城市軌道交通水準(zhǔn)網(wǎng)的測量

吳貴忠

【摘 要】城市軌道交通水準(zhǔn)網(wǎng)不僅是隧道高程貫通的基礎(chǔ)，同時可以為大比例尺地形圖測繪、施工放樣、軌道鋪設(shè)、斷面測量、建設(shè)期間以及運(yùn)營后的結(jié)構(gòu)變形提供監(jiān)測服務(wù)。論文以廈門市軌道交通2號線二期工程為例介紹如何應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀完成水準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測與加密工作。

【Abstract】The urban rail transit level network is not only the foundation of tunnel elevation penetration， but also provides monitoring services for large scale topographic map mapping， construction setting， track laying， section measurement， construction and structural deformation after operation.Taking the second phase project of Xiamen rail transit line 2 as an example， this paper introduces how to use the electronic level instrument to complete the re-testing and encryption of the leveling network.

【關(guān)鍵詞】水準(zhǔn)網(wǎng)；高程控制測量；電子水準(zhǔn)儀

【Keywords】 leveling network； vertical control survey； electronic level

【中圖分類號】U239.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0192-03

1工程概況

廈門市軌道交通2號線二期工程西起天竺山森林公園，東至馬青路與鐘林路交匯處，與2號線一期工程蘆坑站相接。本工區(qū)為土建三標(biāo)3工區(qū)，共包含3站2區(qū)間，工程長度5.69公里，分長庚醫(yī)院站、翁角路站、施工豎井、通風(fēng)斜井、臨時施工豎井、馬青路站六個施工工點(diǎn)。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。

2 水準(zhǔn)網(wǎng)測量基本要求

城市軌道交通工程高程測量依據(jù)現(xiàn)有的《城市軌道交通工程測量規(guī)范》GB 50308-2008。軌道交通地面高程測量應(yīng)采用統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)，與城市高程基準(zhǔn)相一致。城市軌道交通工程水準(zhǔn)網(wǎng)分兩個等級布設(shè)：首級是與城市二等水準(zhǔn)精度一致的軌道一等水準(zhǔn)網(wǎng)；二級是用于加密的軌道二等水準(zhǔn)網(wǎng)。當(dāng)城市的一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)保存完好、水準(zhǔn)點(diǎn)間距小于4km時，可一次布設(shè)城市軌道交通工程二等水準(zhǔn)網(wǎng)而不再分級布設(shè)。水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)沿線路附近布設(shè)成附合線路、閉合線路或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，廈門市軌道交通2號線二期工程水準(zhǔn)網(wǎng)起點(diǎn)聯(lián)測了水準(zhǔn)點(diǎn)“Ⅰ福漳96”（國家一等）、“Ⅰ福漳97”（國家一等）、“GB64”（國家一等）、“XM51”（國家二等）按照附合水準(zhǔn)路線沿線路走向布設(shè)成軌道一等水準(zhǔn)網(wǎng)，附合到水準(zhǔn)點(diǎn)“GB39”（國家二等）進(jìn)行檢核，本工區(qū)采用的測量儀器為0.3mm/KM的天寶DINI全自動電子水準(zhǔn)儀以及配套的條碼式銦瓦標(biāo)尺對標(biāo)段內(nèi)的軌道一等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測與加密。

3 水準(zhǔn)網(wǎng)測量

3.1精度指標(biāo)

依據(jù)《城市軌道交通工程測量規(guī)范》GB 50308-2008，水準(zhǔn)網(wǎng)測量的主要技術(shù)要求按照表1的規(guī)定。

3.2 資料收集與踏勘

地面高程控制網(wǎng)的資料收集與現(xiàn)場踏勘工作可與平面控制網(wǎng)同時進(jìn)行，收集的資料主要有：

業(yè)主已提供的高程控制點(diǎn)點(diǎn)位信息；擬建軌道工程線路的設(shè)計資料，詳細(xì)了解線路的走向，車站、施工豎井、車輛段與停車場的布設(shè)以及與已建線路交叉換乘或銜接的位置，以便初步確定高程控制點(diǎn)的埋設(shè)位置。利用“奧維互動地圖”APP將已知點(diǎn)位數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，能在地圖中清楚的了解每個點(diǎn)位位置信息，為布點(diǎn)提供了很好的信息基礎(chǔ)。

3.3 布網(wǎng)原則

資料收集與現(xiàn)場踏勘完成后，根據(jù)業(yè)主已經(jīng)提供的高程控制點(diǎn)結(jié)合本工區(qū)設(shè)計的線路走向以及每個車站、豎井、斜井及車輛段位置對地面高程控制網(wǎng)進(jìn)行布網(wǎng)設(shè)計，將水準(zhǔn)網(wǎng)沿線路布設(shè)成附合水準(zhǔn)線路，根據(jù)業(yè)主已經(jīng)提供的高程控制點(diǎn)沿線路繼續(xù)加密水準(zhǔn)點(diǎn)以滿足工程施工的需要，加密的水準(zhǔn)高程控制點(diǎn)沿線路統(tǒng)一順序編號，本工區(qū)以ⅡJGDSxx（按照里程順序編號）。

3.4 點(diǎn)位埋設(shè)

軌道高程控制網(wǎng)水準(zhǔn)標(biāo)石分為基巖水準(zhǔn)標(biāo)石、深樁水準(zhǔn)標(biāo)石、混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石和墻上水準(zhǔn)標(biāo)志4種。

3.5 外業(yè)觀測

水準(zhǔn)點(diǎn)埋石結(jié)束后，須經(jīng)過一定的穩(wěn)定期，樁位沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行外業(yè)觀測。

3.5.1 儀器檢查

水準(zhǔn)測量使用的儀器為0.3mm/KM的天寶DINI全自動電子水準(zhǔn)儀以及配套的條碼式銦瓦標(biāo)尺，均在檢定有效期內(nèi)，該條碼尺采用了質(zhì)量為5千克的尺臺作轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承，扶尺時要借助尺撐，使標(biāo)尺上的氣泡居中，標(biāo)尺垂直。每天作業(yè)前對所使用的水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺的圓水準(zhǔn)器進(jìn)行檢查和校正，防止因運(yùn)輸或其他原因致使圓水準(zhǔn)器的正確位置發(fā)生偏離，從而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。在作業(yè)開始的第一周內(nèi)需對水準(zhǔn)儀的i角進(jìn)行檢查，每天1次，水準(zhǔn)儀i角應(yīng)不大于15″。

3.5.2 觀測方法

電子水準(zhǔn)儀在外業(yè)測量前需新建項目并將有關(guān)參數(shù)、限差預(yù)先輸入，根據(jù)業(yè)主已提供的水準(zhǔn)高程控制點(diǎn)等級，本工程按照軌道一等水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行復(fù)測與加密，根據(jù)下表規(guī)定將參數(shù)預(yù)先輸入到儀器中，水準(zhǔn)測量觀測的視線長度、視距差、視線高度應(yīng)符合表2的規(guī)定。

在工作時，水準(zhǔn)測量盡量在水準(zhǔn)點(diǎn)上結(jié)束觀測。如若不能在水準(zhǔn)點(diǎn)上結(jié)束測量工作，一般選擇兩或三個堅穩(wěn)可靠、光滑突出、便于放置標(biāo)尺的固定點(diǎn)，作為間歇點(diǎn)。間歇后進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果符合表3限差要求時才能起測。水準(zhǔn)測量的測站觀測限差應(yīng)符合表3的規(guī)定。

在觀測過程中，一旦以上指標(biāo)超限，電子水準(zhǔn)儀將會提示超限，此時應(yīng)進(jìn)行重測。

水準(zhǔn)測量的觀測方法如下：往測：奇數(shù)站為“后—前—前—后”；偶數(shù)站為“前—后—后—前”；返測：奇數(shù)站為“前—后—后—前”；偶數(shù)站為“后—前—前—后”。

每測段往測和返測的測站數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。由往測轉(zhuǎn)向返測時，兩根標(biāo)尺必須互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。

軌道一等水準(zhǔn)每一測段的往測和返測，宜分別在上午、下午進(jìn)行，也可在夜間觀測。

3.5.3 觀測過程規(guī)定

水準(zhǔn)觀測過程符合下列規(guī)定：

①觀測前，應(yīng)使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時，須用白色測傘遮蔽陽光；遷站時，宜罩以白色儀器罩。

②在連續(xù)各測站上安置水準(zhǔn)儀的三腳架時，應(yīng)使其中兩腳與水準(zhǔn)路線的方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)。

③同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦。為了使前后視距大概相等，可以使用儀器內(nèi)置的距離測量功能，在架置好儀器后先測量測站到后視點(diǎn)的距離，根據(jù)距離指揮前視司尺人員移動使前后視距大約相等。

④水準(zhǔn)觀測應(yīng)在標(biāo)尺分劃成像清晰而穩(wěn)定時進(jìn)行。

下列情況不能進(jìn)行一等水準(zhǔn)觀測：

a日出后與日落前30min內(nèi)；

b太陽中天前后各約2h內(nèi)（可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)和氣象情況，適當(dāng)增減中午間歇時間）；

c標(biāo)尺分劃線的影像跳動而難于照準(zhǔn)時或氣溫突變時；本工區(qū)的水準(zhǔn)線路ⅡGDS53-ⅡGDS51需途經(jīng)長庚醫(yī)院門口的霞飛橋，該橋為鋼結(jié)構(gòu)橋，全橋共一跨，橋長在80m左右，大型車輛經(jīng)過橋面的時候，會產(chǎn)生較大晃動，標(biāo)尺分劃線的影像跳動比較大，橋頭處設(shè)置了紅綠燈，測量過程中應(yīng)該控制在車流量較少時候進(jìn)行觀測，減少儀器晃動產(chǎn)生誤差。

d風(fēng)力太大而使標(biāo)尺與儀器不能穩(wěn)定時。本工程水準(zhǔn)線路需經(jīng)過新陽隧道，該隧道為工業(yè)區(qū)進(jìn)島的主干道，車流量比較大，其中以大型車輛居多，大型車輛在隧道內(nèi)行駛過程中會產(chǎn)生比較大的風(fēng)力，使標(biāo)尺產(chǎn)生較大的晃動，對測量成果產(chǎn)生比較大的影響，綜合考慮，該測段的測量工作盡量避開早晚高峰時段。

3.5.4重測與取舍

①超出表1～表3規(guī)定限差的觀測結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行重測。

②因測站觀測限差超限，本站觀測時發(fā)現(xiàn)的，立即重測；遷站后發(fā)現(xiàn)的，應(yīng)從經(jīng)檢測符合限差的水準(zhǔn)點(diǎn)或間歇點(diǎn)開始重測。

③測段往返測高差不符值超限時，應(yīng)先對可靠性較小的往測或返測進(jìn)行整測段重測。

3.6 數(shù)據(jù)處理

在每天外業(yè)結(jié)束后，應(yīng)對當(dāng)天觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核和驗算，檢查各項指標(biāo)是否符合規(guī)范要求，對超限部分應(yīng)及時提出外業(yè)補(bǔ)測。外業(yè)觀測全部結(jié)束后，計算每一測段往返測不符值以及附合路線和環(huán)線的閉合差，然后計算每千米水準(zhǔn)測量的高差中數(shù)偶然中誤差和全中誤差。水準(zhǔn)網(wǎng)平差應(yīng)以路線長度定權(quán)進(jìn)行整體嚴(yán)密平差，并計算出最弱點(diǎn)高程中誤差和相鄰點(diǎn)的高差中誤差。該自動水準(zhǔn)儀測量數(shù)據(jù)結(jié)果基于同濟(jì)大學(xué)水準(zhǔn)平差軟件“AdjustLevel”進(jìn)行平差。