淺談地鐵車站施工中的平面控制測量

李江偉

摘要：地面平面控制測量、井上井下聯(lián)系測量、地下平面控制測量及盾構吊出井聯(lián)系測量是引起城市軌道交通工程項目測量貫通誤差的主要來源，本論文以地鐵車站施工中的平面控制測量影響因素以及對策展開科學論述。

關鍵詞：平面控制;測量貫通;誤差;誤差分析

前言：

隨著城市化進程的加快，城市人口的急速膨脹和現(xiàn)代化生活節(jié)奏加快，人們出行次數(shù)增多以及汽車的普及，相應的城市交通量大大增加，修建地鐵已經(jīng)是各大城市基礎建設的必要內(nèi)容。地鐵一等平面控制網(wǎng)布設技術貫穿城市軌道交通建設的整個過程，其施工環(huán)境經(jīng)常處在建筑物密集、地下管線眾多地區(qū);伴隨著城市的迅速發(fā)展也存在地區(qū)不均勻沉降問題，軌道交通控制網(wǎng)精度自身要求較高，由于地鐵施工周期較長和周邊環(huán)境的變化可能影響到點位的穩(wěn)定，使控制點發(fā)生沉降或位移。為避免發(fā)生質(zhì)量問題，必須定期對控制點進行測量，及時掌握其情況，確保整個過程的導線精度和網(wǎng)型長期穩(wěn)定。該論文主要從地鐵二等平面控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案設計和應用徠卡LGO后處理軟件和中海達HGO數(shù)據(jù)處理軟件對二等平面控制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理方法兩個方面進行說明。在最后提交三維無約束平差報告和二維約束平差報告，平差后精度達到了二等平面控制網(wǎng)的精度要求。

1地鐵區(qū)間貫通測量控制主要影響因素

地鐵工程區(qū)間施工往往是要通過已施工好的車站、豎井、盾構井把坐標及方位傳遞到地下，從而將地面和地下控制網(wǎng)統(tǒng)一為同一坐標系統(tǒng)，作為地下導線的起算坐標、起始方位角，依此指導和控制地下區(qū)間隧道開挖并保證正確貫通。因此地鐵區(qū)間施工產(chǎn)生的測量誤差除地面控制點的精度引起外，還包括井上與井下聯(lián)系測量誤差以及區(qū)間隧道施工控制測量誤差。故地面控制測量、井上井下聯(lián)系測量、地下控制測量及盾構吊出井聯(lián)系測量是地鐵施工測量的四個關鍵因素，也是直接影響地鐵貫通精度的關鍵控制點[1]。

2二等GPS網(wǎng)方案設計

二等平面控制網(wǎng)控制點埋設基本要求：在埋設衛(wèi)星定位控制網(wǎng)點時還應注意如下：①控制點埋設時應選擇線路兩側不易被破壞，且地面穩(wěn)固性好的點位，選擇遠離施工變形場地范圍外的地方，有利于埋設點長期保存;②地鐵的沿線樹木較多，為此控制點周圍應視野開闊，通視性要良好，其所架儀器高度角15度范圍內(nèi)，不應有連續(xù)遮擋物;③控制點應遠離無線電發(fā)射裝置和電力高壓線，地鐵的線路附近有高壓輸電線路，在埋設控制點時應注意控制好與高壓線的距離;其間距不應小于50m;（2）儀器以及軟件選擇：a、采用徠卡GS14、GS08接收機;b、LGO是徠卡測量系統(tǒng)的一款商業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件;C、HGO是中海達推出的第二代靜態(tài)解算軟件;（3）網(wǎng)型設計;（4）方案特點：本工程衛(wèi)星定位控制網(wǎng)按地鐵首級控制網(wǎng)的精度進行設計，并對網(wǎng)形進行了優(yōu)化設計，預留了一定的精度儲備，以滿足擴展地鐵精密導線的需要。衛(wèi)星定位控制網(wǎng)采用邊、網(wǎng)混連式的網(wǎng)形結構，保證了一定的重復上站率，增強了網(wǎng)形的圖形強度，并且還需要有足夠的多余測量，同時能夠具備良好的自檢能力。

3外業(yè)觀測

（1）基本要求：測衛(wèi)星數(shù)（顆）≥4;平均重復設站數(shù)（次）≥2;觀測時段長度（min）≥60;數(shù)據(jù)采樣間隔（s）=5;點位幾何圖形強度因子（PDOP）≤6.0（2）記錄觀測手簿。（3）觀測收尾。（4）補測與重測。

4GNSS基線處理：

（1）全部基線處理：a、基線選擇。在缺省情況下，軟件將處理項目中所有可能的基線。b、設置基線處理形式包括：高度角：在觀測條件不太理想的情況下，可以適當增大高度角數(shù)值。低高度角衛(wèi)星的信號容易由于信號遮擋或在對流層中傳播更長的距離而產(chǎn)生更大的噪聲。星歷選擇：因本項目為一等平面控制網(wǎng)，星歷選擇了廣播星歷。均方根誤差是觀測值中噪聲的量度，觀測值解誤差的均方根，一般是越小越好。比率是用于評估最好的方差與次好基線解的關系（僅用于固定解），能以何種程度確定整周固定解的量度[2]。參考因子也是參考方差，是基線處理器將期望誤差估計到了何種程度的量度。c、處理基線。

5地面控制網(wǎng)控制測量的任務：

（1）代表建設單位對施工單位施測的控制網(wǎng)進行驗收，定期進行檢測，一般一條線路在施工開始前檢測一次，以后在適當時候再檢測一次，并對該網(wǎng)做出正式評價。（2）維護施正期間地露的平面、高穩(wěn)控制網(wǎng)的完整性，控制點不被破壞，必要時為方便施工引測加密部分地斷控制點。（3）管理地面控制網(wǎng)測量資料，代表建設單位向施工單位秘監(jiān)理單位提供GPS控制點、導線點、水準點的點位和資料，并簽署交接文件。（4）對施工單位的測量資料及成果提出意見和結論，分析解決地鐵測量中的偶發(fā)問題。

6三維無約束平差：

三維無約束平差采用中海達HGO數(shù)據(jù)處理軟件進行。其步驟為：要根據(jù)GNSS控制網(wǎng)方案設計書、GNSS控制網(wǎng)圖、GNSS接收機數(shù)量，確定獨立基線條數(shù)，并選取全部獨立基線構成閉合圖形，以三維基線向量及其相應方差、協(xié)方差作為其中的測量信息，利用GNSS圖形網(wǎng)一個中間點（規(guī)劃局）作為城市現(xiàn)有WGS-84坐標系的三維坐標作為起算數(shù)據(jù)，在WGS-84坐標系中進行三維無約束平差，并提供WGS-84的三維坐標、平差后的基線及標準差、基線邊長及點位和邊長的精度信息，這些數(shù)據(jù)一部分可以在HGO數(shù)據(jù)處理軟件中進行設置，一部分由HGO數(shù)據(jù)處理軟件平差后輸出的報告提供[3]。

7地面控制測量

控制測量控制點（GPS點及精密導線點）由業(yè)主提供，在施工前須對其進行復測并根據(jù)施工需要進行控制點加密。根據(jù)本標段的工程特點，利用業(yè)主提供的測量控制點，在施工場區(qū)內(nèi)加密布設精密導線網(wǎng)。精密導線點應沿區(qū)間隧道所經(jīng)過的實際地段選定，以業(yè)主交樁的控制網(wǎng)點為基礎加密布設附合導線、閉合導線或結點網(wǎng);為了保證本標段與相鄰標段的貫通銜接，導線測量至少要聯(lián)測到相鄰標段所用的兩個以上控制點。聯(lián)測平差后的控制點成果方可作為后續(xù)測量工作的起算依據(jù)[4]。

8聯(lián)系測量

聯(lián)系測量是連接地上與地下坐標及方位的一項重要工作，其主要方法有：導線定向、聯(lián)系三角形定向、鉆孔投點定向、垂準儀與陀螺全站儀聯(lián)合定向。廣州市軌道交通十三號線施工八標工程聯(lián)系測量采用聯(lián)系三角形定向，為提高地下控制測量精度，每次申報地下導線點要進行3次獨立聯(lián)系測量，若根據(jù)每次聯(lián)系測量數(shù)據(jù)計算出地下起算邊方位角較差超過12″，則從新進行聯(lián)系測量;當?shù)叵缕鹗歼叿轿唤禽^差小于12″，取各次成果的平均值作為后續(xù)測量的起算數(shù)據(jù)[5]。

結束語：

地面控制測量和地下控制測量技術成熟，測量精度比較容易控制;聯(lián)系測量是影響隧道貫通精度的又一個重要環(huán)節(jié)，平面聯(lián)系測量應根據(jù)城市情況、地鐵施工方法、隧道內(nèi)施工環(huán)境等多種因素而選擇合理的方法，才能確保聯(lián)系測量產(chǎn)生的測量誤差滿足規(guī)定要求，從而為地下控制導線提供合格的起算點坐標和定向邊方位。只有使地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量及區(qū)間隧道施工測量緊密的聯(lián)系在一起，采取有效的措施，才能提高測量精度，確保地鐵區(qū)間的精確貫通。

參考文獻：

[1]劉曉華. 城市地鐵施工測量中的若干問題研究[D].西南交通大學，2016.

[2]秦俊，周毫，龔文超.淺談地鐵地面控制測量[J].水利水電施工，2016（05）：102-103+115.

[3]賈王軍.地鐵貫通誤差分配及地面測量誤差控制研究[J].科技資訊，2012（19）：40+42.

[4]呂燦賓.無定向?qū)Ь€在城市地鐵施工測量中的應用及測量精度分析[J].鐵道建筑技術，2018（02）：112-115.

[5]庫勝平，王虎，呂江.測量員APP軟件在地鐵施工測量中的應用[J].云南水力發(fā)電，2017，33（06）：90-94.