許鋒 馬俊成 董波 靳小輝

【摘? ? 要】：為有效提高軌道交通隧道貫通精度，解決工程建設過程中面臨的精密導線點易破壞、使用不便、控制網(wǎng)復測坐標選取等問題，在總結軌道交通測量經(jīng)驗基礎上，提出軌道交通精密導線選點及建網(wǎng)要點。實踐證明，通過創(chuàng)新選點方法，采用野外踏勘和圖上設計相結合的工作模式，優(yōu)先考慮重點工程部位導線點選取，重點關注銜接區(qū)域測量，加強控制網(wǎng)的維護等措施，能夠較好地解決目前精密導線網(wǎng)建網(wǎng)過程中所面臨的問題。

【關鍵詞】：軌道交通；控制網(wǎng)；精密導線

【中圖分類號】：U212.2【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）01-11-05

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.004

Key Points of Precision Traversing Network Construction for

Urban Rail Transit Engineering

XU Feng1， MA Juncheng1， DONG Bo2， JIN Xiaohui3

（1.China Railway Liuyuan Group Co. Ltd. ， Tianjin 300308， China； 2. Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co. Ltd. ，

Xian 710068， China； 3. China Construction Fifth Engineering Division Co. Ltd.， Changsha 410004， China）

【Abstract】：In order to effectively improve the penetration accuracy of rail transit tunnels， solve the problems faced in the process of engineering construction， such as the easy destruction of precision traverse points， inconvenience in use， and selection difficult of the retest coordinates of the control network. this paper puts forward the selection of precise traversing and the key points for network construction of rail transit on the basis of summarizing the survey experience. The practice has proved that the problems faced in the construction of precision guide network can be better solved by innovative point selection method， adopting the working mode of combining field survey and design， giving priority to the selection of traverse points in key engineering positions， focusing on the measurement of the connection area， strengthening the maintenance of the control network and other measures.

【Key words】：rail transit； control network； precise traversing

相比一般房屋建筑、道路工程，城市軌道交通工程具有工法復雜、建設工期長、測量精度要求高等特點，沿線路布設的精密導線網(wǎng)是軌道交通整條線路順利貫通的重要保障和基礎。精密導線網(wǎng)由一個個精密導線點構成，精密導線點的布設位置直接決定后續(xù)施工使用的便捷性和網(wǎng)形強度，繼而影響車站施工、隧道貫通、設備安裝的精度。

眾多學者對軌道交通精密導線控制網(wǎng)布設及測量內(nèi)容進行了研究。付晨等[1]通過對兩期導線復測成果進行對比，對控制點的使用和更新提出合理建議。汪博等[2]分析了全國地鐵建設的新趨勢和面臨的新問題，提出了地面控制網(wǎng)建網(wǎng)策略。狄鋼等[3]總結了精密導線測量及數(shù)據(jù)處理的各項保證措施，為精密導線控制網(wǎng)的建立提供一定的參考。在全國新一輪地鐵建設浪潮中，如何科學的開展精密導線控制網(wǎng)布設和測量成為了地鐵測量工作者關注重點和研究難點。本文對軌道交通建設趨勢及精密導線點布設現(xiàn)狀進行分析、總結，從導線點選點及埋設、控制網(wǎng)測量、復測及維護、數(shù)據(jù)更新等方面提出了控制網(wǎng)建網(wǎng)的技術要點。

1 精密導線布設現(xiàn)狀

1.1 軌道交通建設趨勢

1）線路長度越來越長：一條軌道交通線路往往分幾期建設，隨著線路長度的增加，控制網(wǎng)建網(wǎng)難度逐漸增大。

2）換乘節(jié)點越來越多：隨著城市軌道交通線網(wǎng)的建設，不同線路間換乘越來越多，控制網(wǎng)銜接區(qū)測量及控制點坐標成果的選取越來越系統(tǒng)和重要。

3）建設條件越來越復雜：隨著城市建設的飛速發(fā)展，特別是在城市中心或老城區(qū)，制約地鐵施工的條件越來越多，地鐵建設難度越來越大。

4）線路跨城市建設：隨著都市圈的興起，城市之間聯(lián)系更加密切，越來越多線路跨城市建設，解決不同城市之間的坐標轉換問題越來越迫切。

1.2 導線點位布設現(xiàn)狀

1）點位埋設條件差：很多地段線路沿線沒有合適的地面建筑物或是存在大片農(nóng)田、草地、樹林等，現(xiàn)場沒有合適的位置埋設精密導線點；地鐵修建多年，運營中的線路較多，已有地鐵區(qū)域居民對地鐵的渴望度下降，很多居民不愿意配合地鐵施工，導致很多最優(yōu)點位無法按計劃埋設。

2）點位難以傳遞：布設于地面、住宅樓頂?shù)膶Ь€點位大部分具有網(wǎng)形難以拓展、點位保護困難、使用局限性大等問題。

3）點位不易保存：精密導線點極易因地鐵基坑開挖、盾構掘進、周邊施工影響被破壞或發(fā)生變形；同時精密導線點布設在地面上，測量視線極易被車輛、樹枝或新建建筑物遮擋，后續(xù)點位的保護及維護工作存在較大隱患。

2 導線建網(wǎng)要點

2.1 基本要求

1）附合導線邊數(shù)一般不多于12條，相鄰邊長比不宜＜1/2，最短邊長不宜＜100 m。精密導線宜布設為結點網(wǎng)，網(wǎng)間角度數(shù)不應超過8個[4]。

2）地面精密導線點應選在施工變形影響以外的穩(wěn)定區(qū)域，同時應避開地下構筑物、電力管廊、地下管線、強電磁場設施等。

3）建（構）筑物頂上的導線點應埋設在其主體結構上，降低因建筑物變形導致點位被破壞的風險。

4）相鄰點之間的垂直角不應＞30°，相鄰點之間均通視良好，視線上無樹枝、電塔、電線等障礙物遮擋及煙囪、散熱塔等散熱體影響。

5）在不同線路交叉位置及同一線路分期建設的工程銜接處測設時，還必須與其他線路的精密導線點進行聯(lián)測。

2.2 建網(wǎng)要點

2.2.1 創(chuàng)新選點方法

優(yōu)先考慮線路重點工程部位精密導線點的布設。在車站、盾構始發(fā)井、中間風井、豎井等重點明挖工程附近增設精密導線點；同時主動避開施工可能影響的范圍。車站及盾構井附近設4～5個精密導線點，可直接為施工測量服務，便于將坐標和方位角傳遞至地下。見圖1。

在暗挖段開挖口附近增設精密導線點，作為地面向地下引測進洞的依據(jù)。見圖2。

該方法可有效避免多級加密布網(wǎng)帶來的測量等級降低問題，提高聯(lián)系測量地面部分起算點的精度，減少隧道貫通誤差，保證隧道貫通質(zhì)量；同時可改善導線網(wǎng)的整體網(wǎng)形強度，提高重點部位控制網(wǎng)的可靠性。

2.2.2 野外踏勘和圖上設計相結合

在搜集和分析沿線現(xiàn)有城市控制網(wǎng)、軌道交通首級控制網(wǎng)及地質(zhì)條件等資料的基礎上，采用野外踏勘和圖上設計相結合的方法，最終確定出導線點最優(yōu)位置。

導線的布設應盡量沿軌道線路經(jīng)過的實際地形綜合選定，線路整體布設成直伸形狀。布設的導線點沿軌道交通線路附合在GNSS點上， GNSS 起算邊宜與線路方向平行，避免選用垂直布設的GNSS邊影響坐標方位精度。見圖3。

2.2.3 點位避免布設的位置

從長期實踐看，布設于地面及住宅樓的導線點具有網(wǎng)形難以拓展、點位不易保護、點位使用困難等缺點；因此導線點應盡量避免布設在施工影響區(qū)、民房樓頂、道路面、大面積水域附近等。為便于與高等級點聯(lián)測和向外擴展及后續(xù)使用，盡量考慮政府部門、企事業(yè)單位、工廠辦公大樓或其他公共設施上。

2.2.4 銜接工程測量

對銜接工程的GNSS點及精密導線點進行全面摸查，深入了解既有線路GNSS點及精密導線點的情況，結合線路自身特點，合理規(guī)劃布設精密導線點。為確保導線控制網(wǎng)平順，在工程銜接處聯(lián)測2～3個既有精密導線點或GNSS點，消除新線與既有線路工程坐標系統(tǒng)之間的差異。銜接測量方案編制過程中應充分考慮不同線路建設的先后順序及結構銜接特點，綜合分析銜接區(qū)GNSS點坐標選取對銜接區(qū)域內(nèi)其他精密導線點成果的影響[5]。

2.3 點位埋設

點位埋設分樓頂點位和地面點位兩種情況。導線點標志尺寸為?12 mm×60 mm，中心為十字絲且?guī)菁y的不銹鋼標。點位埋設后統(tǒng)一編號，可用紅油漆規(guī)范書寫點名、點號等信息，點號命名方式建議為線路編號（羅馬數(shù)字）+點號（阿拉伯數(shù)字）。

2.3.1 樓頂點位埋設

埋設前先將樓頂埋點的部位清理干凈，用鋼刷或錘子將接觸面鑿毛；然后在鑿好的樓面上放置預制好的模具，規(guī)格為200 mm×200 mm ×100 mm，在模具四周及內(nèi)部釘上射釘，達到固定模具和使標志與樓板牢固連接的目的；最后將現(xiàn)場配好的混凝土澆筑在模具內(nèi)，將測量標志埋入混凝土中，測量標志頂端稍露出混凝土。見圖4。

2.3.2 硬化地面點位埋設

先用電鉆在點位上鉆出一個深45～50 mm的孔，將帶螺紋的標志埋入孔中，用混凝土將標志固定，測量標志頂端稍低于地面。見圖5。

2.3.3 軟土地面點位埋設

采用直接開挖小基坑澆筑混凝土的方式進行，基坑開挖深度應大于軟土深度，測量標志下部焊接鋼筋，以使后期更加穩(wěn)定，混凝土澆筑大致與地面相平，測量標志頂端稍露出混凝土。見圖6。

3 導線網(wǎng)測量

3.1 儀器要求

良好的儀器設備是保證精密導線質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。測量使用的高精度全站儀需在檢定有效期內(nèi)；測量前和測量過程中需要對儀器和配套設施進行常規(guī)校驗，確保儀器性能處于最佳狀態(tài)；測量完成后安排專人對儀器進行管理和保養(yǎng)，防止受潮、起霧、發(fā)霉。

3.2 水平角觀測

水平角觀測主要受儀器、人為、外界環(huán)境等因素綜合影響。測角中誤差對橫向貫通誤差大小起控制作用，為提高測角精度，減小貫通誤差，水平角測量時按六測回進行。見表1。

3.3 邊長測量

邊長測量采用多測回取均值、往返觀測的方法；應選擇大氣條件良好、成像清晰穩(wěn)定的條件進行觀測，避免高溫、大霧、暴雨等惡劣天氣的影響[6]。當白天觀測視線受到行人、車流影響時，建議選擇傍晚到凌晨時段觀測，該時段遮擋少、測量質(zhì)量高。

3.4 三角高程測量

三角高程測量應與邊長測量同時進行，高程起算點一般選在導線的起點、終點和導線網(wǎng)節(jié)點上；觀測前從3個不同方向量取儀器高度、反射鏡高度或覘牌高度，3個方向值滿足要求后取均值作為最終值。測量中可采取對向觀測等措施來削弱大氣垂直折光對高程精度的影響。

3.5 測量質(zhì)量檢查

外業(yè)原始記錄100%進行復核。同時為保證數(shù)據(jù)的準確性，進行導線邊角抽測，抽測比例為原測邊角的10%，邊角抽測應均勻分布在所在線路上。抽測中應使用不低于原網(wǎng)精度的儀器設備。

3.6 數(shù)據(jù)處理及平差

邊長極易受外部環(huán)境的影響，因此在平差計算時必須先進行氣象、棱鏡加乘常數(shù)及高程歸化和高斯投影改正等處理工作。原始數(shù)據(jù)建議采用兩種平差軟件進行整體平差處理，數(shù)據(jù)平差后，應對精密導線的各項精度進行分析，各項限差滿足要求后，精密導線網(wǎng)平差數(shù)據(jù)合格；當精度不滿足要求時，應逐段進行排查，必要時進行補測和重新平差計算。精密導線技術要求：測角中誤差±2.5″、每邊測距中誤差±3 mm、測距相對中誤差1/80 000、全長相對閉合差1/35 000、相鄰點的相對點位中誤差±8 mm、方位角閉合差方位角閉合差±5[n]″（[n]為待測導線個數(shù)）。

4 導線網(wǎng)復測及更新

4.1 導線復測

導線網(wǎng)復測應按原網(wǎng)線路實施，復測的精度不低于原網(wǎng)建網(wǎng)要求。當精密導線點被破壞或被新建建筑物、生長的樹枝遮擋無法通視或在測量過程中不方便使用時，應及時在原點位附近重新選點埋設并進行測量和提供新的平差成果。新選點位應避免與原點位距離過遠，盡量減少新點位啟用對原網(wǎng)形強度的影響。

4.2 導線點維護

導線點在后期使用中需要被妥善保護，每次測量前需對穩(wěn)定性進行檢核。建議在使用期間明確導線點位維護人員、制定點位巡視制度、編制點位維護臺賬等，有問題的點位應及時上報并采取補救措施，確保點位使用期間穩(wěn)定可靠。

4.3 復測成果選擇

導線復測完成后，對原網(wǎng)穩(wěn)定狀況和可靠程度進行評價，確保平面控制網(wǎng)滿足工程建設需要。同時對原測和復測成果進行分析，原測和復測較差超限的點位，需確認成果正確無誤后方可提交最終成果資料。見表2。

4.4 導線測量（復測）工作流程

導線測量（復測）工作流程見圖7。

5 結論及建議

1）采取線路圖紙與現(xiàn)場踏勘相結合的工作模式，優(yōu)先考慮線路重點工程導線點選取的創(chuàng)新選點方法，可以較好滿足后續(xù)工程建設對導線網(wǎng)使用的要求。

2）導線網(wǎng)建網(wǎng)時對不同線路和同線路不同期工程進行銜接測量，減少了因不同線路控制網(wǎng)的系統(tǒng)差異而引起的施工誤差，使在建線路更平順。

3）定期開展導線復測和維護工作，特別是在可能發(fā)生地面沉降的區(qū)域，可適當加密復測頻率。當坐標發(fā)生變化時，需注意不同期復測成果過渡的問題，避免因坐標改變而給施工帶來影響。

參考文獻：

[1]付晨，郭潤志，張新偉，等.北京軌道交通房北線地面控制網(wǎng)復測實施[J].北京測繪，2021，35（6）：805-809.

[2]汪博，王建.城市軌道交通工程控制測量建網(wǎng)策略[J].隧道建設，2012，32（3）：346-349+365.

[3]狄鋼.影響地鐵精密導線網(wǎng)精度的因素及改正措施[J].地理空間信息，2021，19（11）：121-124+6.

[4]GB 50308—2017，城市軌道交通工程測量規(guī)范 [S].

[5]許鋒，孫宇超，許藝騰.地鐵交叉區(qū)域GPS點坐標選取對控制網(wǎng)影響研究[J].鐵道勘察，2018，44（3）：14-17.

[6]張先鋒.地鐵工程測量技術指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

收稿日期：2022-02-28

作者簡介：許鋒（1990 - ）， 男， 工程師， 從事地鐵測量及監(jiān)測工作。