地铁控制测量精度保证的探讨

地铁控制测量精度保证的探讨

作者：房国栋 施凯

来源：《建筑工程技术与设计》2015年第10期

【摘要】以青岛地铁R3线一工区区间控制测量为实例，介绍了地面控制测量、联系测量和地下控制测量的方法，通过对误差的分析和合理分配，以及有效的方法和高精度仪器来保证隧道的顺利贯通，并针对施工中的几个问题进行了探讨，得出了一些有益的结论仅供广大同行参考。

【关键词】地铁；控制；测量；精度；保证 一、概述

地铁区间隧道矿山法由于其施工方法的特殊性，对施工测量提出了较高的要求。隧道施工控制测量的根本任务就是保证单向掘进隧道的正确贯通与各构筑物的规格符合设计要求，这就需要地上地下具有统一的坐标和高程系统。为了保证地下控制网与地上控制网的准确性，需要采取合理的测量方法和测量仪器，以保证区间隧道的顺利贯通，本文主要介绍平面控制测量的保证方法。

二、区间隧道贯通误差预估设计

本区间主要为矿山法暗挖隧道，共设置竖井4座，区间隧道总长约为3.7公里。根据规范GB 50308-2008要求，区间隧道横向贯通测量中误差不大于±50mm，高程贯通测量中误差不大于±25mm。

基于以上两点，有必要对区间隧道贯通误差进行预估计算，以下针对井冈山路站至嘉年华站区间隧道分段进行平面贯通指标预估计算：

暗挖区间隧道贯通误差主要来自以下几方面的测量工序：地面控制测量中误差、联系测量中误差、地下导线测量中误差：

根据误差理论和实践经验，将以上环节的误差控制分配为：地面控制测量中误差±25mm，联系测量中误差±25mm，地下导线测量中误差±35mm。代入式（1）：

由此，地面控制测量中误差±25mm，联系测量中误差±25mm，地下导线测量中误差±35mm作为分项控制指标完全合理。 （1）地面控制测量中误差估算

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地面控制测量中误差 ，《城市轨道交通工程测量规范》规定相邻点的相对点位中误差不超过±10mm，洞口控制点采用GPS静态测量的方法进行联系测量，点位精度很容易满足不超过±25mm的要求。

（2）联系测量中误差估算

一井定向需独立进行三次，测角中误差为： （3）地下导线测量中误差估算

地下导线随着隧道的掘进而不断延长，导线点也随着隧道掘进而一个个建立起来。在贯通之前为一条支导线，预计在水平方向上的贯通误差，就是预计支导线终点K在贯通面与线路中心线法线x′方向上的误差Mx′k。由导线测角误差引起的K点在x′方向上的误差为： 三、平面控制网测设

平面控制网采用《城市轨道交通工程测量规范》卫星一等控制网的精度要求施测，网型采用边连的方式，采用6台GPS双频接收机分两个时段，每个时段60分钟来进行同步静态观测。

四、联系测量

平面联系测量主要采用定向测量的方法进行施测。 4.1 定向方法

根据本竖井的深度及精度要求，定向测量采用全站仪+悬挂钢丝法组合定向法。下面以2#竖井为例，简述联系测量的方法。 4.2 定向作业流程

①首先选取地面附近的一条起算边进行定向，并通过其他通视点进行方向校核，定向点不少于3个。

③通过悬挂钢丝的方法将坐标从竖井口导线点（A、B）传递到井下点（a、b），再采用导线测量的方法将地面与地下的控制网联成一个完整的导线网。具体示意网图如下： 采用悬挂钢丝法往竖井下投点时，应先在竖井口上架设一支架悬挂钢丝绳（钢丝直径0.3mm），在钢丝上贴上棱镜片，如上图所示；每个点应独立投点3次，投点中误差为±3mm。

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测量A、B点坐标时在钢丝绳底部悬挂一重锤（一般为10kg），并将垂球和钢丝绳底部50cm长浸没在棕油内，防止钢丝绳晃动，保证A、B棱镜片的测量精度。 4.3 定向注意事项

① 地下定向边的方位角测量每次应测三测回，测回间较差应小于20″； ② 隧道内定向边边长应大于60m，视线距离隧道边墙的距离应大于0.5m； ③ 全站仪、悬挂钢丝法组合定向每次定向应在3天内完成；

④ 两条定向边方位角之差的角度值与全站仪实测角度值较差应小于10″； ⑤ 全站仪独立三测回测定钢丝上棱镜贴片的坐标互差应小于3mm。 五、地下控制测量 5.1、地下平面控制网设计

对隧道洞内导线进行设计，主要为保证隧道最终贯通误差能否满足规范要求，同时也为洞内测设中线提供依据。按城市轨道交通工程测量规范规定，对井冈山路站至嘉年华站区间隧道内导线进行设计，洞内导线按隧道二等导线测量精度施测。

1）在洞内埋设两排控制桩点，一排点沿中线四周设立或直接用中线控制点，另一排点沿隧道边墙设立（考虑采用托盘固定在边墙上安置强制对中器，防止破坏）如下图5-1： 2）从隧道掘进起始点开始，直线隧道每掘进100m或曲线隧道每掘进60m时，需布设地下平面控制点，并进行地下平面控制测量。

3）隧道内控制点间平均边长100m左右，曲线隧道控制点间距不小于60m。控制点需避开强光源、热源、淋水等地方，控制点间视线距隧道壁大于0.5m。

4）相邻竖井间或相邻车站间隧道贯通后，地下平面控制点应构成附合导线（网）。 5.2、洞内平面控制网测量外业观测

5.2.1、洞内平面控制网测量外业观测执行的技术要求 5.2.2 洞内平面控制测量外业观测

利用已测导线点引伸测量前，必须先检测判定先前的已知点是否位移。

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检测方法一般按原有导线最前端的相邻三点点位，通过同精度测角检测和测边检测，假如角和边的差值均在精度答应范围内，则可认为原导线点的精度和点位均可信。

如超限，应沿着原导线依次倒退检测边角，直至精度合格为止，检测后的检测角与原测角（观测值）的差值，检测边与原测边（观测值）的差值，应不超过按下式计算的限差： md=±2√m2原+m2检 式中 ： m原-原测角或测边的中误差 m检-检测角或检测边的中误差

检测时所采用的精度，原则上应不低于原测精度。 一般角度检测时的仪器精度及测回数不得低于原测；边长检测时，测距仪精度，测边次数以及附加改正内容应不降低原测要求。 当隧道掘进一定长度，应定期从洞外控制点，检测闭合导线至最前端点，以保证掘进方向的正确性。

导线点每测站的夹角最好大于30°或小于150°。

根据洞内导线网的测距相对中误差、方位角闭合差、导线全长相对闭合差，是否满足规范要求来判定洞内导线网的测量精度能否满足城市轨道交通工程测量导线测量要求。 六、结束语

区间隧道的控制测量是地铁施工测量最关键的一个环节，控制测量成果的准确与否直接关系到后续施工工序的精度，因此必须保证控制测量的每个环节都要在限制误差的范围内，这就需要我们做到一下几点：

1，地面控制测量的误差要在限差之内；这就需要高精度的GPS来配合，同时需要正确的外业操作和准确的内业计算来保证；

2，联系测量的误差要在限差之内；对于地铁的控制测量而言，联系测量是其中最为关键的一个环节，联系测量结果的好坏直接决定整个控制测量成果的成败，因此对于联系测量需要采用高精度的徕卡TS30来配合测量，同时采用联系三角形边角传递的方法进行测量，这是保证精度最关键的一个环节，即保证边和角的传递而不是用坐标传递的方法；

3，地下控制测量的误差在限差之内；对于地下控制测量，一定要保证导线设计合理同时测量精准，对此建议采用交叉导线进行测量，以保证测量的精度和得到校核的效果； 只要以上几点同时满足要求，才能使最后的贯通误差满足要求，才能保证隧道的顺利贯通。

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参考文献

[1]城市轨道交通工程测量规范.中华人民共和国建设部和质量监督检疫总局，2008. [1]城市测量规范.中华人民共和国住房和城乡建设部，2011.

[2]杨雪，王荣.竖井联系测量方法的应用与探讨.测绘技术装备季刊，2009.

[3] 何泽平，熊天君，刘承云.测距仪在竖井高程联系测量中的应用研究[J].测绘通报，2003，7：57-58.

[2] 李青岳.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1984.

[4] 李保会.提高竖井联系测量速度的作业方法[J].西部探矿工程，2006，8：126-127. 作者简介：房国栋（1986—），男，汉族，籍贯：山东潍坊，单位：中交三航局，研究方向：施工测量，隧道施工。