城市軌道交通調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中圓隧道橫斷面測(cè)量方法的探討

蔣勇

(上海市測(cè)繪院浦東分院，上海 200129)

城市軌道交通調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中圓隧道橫斷面測(cè)量方法的探討

蔣勇?

(上海市測(cè)繪院浦東分院，上海 200129)

介紹了城市軌道交通在調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中圓隧道結(jié)構(gòu)橫斷面測(cè)量的兩種不同的方法，并以上海市軌道交通2號(hào)線東延伸段工程調(diào)線調(diào)坡測(cè)量為例，對(duì)這兩種方法進(jìn)行分析比較。

調(diào)線調(diào)坡；斷面測(cè)量；圓隧道；擬合

1 概 述

在城市軌道交通建設(shè)中，當(dāng)交通橋梁、隧道等土建工程基本完成后，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)竣工后的橋梁和隧道中心線稍稍偏離原設(shè)計(jì)位置，高程與設(shè)計(jì)值也不完全一致，這主要是由于在土建施工過(guò)程中不可避免的受到測(cè)量誤差、施工誤差、管片安裝誤差以及自身土建結(jié)構(gòu)變形變位等因素的影響，如果出現(xiàn)中心線偏離設(shè)計(jì)值超過(guò)允許范圍，不能滿足限界(圖1單圓隧道建筑限界、設(shè)備限界、車(chē)輛限界示意圖)要求時(shí)，必須用調(diào)線調(diào)坡的方法進(jìn)行調(diào)整，直至滿足要求。

圖1 單圓隧道限界示意圖

在調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中，隧道凈空橫斷面測(cè)量是整個(gè)調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中十分重要的一部分，通過(guò)隧道凈空橫斷面的測(cè)量我們可以計(jì)算出隧道在竣工后實(shí)際中心線與設(shè)計(jì)值之間的偏移量，并由此可以得到隧道的建筑限界、設(shè)備限界、車(chē)輛限界是否滿足設(shè)計(jì)要求，為下序的鋪軌工作提供保障。

2 圓隧道凈空橫斷面測(cè)量

2.1 橫斷面測(cè)量密度

城市軌道交通圓隧道中直線段每隔管片8環(huán)(約為9.6 m)，曲線段每隔管片4環(huán)(約為4.8 m)測(cè)量一個(gè)斷面。

除了上述基本密度外，還應(yīng)在如下的位置加測(cè)橫斷面:線路的起點(diǎn)、線路的終點(diǎn)、曲線五大要素控制樁(直緩點(diǎn)(ZH)、緩圓點(diǎn)(HY)、曲中點(diǎn)(QZ)、圓緩點(diǎn)(YH)、緩直點(diǎn)(HZ))、結(jié)構(gòu)斷面突變點(diǎn)、人防隔斷門(mén)和防淹門(mén)、道岔岔心位置等。

2.2 橫斷面測(cè)量精度要求

橫斷面的方向應(yīng)該與線路方向(曲線地段為線路的切線方向)垂直，垂直偏差應(yīng)在±10′以內(nèi)；測(cè)量斷面點(diǎn)里程允許誤差為±50 mm之內(nèi)；測(cè)量斷面點(diǎn)精度允許誤差為±10 mm之內(nèi)。

2.3 橫斷面測(cè)量測(cè)點(diǎn)布設(shè)

按照設(shè)計(jì)要求，城市軌道交通圓隧道半徑為2.750 m的單圓、雙圓隧道中，橫斷面測(cè)量測(cè)點(diǎn)位置布設(shè)為:設(shè)計(jì)線路中心處的頂部和底部對(duì)應(yīng)管片上；距離管片底部1.285 m處對(duì)應(yīng)管片上；圓心位置對(duì)應(yīng)管片上；距離管片底部4.335 m處對(duì)應(yīng)管片上。具體如圖2所示。

2.4 橫斷面測(cè)量的方法

(1)直接測(cè)量法

直接測(cè)量法即直接找到設(shè)計(jì)要求的橫斷面測(cè)量測(cè)點(diǎn)位置，采用極坐標(biāo)的方法測(cè)出測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)，該方法的難點(diǎn)就是由于現(xiàn)場(chǎng)隧道管片上并沒(méi)有把要求的測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)出，施測(cè)時(shí)需要逐個(gè)量取測(cè)點(diǎn)，由于施測(cè)的隧道斷面密度分布非常密，這種方法效率很低，針對(duì)該問(wèn)題在實(shí)際工作中進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新。根據(jù)隧道斷面測(cè)量的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套隧道橫斷面測(cè)量實(shí)用工具，如圖3所示。該工具每個(gè)紅外線發(fā)射器固定在有刻度的塔尺上可以上下調(diào)節(jié)，水平和垂直氣泡，確保塔尺垂直和發(fā)射的紅外線光束水平。固定紅外線發(fā)射器在1.285 m、2.750 m、4.335 m處，通過(guò)紅外線發(fā)射控制器控制發(fā)射紅外線光束就可以很快找出測(cè)點(diǎn)位置，采用極坐標(biāo)的方法測(cè)出測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。然后根據(jù)平面坐標(biāo)反算出到設(shè)計(jì)中心線的距離。

圖2 圓隧道凈空橫斷面測(cè)量測(cè)點(diǎn)位置分布(¤為測(cè)點(diǎn))

圖3 橫斷面測(cè)量實(shí)用工具

(2)空間圓擬合法

空間圓擬合法的原理:空間圓形的物體可以由一個(gè)空間的球與一個(gè)空間平面相交來(lái)描述，我們采用這兩步分開(kāi)進(jìn)行擬合。

①空間圓球的擬合

7.2.11白粉?、俳Y(jié)合冬剪和夏剪，剪除病稍，將其裝入塑料袋內(nèi)在園外深埋。注意防止白粉脫落飛揚(yáng)。②發(fā)芽前噴布3～5波美度石硫合劑或成標(biāo)(硫磺懸浮液)500～800倍液，花序分離期可選用40%福星8 000倍、10%世高6 000倍、硫磺膠懸浮液200～300倍或甲托800～1 000倍液；5月中下旬發(fā)病盛期可噴布三唑酮1 000倍、特普唑2 000倍或其他三唑類治療劑。

空間圓球公式為:

(3)得到a，b，c，R。

②空間平面的擬合空間平面的方程:

按照最小二乘原理，得到A，B，C。

將兩個(gè)方程聯(lián)立就是空間圓的方程式。

然后根據(jù)擬合圓心的坐標(biāo)與設(shè)計(jì)圓心的坐標(biāo)偏差得到特征點(diǎn)至設(shè)計(jì)中心線的距離。

3 工程實(shí)例

選取上海市軌道交通二號(hào)線東延伸段(張江高科站至金科站區(qū)間)調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中單圓隧道5個(gè)斷面，采用上面兩種方法分別進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算特征點(diǎn)至設(shè)計(jì)中心線的距離，如表1所示。

4 結(jié) 論

(1)兩種方法得到的特征點(diǎn)至設(shè)計(jì)中心線的距離均滿足調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)量要求的精度。

采用直接法和擬合法得到距離的比較 表1

(2)采用直接法得到的特征點(diǎn)至設(shè)計(jì)中心線的距離更真實(shí)反映出隧道的真實(shí)形狀。

(3)由于重力的作用，圓隧道形狀更加接近于橢圓。參用擬合法可以考慮空間橢圓擬合法。

(4)參用擬合法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)使用盡可能多的點(diǎn)進(jìn)行擬合，保證擬合的精度。

(5)直接法中使用的隧道橫斷面測(cè)量實(shí)用工具的紅外線發(fā)射器可以上下調(diào)節(jié)，該工具適用于任何半徑的隧道調(diào)線調(diào)坡測(cè)量中的橫斷面測(cè)量。

[1] 孟凡鐵.深圳地鐵調(diào)線調(diào)坡技術(shù)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004(3):54～56

[2] 林瑾云，徐順.橫斷面測(cè)量在廣州軌道交通工程中的應(yīng)用[J].基建優(yōu)化，2007.8，28(4):97～99

[3] 潘國(guó)榮，谷川，施貴剛.空間圓形物體檢測(cè)方法與數(shù)據(jù)處理[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007，27(3):28～30

The Methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey in Urban Rail Transit

Jiang Yong
(Pudong Department of Shanghai Municipal Institute of Surveying＆Mapping，Shanghai 200129，China)

The paper first introduces significance of line and slope fine－tuning survey，then separately introduces the methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey，take the project of the line and slope fine－tuning survey in shanghai No.2 rail transit for example，analyzing and comparing the two methods.

Line and Slope Fine－tuning；Cross－section Survey；Circle Tunnels；Fitting

1672－8262(2011)01－142－03

P258

B

2010—06—10

蔣勇(1972—)，男，助理工程師，主要從事測(cè)繪生產(chǎn)和測(cè)繪產(chǎn)品檢查工作。