劉鵬程

(長沙市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，湖南長沙 410007)

1 引言

發(fā)展城市軌道交通是解決大城市低碳出行和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最有效途徑之一，至2013年底，我國已有30多個城市正在進行城市軌道交通建設(shè)。城市軌道交通工程是一項線性的系統(tǒng)工程，投資量大、建設(shè)工期長、施工難度大、精度要求高、工程環(huán)節(jié)多、施工標段多，同時也是各地政府部門和建設(shè)部門所關(guān)注的重點項目。土建施工完后，線路中線調(diào)整測量和結(jié)構(gòu)斷面測量是項目的關(guān)鍵性工程，是檢測和消除前期測量誤差、結(jié)構(gòu)施工誤差、后期沉降變形等諸多因素影響的現(xiàn)實平、縱斷面與施工設(shè)計圖存在差異的重要手段，是避免軌道施工引起返工和對運營造成諸多影響的有力保證［1～3］，其測量成果的準確性、可靠性需要第三方對施工方的成果進行竣工檢測［5］，以保證最終設(shè)計出最合適的軌道平、縱斷面，確保安全運營。本文以長沙市軌道交通2號線一期工程為例，淺談軌道交通第三方竣工測量的實施。

長沙市軌道交通2號線一期工程線路全長22.262 km，均為地下線，設(shè)站19座，如圖1所示。項目于2009年12月開始動工建設(shè)，2012年上半年已完成大部分地下隧道的貫通工作(盾構(gòu))，即將進入鋪軌前的準備工作，受長沙市軌道交通建設(shè)集團的委托，長沙市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院于2012年6月承擔了此項目的第三方竣工測量，其主要內(nèi)容包括:地下控制網(wǎng)復(fù)測、線路中線調(diào)整測量和結(jié)構(gòu)斷面測量［1］。

2 地下控制網(wǎng)復(fù)測

圖1 長沙市軌道交通2號線一期工程線路圖

為保證第三方竣工測量成果的可靠性和準確性，首先對施工方布設(shè)的地下控制網(wǎng)進行復(fù)測，復(fù)測以地面經(jīng)檢測的四等精密導(dǎo)線點、二等水準點為起算點，通過聯(lián)系測量將地面已知點成果傳遞到地下近井點，并對隧道間的控制網(wǎng)進行復(fù)測。

2.1 聯(lián)系測量

聯(lián)系測量分為平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。由于現(xiàn)場條件限制，平面聯(lián)系測量采用導(dǎo)線直接傳遞法進行［4］，外業(yè)采用徠卡TS30精密全站儀按四等精密導(dǎo)線測量要求對地下近井點進行獨立測量兩次。為減小對中誤差，提高測量精度，外業(yè)設(shè)站采用強制對中或三聯(lián)腳架法，邊長采用對向觀測，同時相鄰兩點的垂直角小于30°，平面聯(lián)系測量方式如圖2所示。平面聯(lián)系測量共完成往返導(dǎo)線30條，精度統(tǒng)計如表1所示。

圖2 平面聯(lián)系測量示意圖

平面聯(lián)系測量精度統(tǒng)計表 表1

高程聯(lián)系測量采用在豎井內(nèi)懸掛鋼尺的方法進行，采用兩臺TOPCON S 0.5電子水準儀分別在地上和地下對鋼尺同時讀數(shù)，每次獨立觀測三測回，測回間變動儀器高，三測回測得地上、地下水準點的高差較差小于 3 mm，所測高差數(shù)據(jù)經(jīng)溫度誤差補償改正、鋼尺張力誤差補正、因尺帶重力而引起的誤差補正后，作為最終高差成果，與水準線路統(tǒng)一平差，高程聯(lián)系測量方式如圖3所示。

圖3 高程聯(lián)系測量示意圖

2.2 控制網(wǎng)復(fù)測

地下平面控制網(wǎng)復(fù)測，以通過聯(lián)系測量后的近井點作為起算點，外業(yè)采用索佳精密全站儀NET05按四等精密導(dǎo)線測量要求進行觀測，點位直接利用隧道施工方布設(shè)的地下平面控制點標石，點間平均邊長約為150 m，曲線段約 60 m。圖4為地下導(dǎo)線聯(lián)測示意圖。地下平面控制網(wǎng)共完成導(dǎo)線27條，其測量精度統(tǒng)計如表2所示。

圖4 地下導(dǎo)線聯(lián)測示意圖

地下平面控制網(wǎng)測量精度統(tǒng)計表 表2

地下二等水準網(wǎng)復(fù)測主要對隧道施工方布設(shè)的地下高程控制點和線路中線調(diào)整測量中布設(shè)的線路中心點進行測量，外業(yè)采用TOPCON S 0.5電子水準儀及與之配套的銦鋼條碼水準尺按軌道交通二等水準要求進行單線路往返觀測，外業(yè)所測高差經(jīng)正常水準面不平行改正后［6］，與高程聯(lián)系測量成果一起進行統(tǒng)一平差計算。地下二等水準網(wǎng)復(fù)測共完成水準線路23條，其精度統(tǒng)計如表3所示。

地下二等水準網(wǎng)測量精度統(tǒng)計表 表3

3 線路中線調(diào)整測量

線路中線調(diào)整測量包括設(shè)計中線精確放樣和聯(lián)測，設(shè)計中線精確放樣以復(fù)測后的地下平面控制點為起算點，采用索佳精密全站儀NET05按極坐標法進行放樣，具體操作步驟如下:

(1)架設(shè)全站儀在離放樣中線點最近的控制點上，利用小棱鏡測量桿測量出初步中線點位，誤差控制在 2 mm～3 mm左右，并做好標記;

(2)利用基座和腳架對中初步點位，并整平;再次精確放樣，微調(diào)基座獲取精確點位，并準確標記;

(3)利用沖擊鉆在精確點位鉆一直徑 12 mm、深約 70 mm的孔;用刷子清洗干凈后，注入適量的植筋膠;

(4)將“十”字測量不銹鋼標志放入其中，利用基座對中器微調(diào)十字標志至準確位置，誤差控制在1 mm左右。

(5)做好保護措施，直至植筋膠凝固硬化。

中線點聯(lián)測采用索佳精密全站儀NET05按四等精密導(dǎo)線精度進行測量，起算點采用經(jīng)復(fù)測的地下平面控制點，線路中線點高程聯(lián)測與地下二等水準網(wǎng)測量同時進行。中線點聯(lián)測共完成導(dǎo)線60條，精度統(tǒng)計如表 4所示，中線點放樣中誤差為:σx=3.1 mm，σy=3.0 mm，σs=4.3 mm。

中線測量精度統(tǒng)計表 表4

4 結(jié)構(gòu)斷面測量

結(jié)構(gòu)斷面測量主要是對土建施工單位施測的斷面測量資料進行30% ～50%檢測，直線段每 18 m檢測一個斷面，曲線段每 13.5 m檢測一個斷面，結(jié)構(gòu)變化處、結(jié)構(gòu)變形處、施工誤差較大處、車站、岔道等斷面按100%檢測。結(jié)構(gòu)橫斷面測量采用直接測量斷面中線點至關(guān)鍵點的平距，分兩步進行:首先利用中線點，放樣出所測斷面的中線點，并采用正倒鏡方式實測坐標及高程，橫向誤差控制在 5 mm內(nèi)，縱向誤差控制在10 mm內(nèi);然后在斷面中線點上架設(shè)2″全站儀，采用高程放樣模式，放樣出關(guān)鍵點位置后，誤差控制在5 mm內(nèi)，然后直接測量平距。結(jié)構(gòu)斷面的類型主要分為圓形、矩形、馬蹄形隧道，圖5為圓形隧道斷面測量示意圖及現(xiàn)場圖。

圖5 圓形隧道斷面測量示意圖及現(xiàn)場圖

外業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)長沙市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院開發(fā)的斷面測量數(shù)據(jù)處理軟件處理后，直接生成符合設(shè)計要求的斷面測量成果，極大地提高了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。表5為隧道斷面測量成果表。

隧道斷面測量成果表表5

對施工方提供的8 784個斷面進行抽查檢測，共計抽查斷面(含道岔)4 662個，分23批次與施工方測量數(shù)據(jù)進行比對統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表6所示，由表可知，測量結(jié)果符合設(shè)計要求。

橫斷面測量精度統(tǒng)計表 表6

5 作業(yè)難點與解決方案

(1)平面聯(lián)系測量施測難度大。平面聯(lián)系測量成果是進行第三方竣工測量的平面基準，也是軌道鋪設(shè)及設(shè)備安裝的平面基準，測量精度要求非常高，但車站僅留的小孔徑結(jié)構(gòu)孔和較深的埋深等不利因素給外業(yè)觀測帶來很大的影響。若采用傳統(tǒng)的聯(lián)系三角形法和鉛垂儀投點法很難滿足精度要求，為此，針對實際情況，采用導(dǎo)線直接傳遞測量的方法，利用徠卡TS30自動測量儀器按三聯(lián)腳架法進行外業(yè)觀測，有效減弱了不利因素的影響，提高了測量精度。從各車站往、返測地下定向邊方位角之差的統(tǒng)計結(jié)果顯示，平面聯(lián)系測量內(nèi)符合精度高、可靠性強，從地下控制網(wǎng)測量平差結(jié)果顯示，作為起算數(shù)據(jù)的平面聯(lián)系測量成果具有較高的外符合精度。

(2)線路中線調(diào)整測量難度大。線路中線調(diào)整測量包括高精度實放設(shè)計線路中線點和聯(lián)測，其成果是調(diào)線調(diào)坡及斷面測量的重要基準數(shù)據(jù)，放樣和聯(lián)測精度要求很高，誤差控制在 5 mm之內(nèi)。為此，采用索佳精密全站儀NET05進行放樣和聯(lián)測，同時在點位放樣時，先高精度確定基座棱鏡的位置，后通過基座對中器確定實地點位，采用植筋的方法將標志穩(wěn)固，保證了放樣點的精度。

(3)斷面測量數(shù)據(jù)處理難度大。斷面測量數(shù)據(jù)需按要求整理成規(guī)定格式的電子表格數(shù)據(jù)，若按常規(guī)人工輸入整理方法工作量巨大，出錯幾率高。為此，針對斷面測量內(nèi)容及成果格式的特點，利用VB軟件開發(fā)工具，開發(fā)了斷面測量數(shù)據(jù)自動提取程序，實現(xiàn)了斷面測量數(shù)據(jù)提取、整理過程的自動化;同時，斷面測量數(shù)據(jù)處理完成后，需要與施工方施測的斷面數(shù)據(jù)進行對比分析和精度統(tǒng)計，為此，利用MATLAB軟件具備強大的數(shù)據(jù)分析、處理功能、編程簡單快捷的特點，開發(fā)了斷面數(shù)據(jù)分析軟件，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)對比分析過程、精度統(tǒng)計的自動化。兩個軟件的開發(fā)、使用，極大地提高了內(nèi)業(yè)處理效率和成果的可靠性。

6 結(jié)語

軌道交通第三方竣工測量是一項較復(fù)雜的測繪工程，如何在復(fù)雜的環(huán)境中，保證測繪成果的準確性是工程的難點。本文以長沙市軌道交通2號線第三方竣工測量為實例，論述了導(dǎo)線直接傳遞平面聯(lián)系測量的方法、高精度中線放樣的方法、斷面測量及數(shù)據(jù)處理的方法在實施中的應(yīng)用，有效克服了不利因素的影響，取得了非常好的效果，確保了測量精度和數(shù)據(jù)的可靠性，為軌道交通第三方竣工測量積累了經(jīng)驗，同時也為其他隧道的相關(guān)測量提供了借鑒之處。

［1］GB 50308－2008.城市軌道交通工程測量規(guī)范［S］.

［2］秦長利.城市軌道交通工程測量［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］王榮權(quán).軌道交通工程隧道結(jié)構(gòu)斷面測量技術(shù)與方法［J］.鐵道勘察，2008(1):17～19.

［4］周曉衛(wèi)，匡志威，劉鵬程等.導(dǎo)線傳遞法在地鐵平面聯(lián)系測量中的應(yīng)用［J］.城市勘測，2013，12(6):159～162.

［5］王建.城市軌道交通工程第三方測量檢測若干問題探討［J］.隧道建設(shè)，2011，31(5):547～549.

［6］GB/T 12897－2006.國家一、二等水準測量規(guī)范［S］.

［7］GB 50026－2007.工程測量規(guī)范［S］.