工程测量新技术、新方法在地铁施工中的应用.doc

工程测量新技术、新方法在地铁施工中的应用
作者：未知时间：2007-11-2413:45:00

摘要：文章介绍了当前地铁工程测量的现状和一些工程测量新技术、新方法。并从地下铁道工程测量精度设计的原则和要求、定向测量GPS控制网测量、铺轨基标测量等方面，论证了提高地铁施工精度和施工质量的新途径。
工程测量是各项建筑工程设计、施工及设备安装的必要工序。随着我国地铁、轨道交通事业的发展，工程测量也获得了长足的进步，城市地铁由于其在建筑物、构筑物稠密地区修建，精度要求较高，施工线路长、施工单位多，又给工程测量增加了工作难度，因此，新的测量仪器及新的测量方法均在地铁施工中得到了应用。本文就当前地铁工程测量的现状和主要技术方法，由生产实践实际要求出发，作一些介绍和论述。
一、地下铁道工程测量精度设计的原则和要求
地下铁道测量工程的测量精度设计是根据工程的特征、施工方法、施工精度、设备安装精度和贯通距离等诸多因素确定的，它不仅要保证隧道和线路贯通，而且要满足线路定线和放样的精度要求。
地下铁道测量的首要任务是保证隧道贯通，因此在地下铁道工程测量精度设计中，合理地规定隧道贯通误差及其允许值，是地下铁道测量的一项重要研究任务。目前在地下铁道测量中使用的测量贯通误差要求，大都来自铁道部《新建铁路工程测量规范》，它是根据山岭隧道贯通误差测量的实际统计资料计算出来的。该指标应用在主要采用盾构和喷锚构筑法进行隧道施工的地下铁道中，广泛应用于城市地铁，是否科学值得商榷。一般认为地下铁道贯通测量误差应根据设计所给定的限界裕量（安全空隙）和隧道结构联结处的允许偏差两个主要因素来确定，当然还要考虑测量仪器设备的精度状况。如设计一般给定的隧道结构限界裕量每侧为100mm，则这100mm的限界裕量中应主要包括施工误差、测量误差、变形误差等。
地铁给定的高程安全裕量比较大，一般为70—100mm，因此根据目前测量仪器和设备状况以及隧道结构的竖向允许偏差，很容易满足贯通误差设计要求，但考虑到地下铁道整体道床铺轨对高程精度的要求，高程贯通测量误差确定为±25mm.同样采用不等精度分配方法，将高程贯通测量误差分配到高程测量的各个环节：
其中：地面高程控制测量中误差±12mm
高程传递测量中误差±8mm
地下高程测量中误差±12mm
则高程贯通测量中误差mh为：
mh=±18.8mm＜±25mm
二、定向测量
在地铁中，采用全站仪、垂准仪和陀螺经纬仪组成的联合作业方法进行竖井定向，该方法摆脱了传统悬吊钢丝的联系三角形法，不仅克服了受城市地铁施工场地狭窄制约，图形强度不易提高，占用井筒时间过长等缺点，而且采用双投点，双定向的方法，大大增加了测量检核条件，又提高了定向精度。在地铁复八线测量中所使用的GAK—1陀螺经纬仪标称精度为一次定向中误差为±20mm″，实际作业时定向边的陀螺方位角和其改正数的测定误差，则定向边陀螺方位角误差可达到±8″。在实际工作中我们又引进GAOS自动陀螺经纬仪定向系统，不仅操作方便，定向成果可靠，提高了定向精度。
当隧道埋深较浅时，则采用导线测量方法和向地下传统坐标和方向，同样布设双导线加强检核和提高精度。当隧道贯通距离较长时，还可采用在隧道上钻孔，通过钻孔投测坐标或测定投测点陀螺方位角的方法提高定向精度。
三、地下铁道GPS控制网测量
早在1990年5月北京地铁复八线就采用GPS进行首级控制测量，控制网由10个点组成，布设成单三角锁形式，该网采用两台WM100单频接收机观测，异环闭合差为1.73ppm—2.89ppm，边长中误差为±2.1mm，点位中误差为±3.5mm.
1994年由于城市建设的影响，原有GPS控制点有的被破坏，有的发生变形，需要对原控制网进行扩充，并对原控制点的稳定性进行评价。为此，在原GPS控制网的基础上进行扩充，新网共选设了13个点，其中3个点为一等点，7个点为旧点，新增6个点。
考虑到地铁测量误差分配到GPS测量的误差精度要求（相邻点位中误差小于±10mm），为加强控制网整体强度，1994年采用一次布设，两级观测、整体平差的原则设计和布设GPS网.一级网由两个重叠的大地四边形组成，二级网为一级网下加密的三角锁。
四、断面测量
在地铁隧道中断面形式多样（包括矩形、直墙拱形、椭圆形、传统形、圆形、变截面6种），一般要求直线段每12米，曲线段每6米测量一个断面，并根据隧道不同的断面形状，在断面上选择与行车密切相关的位置测定其与线路中线的距离。过去很多单位采用人工直接丈量的方法，精度低，速度慢，工作非常繁重。随着测量仪器和测量技术的发展，断面测量仪面世后，断面测量工作有了新的突破，但该仪器不能实行一站多断面测量，而且价格昂贵，很多单位无经济能力问津。
通过几年来的实践和应用，采用全站仪、数据采集器、计算机和觇牌组成断面测量系统进行断