧道掘進完成后，貫通面不能正確地銜接，而存在錯開的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是貫通誤差。貫通誤差在中線方向上的投影長度也就是縱向貫通誤差，而在垂線方向上的投影長度為豎向貫通誤差，垂直于中線方向上的水平投影長度也就是橫向貫通誤差，比如，縱向貫通誤差與豎向貫通誤差分別影響的是隧道中線長度、隧道坡度。3.5.2貫通誤差的測定與調整在貫通誤差的測量方面，需要嚴格根據(jù)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(nèi)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。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(nèi)，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(nèi)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。
4結語
目前，隨著城市軌道交通工程建設的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通工程項目的越來越多，建設條件越來越復雜，為保障城市軌道交通工程建設的質量，必須要求施工企業(yè)加強對施工測量工作的重視，加強對施工過程各階段測量工作采用不同人員、儀器、不同測量方法進行復核，加強測量隊伍人員素質的提升，采用可行的測量技術手段、滿足精度要求的儀器，保證城市軌道交通工程順利貫通。
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作者：楊定強 許鋒 單位：中鐵第六勘察設計院集團有限公司
