淺談土建工程測(cè)量的方法及其應(yīng)用

齊巧天

土建工程中地鐵建設(shè)這一細(xì)化被現(xiàn)在的城市越來(lái)越多應(yīng)用于生活交通中。保證地鐵安全順利運(yùn)行的關(guān)鍵是對(duì)地下復(fù)雜情況的正確勘察。新測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)和更適應(yīng)時(shí)代發(fā)展新測(cè)量方法的運(yùn)用讓城市地鐵精度高，施工情況復(fù)雜的難點(diǎn)變得可以被較好的解決。先提供一些工程測(cè)量方法和技術(shù)在地鐵建設(shè)中的實(shí)踐案例以供進(jìn)行研究。

1.土建工程以及工程測(cè)量

（1）什么是土建工程是土木工程和建筑工程的集合。指使用建筑材料和施工設(shè)備完成一切關(guān)于文化，水土有關(guān)的設(shè)計(jì)，建造和維修的生產(chǎn)活動(dòng)和工程技術(shù)。土建工程涉及的領(lǐng)域有：房屋建筑、道路交通、水務(wù)渠務(wù)、防洪工程及城市規(guī)劃等很多領(lǐng)域。即將為大家介紹的地鐵建設(shè)就屬于土建工程中的道路交通范疇。那么接下來(lái)講土建工程要順利進(jìn)行的貫穿線——工程測(cè)量。

（2）工程測(cè)量它是為建設(shè)項(xiàng)目的勘測(cè)規(guī)劃、動(dòng)工安裝、竣工監(jiān)測(cè)以及營(yíng)運(yùn)管理等程序服務(wù)的所有測(cè)繪工作的統(tǒng)稱。它為工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)和圖紙，控制建設(shè)過(guò)程中的整體方向，就好像一首交響樂(lè)的總指揮一樣。工程測(cè)量目前主要應(yīng)用于“三路”工程、橋梁隧道工程、水理工程、建筑、海洋工程、軍事、礦山等的測(cè)量。這里著重以地鐵站建設(shè)方面為例對(duì)工程測(cè)量加以介紹。

2.工程測(cè)量的方法和新技術(shù)

（1）工程測(cè)量的方法工程測(cè)量的方法眾多每個(gè)領(lǐng)域的情況不同不能一概而論。就地鐵而言包括定向測(cè)量，控制網(wǎng)測(cè)量，斷面測(cè)量，軌面基標(biāo)測(cè)量。

（2）工程測(cè)量的新技術(shù)新技術(shù)的推出伴隨著科技的發(fā)展，其實(shí)質(zhì)是采用一些先進(jìn)的電子信息技術(shù)為施工過(guò)程提供更為精準(zhǔn)有效的服務(wù)。主要有一下幾種。1）全球?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)；2）數(shù)字測(cè)量技術(shù)；3）遙感測(cè)量技術(shù)；4）地理信息測(cè)量技術(shù)；5）3s測(cè)量技術(shù)；6）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)。新技術(shù)的出現(xiàn)為復(fù)雜的情況做了更為全面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，對(duì)比，分析，綜合和決策。

3.工程測(cè)量在地鐵中的實(shí)際應(yīng)用案例

（1）定向測(cè)量在北京地鐵復(fù)八線中的應(yīng)用北京地鐵復(fù)八線的中間段全長(zhǎng)12.7千米，東西走向由復(fù)興門至八王墳。其中地上線接近2千米，地底線十千米左右。地下線處地質(zhì)情況復(fù)雜，有多層地下水分布，施工面臨防水的挑戰(zhàn)。這種情況下，進(jìn)行豎井定向采用全站儀、垂準(zhǔn)儀和陀螺經(jīng)緯儀組成的聯(lián)合作業(yè)方法可以提升圖形清晰度，縮短占用井筒時(shí)間。而且采用雙投點(diǎn)-雙定向的方法的好處是對(duì)數(shù)據(jù)的檢核條件進(jìn)行了優(yōu)化，也令測(cè)量定向精度有所提高。測(cè)量中所使用的陀螺經(jīng)緯儀的一次定向中誤差理論值為±20毫米′，實(shí)際作業(yè)時(shí)自動(dòng)校對(duì)其定向邊陀螺方位角誤差可達(dá)到±8′。在工作推進(jìn)中他們引進(jìn)操作簡(jiǎn)便的智能陀螺經(jīng)緯儀定向系統(tǒng)，保證了定向成果的可靠性。

遇到隧道埋深較淺的情況，靈活采用采用導(dǎo)線測(cè)量方法并布設(shè)雙導(dǎo)線；當(dāng)隧道貫通距較長(zhǎng)時(shí)，使用鉆孔投點(diǎn)法。利用鉆孔投測(cè)坐標(biāo)或者選擇測(cè)定投測(cè)點(diǎn)陀螺方位角的方式，其目的都是用于提高定向精確度和加強(qiáng)檢核能力。前面用到的導(dǎo)線測(cè)量法又叫直線導(dǎo)線法。適用于施工場(chǎng)地較開(kāi)闊的車站地下定向，且地上地下通視度較高，并有較大豎井（盾構(gòu)工作井）或預(yù)留孔。它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了，容易掌握。但檢核條件相對(duì)高。后面提及的鉆孔投點(diǎn)法則適用已有一定長(zhǎng)度并且埋深較淺的隧道。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，易上手，占用施工豎井時(shí)間少，對(duì)施工影響較小。缺點(diǎn)是測(cè)量鉆孔較難（具體體現(xiàn)在垂直度高上），鉆孔成本較高，審批程序相對(duì)繁瑣耗時(shí)。實(shí)際工作中可采用強(qiáng)制觀測(cè)墩作為地下導(dǎo)線點(diǎn)，但需要做好保護(hù)鞏工作。

（2）北京地鐵四號(hào)線gps控制網(wǎng)測(cè)量四號(hào)線的建設(shè)難點(diǎn)在于北京南站一段地處交通樞紐，車多客流量大，施工地有限且干擾大。車站周圍建筑物布局集密存在民工互擾問(wèn)題。采用盾構(gòu)就要求施工配合度較高，因此必須加大工程測(cè)量的幅度。為滿足盾構(gòu)施工的需要，要對(duì)已提供的一級(jí)gps控制點(diǎn)、精密導(dǎo)線及精密水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，保證各級(jí)控制點(diǎn)相鄰點(diǎn)的精度分別小于±10mm，±8mm和±8mm（l為線路長(zhǎng)度，以km計(jì)）（精密水準(zhǔn)路線閉合差）作為盾構(gòu)測(cè)量工作的起算依據(jù)。

由于這些點(diǎn)受施工和地面沉降的影響有可能發(fā)生數(shù)據(jù)改變，所以測(cè)量時(shí)和施工中需要先對(duì)地上控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，確?？刂凭W(wǎng)的可靠性。它包涵相應(yīng)精密導(dǎo)線點(diǎn)的檢測(cè)和高程控制點(diǎn)的檢測(cè)等。地面控制網(wǎng)是隧道貫通的依據(jù)，必須加以重視。上述盾構(gòu)數(shù)據(jù)的檢核未來(lái)的替代技術(shù)就是gps-rtk。即在地鐵站周圍地面定點(diǎn)裝入gps接收器，對(duì)載波相位的觀測(cè)量進(jìn)行采集，調(diào)至基準(zhǔn)站電臺(tái)載波上，再由基準(zhǔn)站將信號(hào)發(fā)出。經(jīng)由流動(dòng)站對(duì)gps衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，采集測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)接受基準(zhǔn)站發(fā)射出的信號(hào)，解調(diào)后活的載波相位的觀測(cè)量，最后確定厘米級(jí)精度。這種技術(shù)無(wú)需設(shè)置眾多控制點(diǎn)，且能一次生成電子圖，可搜集歷史數(shù)據(jù)完成快速施工放樣，是十分便利的。

（3）斷面測(cè)量在天津1號(hào)曲線地鐵中的運(yùn)用全線澆鋼筋混凝土箱型地下結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)218米，箱體最寬處28米，結(jié)構(gòu)凈高5.55米，雙軌側(cè)式站臺(tái)，車站起/終點(diǎn)里程分別為k9+385.784和k9+603.500，主站段埋深10.039米，設(shè)出入口4個(gè)，風(fēng)道2座，建筑總面積一萬(wàn)多平方米。全曲線站的鐵道左右軌中線和地下結(jié)構(gòu)中柱縱軸線都由圓曲線和緩和曲線構(gòu)成。三條曲線元素互異即緩和曲線起終點(diǎn)不在同一里程，且圓心各異，半徑不同箱體側(cè)墻均為圓曲線并與同側(cè)軌道中心線同心。由于墻體凹凸形成多種不同半徑圓弧，增加了平面定位放線作業(yè)的難度。在儀器選列上承建標(biāo)準(zhǔn)要求導(dǎo)線精密測(cè)量相對(duì)點(diǎn)位中誤差≤±；8mm；精密水準(zhǔn)測(cè)量區(qū)間≤8mm符合路線閉合差。經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，選擇二級(jí)全站儀、ds1精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制測(cè)量。

（4）沈陽(yáng)地鐵鋪軌基標(biāo)測(cè)量中街站雙層雙跨島式地下車站，車站有效站臺(tái)中心處地面高程50.08米，軌頂覆土厚度8.56米，軌面軌底埋深分別為28.25米和26.49米。東北角車站設(shè)有風(fēng)井，西北角設(shè)有施工豎井，需要時(shí)可以互換功能。共設(shè)東北、西北、西南三出入口，一個(gè)用于緊急疏散的安全通道和直升電梯，并預(yù)留將來(lái)進(jìn)行升級(jí)的換乘通道。沈陽(yáng)地鐵量身制定了鋪軌基標(biāo)測(cè)設(shè)精度和基本方法經(jīng)測(cè)定符合地鐵軌道驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。在控制基標(biāo)的測(cè)設(shè)上分程序完成初測(cè)、串線測(cè)量和調(diào)線測(cè)量。

由于是中轉(zhuǎn)換乘站，因此還特別增設(shè)了道岔鋪軌基標(biāo)的測(cè)設(shè)。對(duì)單開(kāi)和交分道岔，交叉渡線道岔的測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)比對(duì)基標(biāo)圖進(jìn)行。測(cè)設(shè)時(shí)先對(duì)岔心、交點(diǎn)、主線和側(cè)線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)計(jì)，再明確基標(biāo)與中線交點(diǎn)的關(guān)系后采用控制基標(biāo)直接測(cè)設(shè)，最后對(duì)高程的確定使用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法。未來(lái)這些數(shù)據(jù)可以運(yùn)用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)取得。它是利用數(shù)字影像和攝影原理，配合計(jì)算機(jī)技術(shù)，模式識(shí)別，數(shù)字影像處理等技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。運(yùn)用在地籍測(cè)量和大面積地形測(cè)圖中，近年向逐漸數(shù)字化和自動(dòng)化發(fā)展。全數(shù)字系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了影響由3d向4d的轉(zhuǎn)化，為各個(gè)專業(yè)信息系統(tǒng)的建立提供了可靠數(shù)據(jù)。

總論，通過(guò)工程測(cè)量在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用我們可以看出工程測(cè)量對(duì)數(shù)據(jù)和測(cè)量方法要求極高的精確性和可靠性。隨著時(shí)間的推進(jìn)和技術(shù)的不斷演變，越來(lái)越趨向高精度的作業(yè)正被新型技術(shù)和設(shè)備刷新。我們?cè)谶@種帶有綜合智能化的工程測(cè)量規(guī)范下將會(huì)使土建朝著越來(lái)越理想化邁進(jìn)。 [科]