許 鋒 孫宇超 許藝騰

(1.中鐵隧道勘測設計院有限公司，天津 300133；2.中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300308；3.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300461)

地鐵工程平面控制網(wǎng)由兩個部分構(gòu)成，首級控制網(wǎng)為GPS控制網(wǎng)，次級控制網(wǎng)為精密導線控制網(wǎng)(逐級布設)[1-3]。地鐵工程平面控制網(wǎng)按地鐵規(guī)劃網(wǎng)中各條線路建設的先后順序獨立布設[10]。

GPS控制網(wǎng)布設前，應根據(jù)地鐵線路的規(guī)劃設計，收集、分析沿線現(xiàn)有城市控制網(wǎng)的成果資料，以及地鐵的標石、精度等有關資料[6]。目前，地鐵線路交叉換乘的節(jié)點越來越多，在線路延伸及交叉區(qū)域中，重合GPS控制點坐標的選取則成為控制網(wǎng)布設的關鍵，將直接影響控制網(wǎng)整體平差成果的精度，進而影響后續(xù)建設期間及運營期間的測量監(jiān)測工作[9]。

已有眾多學者進行了相關研究，明確表示在地鐵線路建設中，在交叉區(qū)域應布設2個及以上重合點并考慮新舊兩套坐標的銜接質(zhì)量[6]。以廣州市軌道交通7號線一期工程西延順德段(以下簡稱廣州7號線)控制測量為例，探討交叉區(qū)域內(nèi)GPS控制點起算坐標選取對精密導線點成果的影響。

1 工程實例

1.1 工程概況

廣州7號線長約14.123 km，其中順德區(qū)段長約11.375 km，廣州段長約2.748 km。共設8座車站，其中換乘車站3座，廣州7號線與佛山3號線在北滘新城站交叉。為保證線路銜接，消除不同線路控制網(wǎng)因系統(tǒng)差異而引起的施工誤差，廣州7號線控制網(wǎng)布設時，聯(lián)測了佛山3號線GPS點(M3G32、M3G34、M3G35、M3G36)和精密導線點(DX29、DX109A)。廣州7號線交叉區(qū)域控制網(wǎng)如圖1。

圖1 廣州7號線交叉區(qū)域控制網(wǎng)

由廣州7號線GPS控制網(wǎng)成果與佛山3號線控制網(wǎng)成果對比分析可知，其重合點坐標較差小于《城市軌道交通工程測量規(guī)范》(GB 50308—2017)規(guī)定的“不同線路控制網(wǎng)點重合點坐標較差小于25 mm”的限差要求[3]。佛山3號線交叉區(qū)域控制網(wǎng)如圖2。

圖2 佛山3號線交叉區(qū)域控制網(wǎng)

廣州7號線與佛山3號線有線路重合點10個，含4個GPS點(M3G32、M3G34、M3G35、M3G36)及6個精密導線點(DX29、DX21、DX32、DX33、DX34、DX109A)。

1.2 問題分析

原計劃佛山3號線于2014年開工建設，廣州7號線于2016年開工建設，廣州7號線在控制網(wǎng)布設中聯(lián)測佛山3號線GPS點。在實際土建施工中，佛山3號線與廣州7號線于2016年同期動工建設，佛山3號線業(yè)主單位將佛山3號線高村站(不含)—北滘新城站—三洪奇站(不含)段一站兩區(qū)間移交廣州7號線業(yè)主單位同期建設，即佛山3號線高村站(不含)—三洪奇站(不含)段與廣州7號線美的大道站(不含)—林頭站(不含)段共計一站四區(qū)間土建標同時交由廣州7號線同一家施工單位同時施工建設，北滘新城站換乘形式為四線同站臺換乘。

由于控制網(wǎng)GPS點前期坐標選擇的原因，導致佛山3號線與廣州7號線在交叉區(qū)域控制點重點但不共坐標，廣州7號線與佛山3號線10個重合控制點坐標比較如表1。

表1 廣州7號線與佛山3號線重合控制點坐標比較

由表1坐標較差可知，重合GPS點坐標較差小于25 mm的限差要求，但是重合精密導線點坐標較差較大，最大差值點為DX32(X為30.3 mm，Y為14.9 mm)。

2 解決措施

結(jié)合交叉區(qū)域控制網(wǎng)網(wǎng)形及重合控制點坐標對比分析情況，擬制定兩種方案來解決上述存在的問題。

2.1 方案一

(1)實施方案

考慮佛山3號線控制網(wǎng)為2014年布設，廣州7號線控制網(wǎng)為后期建設。因此，將廣州7號線交叉區(qū)域內(nèi)4個GPS點(M3G32、M3G34、M3G35、M3G36)坐標采用佛山3號線控制網(wǎng)成果，并據(jù)此對廣州7號線控制網(wǎng)重新進行平差計算，對交叉區(qū)域控制網(wǎng)成果進行比對分析。廣州7號線與佛山3號線重合控制點坐標比較如表2。

表2 廣州7號線與佛山3號線重合控制點坐標比較

由表2坐標較差分析可知：交叉區(qū)域內(nèi)4個GPS點坐標采用佛山3號線控制網(wǎng)成果后，精密導線控制點DX29、DX109A、DX21、DX32、DX33、DX34坐標發(fā)生較大變化，坐標最大差值點為精密導線點DX21(X為0.2 mm，Y為2.0 mm)。由此可見，GPS點坐標的選取直接影響著精密導線點的精度。

(2)優(yōu)點分析

交叉區(qū)域內(nèi)，廣州7號線GPS點坐標成果采用佛山3號線坐標成果后，可較好地消除控制點坐標差值。在精密導線點坐標差值小于12 mm情況下，可直接采用佛山3號線坐標(即交叉區(qū)域同點同坐標)。此方案既避免了土建施工單位在施工中使用兩套坐標帶來的麻煩，又保證了交叉區(qū)域的測量精度。

(3)缺點分析

交叉區(qū)域內(nèi)，廣州7號線GPS點坐標成果采用佛山3號線坐標成果后，在其精密導線控制網(wǎng)平差計算中，必將引起GPS點周圍其它精密導線點坐標的變動。因此，采取此方案，廣州7號線控制網(wǎng)成果需要重新計算，并且需要提交新的成果報告，增加了計算成本。同時，需要對整個控制網(wǎng)成果變化區(qū)域內(nèi)的施工單位進行重新交接樁，額外增加了交樁工作量。

2.2 方案二

(1)實施方案

在交叉區(qū)域內(nèi)，廣州7號線與佛山3號線各自使用自己的控制點成果。即廣州7號線車站及盾構(gòu)區(qū)間施工期間采用廣州7號線測量控制網(wǎng)成果，佛山3號線車站及盾構(gòu)區(qū)間施工期間采用佛山3號線測量控制網(wǎng)成果。各單位測量部門建立兩條線路測量成果臺賬，兩套測量成果互不干涉。

(2)優(yōu)點分析

對廣州7號線與佛山3號線交叉區(qū)域內(nèi)控制點方位角進行比較分析(銜接邊方位角均不超過12″)，采用此坐標推算相鄰區(qū)間貫通誤差滿足規(guī)范要求，單獨使用任何一套成果坐標均可滿足線路精度需要。銜接邊方位角比較如表3。

表3 銜接邊方位角比較

(3)缺點分析

雖然業(yè)主單位對監(jiān)理單位、測量檢測單位、土建單位已進行技術(shù)交底，但兩套坐標在車站基坑開挖、主體施工、盾構(gòu)掘進、鋪軌調(diào)線作業(yè)中容易混淆，造成不必要的麻煩。

2.3 最終方案

對上述兩方案進行對比分析，考慮廣州7號線大部分位于佛山市順德區(qū)境內(nèi)，同時結(jié)合佛山市地鐵整體規(guī)劃情況及現(xiàn)場具體實施操作情況，決定采取方案一作為實施方案。

3 類似工程問題

上述案例僅針對廣州7號線與佛山3號線的交叉區(qū)域進行了分析研究，而在目前眾多城市的地鐵建設中，線路換乘點可能會更多，影響因素也更復雜。

例如西安地鐵8號線共設車站35座，其中換乘站達到17座。廣州地鐵11號線共設32座車站，其中換乘站達到21座。成都地鐵7號線共設車站31座，其中換乘站達到22座。全世界最長的全地下地鐵線路北京地鐵10號線，線路共設車站45座，其中換乘站達24座[3]。

根據(jù)上述國內(nèi)主要城市環(huán)線地鐵建設情況不難發(fā)現(xiàn)，在環(huán)線地鐵控制網(wǎng)布設中，交叉區(qū)域GPS控制點坐標選取也將面臨更大的挑戰(zhàn)。針對目前地鐵工程建設特點，結(jié)合實際工程案例，給出類似工程交叉區(qū)域GPS控制點坐標選取的建議方案。

(1)交叉區(qū)域內(nèi)，新線控制網(wǎng)GPS控制點坐標與舊線路控制網(wǎng)GPS控制點坐標較差滿足《城市軌道交通工程測量規(guī)范》(GB 50308—2017)規(guī)定的“不同線路控制網(wǎng)重合點坐標較差小于25 mm”的限差要求[3]，且為同站臺四線換乘時，交叉區(qū)域內(nèi)新線控制網(wǎng)GPS控制點坐標采用舊成果，可以較好地保證工程的銜接質(zhì)量，同時便于測量工作者施工期間使用。

(2)交叉區(qū)域內(nèi)，新線控制網(wǎng)GPS控制點坐標與舊線路控制網(wǎng)GPS控制點坐標較差滿足規(guī)范限差要求，但換乘工程為不同期建設且為不同站臺時，交叉區(qū)域內(nèi)新線控制網(wǎng)GPS控制點坐標采用新成果，即新線采用新成果、舊線采用舊成果，交叉區(qū)域內(nèi)兩套坐標并行，可以較好地保證線路的貫通質(zhì)量和線路的平順性，便于后期的鋪軌調(diào)線、運營監(jiān)測等工作開展。

(3)交叉區(qū)域內(nèi)，新線控制網(wǎng)GPS控制點坐標與舊線路控制網(wǎng)GPS控制點坐標較差不滿足規(guī)范限差要求時，說明交叉區(qū)域內(nèi)GPS點已發(fā)生位移，那么交叉區(qū)域內(nèi)新舊線控制網(wǎng)GPS控制點坐標均應采用新成果，不僅可以對舊線點位坐標及時進行更新，保證舊線路的順利建設，也可以較好地保證新建線路的建設精度。

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