施秋劼

（北京城建勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101）

一、城市軌道交通工程測量工作內(nèi)容

（一）地面加密控制點(diǎn)測量

地面加密控制點(diǎn)是通過地鐵精密導(dǎo)線和精密水準(zhǔn)進(jìn)行加密的次一級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)，其直接作為施工放樣的控制點(diǎn)，精確度直接影響施工放樣的質(zhì)量，與此同時(shí)，地面加密控制測量還是施工測量中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，因此，要進(jìn)行嚴(yán)格檢測，從根本上保證的施工質(zhì)量。

（二）地下控制點(diǎn)測量

聯(lián)系測量為隧道準(zhǔn)確施工提供了保障，但是影響隧道施工精確度和貫通誤差大小的因素不僅僅包括聯(lián)系測量，還包括施工單位在地下進(jìn)行施工控制導(dǎo)線和施工控制水準(zhǔn)，此外，施工單位在地下進(jìn)行的施工控制導(dǎo)線和施工控制水準(zhǔn)還是軌道交通工程施工測量的關(guān)鍵，因此，為了提高軌道交通工程施工質(zhì)量，要提高二者的準(zhǔn)確性。地下控制測量的主要內(nèi)容為暗挖地下主導(dǎo)線控制測量、貫通測量、明挖地下中樁體系控制測量等，通過前兩者和平差地下平面、高程主控制網(wǎng)，確定地下控制網(wǎng)的坐標(biāo)和高程。

（三）貫通測量

貫通測量與高程測量是貫通測量的工作內(nèi)容，通過實(shí)施貫通測量，可以實(shí)現(xiàn)兩邊導(dǎo)線的水準(zhǔn)連接，進(jìn)而對地下平面與高程控制體系進(jìn)行貫通確認(rèn)，為后續(xù)斷面測量、線路放樣等工作提供支持，并對調(diào)整貫通誤差提供科學(xué)依據(jù)，此外，還可以判定相關(guān)偏差是否在合理范圍內(nèi)。

（四）線路中線調(diào)整

由于施工單位在進(jìn)行中線放樣工作中會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，使得實(shí)際中線點(diǎn)位置與設(shè)計(jì)位置出現(xiàn)錯(cuò)位情況，影響中線點(diǎn)的精確度，因此，在中線檢測完成后，要結(jié)合檢測結(jié)果進(jìn)行中線調(diào)整測量，優(yōu)化實(shí)際施工中中線點(diǎn)的位置，將中線點(diǎn)的邊長、各個(gè)點(diǎn)之間的夾角以及設(shè)計(jì)值控制在一定范圍內(nèi)，為斷面測量、鋪軌基標(biāo)測設(shè)奠定基礎(chǔ)。在線路優(yōu)化調(diào)整中，主要是根據(jù)中線檢測結(jié)果計(jì)算各個(gè)中線點(diǎn)的改正量和改正方向，并進(jìn)一步落實(shí)，改正完成后還要進(jìn)行穿線測量，以檢驗(yàn)中線優(yōu)化的準(zhǔn)確性。

（五）斷面測量

斷面測量主要是根據(jù)上述中線測量調(diào)整后各種斷面尺寸，確定結(jié)構(gòu)施工是否滿足限界要求。在斷面測量中，如果斷面測量結(jié)果滿足限界要求，即可繼續(xù)進(jìn)行測量工作開展，如果達(dá)不到限界要求，要采取合理的對策，例如由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行測量線路和坡度的調(diào)整或由施工單位改善隧道結(jié)構(gòu)。

（六）設(shè)備安裝測量

做好設(shè)備安裝測量工作有以下優(yōu)勢：能夠保障相關(guān)設(shè)備嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝施工，比如接觸網(wǎng)、行車信號(hào)標(biāo)志、接觸軌、屏蔽門等，合理的設(shè)備安裝測量是確保城市軌道安全運(yùn)行的前提，因此，要切實(shí)強(qiáng)化該方面的工作力度。

（七）限界測量

進(jìn)行限界測量的前提條件是設(shè)備安裝及鋪軌任務(wù)完成后、車輛等待運(yùn)行時(shí)。由于在限界檢查中會(huì)發(fā)現(xiàn)限界緊張的地段，因此，開展界限測量的主要意圖在于重新對限界緊張地段進(jìn)行隧道斷面測量，以便在整改限界緊張地段有更加科學(xué)的參考依據(jù)。

二、貫通誤差的測定與調(diào)整

（一）在貫通誤差的測量方面，需要嚴(yán)格根據(jù)以下流程來進(jìn)行

1.精密導(dǎo)線測量時(shí)，需在貫通面附近某一位置設(shè)置臨時(shí)點(diǎn)，從檢測的兩個(gè)方向精確確定這一臨時(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)，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(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)，獲得兩點(diǎn)的橫向與縱向距離，得到實(shí)際的貫通誤差。3.水準(zhǔn)路線從兩端向洞內(nèi)進(jìn)測，分別測到貫通面附近的同一水準(zhǔn)點(diǎn)或者中線點(diǎn)上，所獲得的高程差值也就是最終的高程貫通誤差。

（二）如果要使隧道貫通作業(yè)能夠順利進(jìn)行，還需要對貫通誤差進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整

1.直線隧道中線的調(diào)整，調(diào)整可以在未襯砌地段上進(jìn)行，采用折線法，如果中線折角在5′以內(nèi)，調(diào)整時(shí)按照直線線路；而如果中線折角處于5～25′，不加設(shè)曲線，在調(diào)整時(shí)，需要以相應(yīng)的頂點(diǎn)內(nèi)移量來考慮襯砌與線路位置；當(dāng)中線折角在25′以上時(shí)，需用圓曲線加設(shè)反向曲線的方式來加以調(diào)整。2.曲線隧道貫通誤差的調(diào)整方面，如果需要調(diào)整的路段全部位于圓曲線上，在調(diào)整的過程中，可以采用從曲線兩端向中部按照特定長度調(diào)整的中線的方式，也可以采用偏角調(diào)整的方式。

三、城市軌道交通工程測量技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

（一）工程概況

深圳地鐵6 號(hào)線工程6101 標(biāo)三工區(qū)鳳凰城站～光明大街站高架區(qū)間由中鐵十一局集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)土建施工，由中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)鋪軌工作。鳳光區(qū)間位于光明區(qū)，沿光明大道敷設(shè)，為6101 標(biāo)第9 個(gè)區(qū)間，區(qū)間共計(jì)58 個(gè)墩。其中現(xiàn)澆梁5 聯(lián)，其余全部為預(yù)制U 梁。鳳光區(qū)間GG44#～GG51#墩，里程范圍為DK37+875.218～DK38+072.218，平面曲線為直線段。GG44#～GG51#段上部橋梁結(jié)構(gòu)為預(yù)制U 梁，跨度有25 米、27 米、30 米、35 米，施工工藝為梁場內(nèi)預(yù)制，現(xiàn)場架橋機(jī)架設(shè)。左側(cè)基坑對應(yīng)6 號(hào)線段落為GG46#～GG49#墩，GG45#、GG50#處在基坑邊緣。

（二）項(xiàng)目來源

2020 年3 月28 日深圳地鐵集團(tuán)運(yùn)營公司發(fā)現(xiàn)鳳光區(qū)間GG44#～GG51#墩范圍內(nèi)軌道發(fā)生明顯變形，我院隨即對該區(qū)間斷面及CPIII 控制點(diǎn)情況進(jìn)行復(fù)測，提供限界的現(xiàn)狀情況。2020 年4 月30 日在地鐵大廈召開的地鐵6 號(hào)線鳳光區(qū)間橋梁、軌道整治工作部署會(huì)中明確采納移梁方案，由于移梁工程需高精度的測量技術(shù)支持，中鐵建十一局提出測量需求，并經(jīng)業(yè)主采納，最終由我院為本次移梁工程提供高精度的測量技術(shù)支持。

（三）測量內(nèi)容

1.移梁前（1）檢測該區(qū)段CPIII 控制點(diǎn)的穩(wěn)定性，確認(rèn)點(diǎn)位未變化的CPIII 點(diǎn)作為后續(xù)測量的基準(zhǔn)點(diǎn)。（2）測量該區(qū)段的限界情況，便于設(shè)計(jì)初步分析該區(qū)段的偏移情況。（3）確認(rèn)移梁范圍后，精密測量各墩柱支座位置的水平偏移量及高程偏移量，為移梁工作提供準(zhǔn)確參數(shù)。2.移梁中（1）移梁過程中實(shí)時(shí)測量道床板的實(shí)際中點(diǎn)，把控移梁狀態(tài)，確保移梁精度。

（2）落梁前，對道床板的實(shí)際中點(diǎn)進(jìn)行平面及高程測量，確認(rèn)梁體的平面及高程是否位移到位。（3）落梁后，再次對道床板的實(shí)際中點(diǎn)進(jìn)行平面及高程復(fù)測，確認(rèn)落梁后位置是否發(fā)生變化。3.移梁后（1）梁體全部位移到位后，對整個(gè)移梁范圍進(jìn)行統(tǒng)一復(fù)測，再次確認(rèn)移梁的最終精度。（2）配合鋪軌單位進(jìn)行CPIII 復(fù)測，恢復(fù)該區(qū)段的CPIII 控制網(wǎng)，便于鋪軌單位后續(xù)的軌道精調(diào)。

（四）測量技術(shù)

1.斷面測量。（1）斷面測量位置：橫斷面測量以高架梁面調(diào)整的線路中線點(diǎn)為依據(jù)。測點(diǎn)位置由總體設(shè)計(jì)單位根據(jù)限界設(shè)計(jì)地鐵車型提供。橫斷面測量采用全站儀三維坐標(biāo)法、斷面儀法等方法進(jìn)行測量。(3)可采用不低于Ⅲ級(jí)全站儀等測量設(shè)備進(jìn)行測量。(4)凈空檢測精度要求為：斷面位置里程中誤差不大于±50mm；斷面點(diǎn)與線路中線法線距離的測量中誤差小于±10mm；其他形式斷面點(diǎn)高程的測量中誤差小于±20mm，圓形斷面點(diǎn)高程的測量中誤差小于±10mm。目前我單位利用全站儀自動(dòng)記錄配合計(jì)算機(jī)組成斷面測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動(dòng)采集外業(yè)數(shù)據(jù)，經(jīng)室內(nèi)編輯自動(dòng)生成數(shù)據(jù)表格和斷面圖。該測量方法簡單，速度快，大大提高了工作效率。

2.CPIII 測量鋪軌控制網(wǎng)是為調(diào)線調(diào)坡測量、設(shè)備安裝測量、軌道的鋪設(shè)、軌道的精調(diào)、位移沉降變形監(jiān)測和運(yùn)營維護(hù)提供統(tǒng)一的控制基準(zhǔn)。一般在隧道貫通、路基與橋梁等結(jié)構(gòu)的線下工程施工完成后建立。鋪軌控制網(wǎng)建立需要收集精密導(dǎo)線點(diǎn)和二等水準(zhǔn)控制點(diǎn)作為已知起算點(diǎn)，鋪軌控制網(wǎng)測量之前須對平面和水準(zhǔn)起算點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測和精度檢核。當(dāng)以既有導(dǎo)線控制點(diǎn)（調(diào)線調(diào)坡導(dǎo)線或貫通測量導(dǎo)線）等高等級(jí)的線路控制點(diǎn)為已知點(diǎn)時(shí)，需對聯(lián)測的平面及高程起算點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和精度檢核（與起算點(diǎn)聯(lián)測的精度指標(biāo)：方向改正數(shù)≤±4.0″，距離改正數(shù)≤±4mm），剔除帶有粗差的起算點(diǎn)，當(dāng)穩(wěn)定的平面及高程皆起算點(diǎn)不少于2 個(gè)時(shí)，以穩(wěn)定的起算點(diǎn)進(jìn)行約束平差計(jì)算。當(dāng)既有精密導(dǎo)線點(diǎn)精度不滿足約束平差的要求時(shí)，則應(yīng)在既有控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行平面加密點(diǎn)的布設(shè)和測量。（1）網(wǎng)形要求。每個(gè)自由測站觀測4 對控制點(diǎn)，測站間重復(fù)觀測3 對控制點(diǎn)。除首、尾CP Ⅲ控制點(diǎn)外，每個(gè)CP Ⅲ控制點(diǎn)有四個(gè)自由測站的方向和距離觀測量。自由測站間距一般約為30～60m，自由測站到CP Ⅲ控制點(diǎn)的最遠(yuǎn)觀測距離不應(yīng)大于150m。CP Ⅲ鋪軌控制點(diǎn)平面測量時(shí)以通過聯(lián)系測量方法從地上引入地下的地下控制點(diǎn)為起算點(diǎn)。與平面起算點(diǎn)聯(lián)測時(shí)，應(yīng)至少通過兩個(gè)或兩個(gè)以上連續(xù)的自由測站進(jìn)行聯(lián)測。為確保鋪軌的順暢性，每段CP Ⅲ控制網(wǎng)至少覆蓋3 站2 區(qū)間，使用3 座車站的地下控制點(diǎn)為起算點(diǎn)。測量過程如下圖所示。

（2）儀器設(shè)備要求。使用的全站儀應(yīng)具有自動(dòng)目標(biāo)搜索、自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)觀測、自動(dòng)記錄功能，其標(biāo)稱精度應(yīng)滿足：方向測量中誤差不大于±1″，測距中誤差不大于±（1mm+2ppm）。觀測前須按要求對全站儀進(jìn)行檢校，作業(yè)期間儀器須在有效檢定期內(nèi)。邊長觀測應(yīng)進(jìn)行溫度、氣壓等氣象元素改正，溫度讀數(shù)精確至0.2℃，氣壓讀數(shù)精確至0.5hPa。每臺(tái)全站儀應(yīng)配9 個(gè)棱鏡，使用前應(yīng)對棱鏡進(jìn)行必要的重復(fù)性和互換性檢核。

（3）技術(shù)指標(biāo)

表1 CPIII 控制網(wǎng)的主要技術(shù)要求

CP Ⅲ控制網(wǎng)水平方向應(yīng)采用全圓方向觀測法進(jìn)行觀測，如分組觀測，應(yīng)采用同一歸零方向，并重復(fù)觀測一個(gè)方向。水平方向觀測應(yīng)滿足下表的規(guī)定：

表2 CPIII 控制網(wǎng)水平方向觀測技術(shù)要求

距離觀測采用多測回距離觀測法，應(yīng)滿足下表的規(guī)定：

表3 CPIII 控制網(wǎng)距離觀測技術(shù)要求

提高CP Ⅲ鋪軌控制網(wǎng)的觀測精度的措施：CP Ⅲ控制網(wǎng)測量時(shí)，全站儀視場內(nèi)不得有任何遮擋物；CP Ⅲ控制網(wǎng)測量時(shí)，附近應(yīng)停止各種機(jī)械施工，以免產(chǎn)生震動(dòng)影響測量結(jié)果；在觀測前進(jìn)行使用棱鏡的重復(fù)性和互換性誤差檢查，使用符合要求的棱鏡組；嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)要求進(jìn)行CP Ⅲ測量；取全站儀對于各棱鏡的加常數(shù)平均值作為綜合加常數(shù)；各棱鏡必須對準(zhǔn)全站儀；隧道埋深較大時(shí)，對距離進(jìn)行投影改正。

3.移梁測量。（1）相對坐標(biāo)測量。以現(xiàn)有40 號(hào)墩和51 號(hào)墩道床板的實(shí)際中心點(diǎn)為已知點(diǎn)進(jìn)行定向，建立相對坐標(biāo)系，然后利用極坐標(biāo)方法測量44 號(hào)墩～50 號(hào)墩道床板外側(cè)壁相應(yīng)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)并直接存入儀器的存儲(chǔ)卡內(nèi)，檢測示意圖如下：

（2）CPIII 絕對坐標(biāo)測量。左線大里程端準(zhǔn)備以Z38G13、Z38G14、Z38G15、Z38G16 進(jìn)行定向，小里程端準(zhǔn)備以Z38G01、Z38G02、Z38G03、Z38G04 進(jìn)行定向，然后利用極坐標(biāo)方法測量左線44 號(hào)墩～50 號(hào)墩道床板外側(cè)壁相應(yīng)測點(diǎn)的平面坐標(biāo)并直接存入儀器的存儲(chǔ)卡內(nèi)。

右線大里程端準(zhǔn)備以Y38G13、Y38G14、Y38G15、Y38G16 進(jìn)行定向，小里程端準(zhǔn)備以Y38G01、Y38G02、Y38G03、Y38G04 進(jìn)行定向，然后利用極坐標(biāo)方法測量右線44號(hào)墩～50 號(hào)墩道床板外側(cè)壁相應(yīng)測點(diǎn)的平面坐標(biāo)并直接存入儀器的存儲(chǔ)卡內(nèi)。

（3）高程測量。高程測量用電子水準(zhǔn)儀測量44-51 號(hào)墩梁縫處支座位置道床板頂面靠近外側(cè)壁兩側(cè)的標(biāo)高，左線準(zhǔn)備以Z38G15 為起算，布設(shè)附合水準(zhǔn)路線途經(jīng)左線44 號(hào)墩～50 號(hào)墩各水準(zhǔn)測點(diǎn)，最終附合至Z38G01；右線準(zhǔn)備以Y38G15 為起算，布設(shè)附合水準(zhǔn)路線途經(jīng)右線44 號(hào)墩～50 號(hào)墩各水準(zhǔn)測點(diǎn)，最終附合至Y38G01。

（五）數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)對每個(gè)斷面各個(gè)點(diǎn)位的三維坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一處理，并利用軟件根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)值，最后將測量成果匯總成表格.

結(jié)語：城市軌道交通工程強(qiáng)化變形監(jiān)測測量精度技術(shù)保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，在城市軌道交通工程特點(diǎn)下完成環(huán)境、規(guī)范等的經(jīng)驗(yàn)獲??；同時(shí)，在工程試運(yùn)營過程中能夠針對不同的監(jiān)測對象進(jìn)行等級(jí)劃分，變形監(jiān)測測量精度能夠顯示出對象最大變形數(shù)值，但是由于監(jiān)測數(shù)值沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在變形監(jiān)測測量精度的調(diào)整上要根據(jù)實(shí)際工程狀況開展。