工程測量技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用

邵天海

鄭州信息工程職業(yè)學(xué)院（450121）

1 城市地鐵建設(shè)中的測量技術(shù)

1.1 地下鐵道測量

地下鐵道測量主要分成地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量、細(xì)節(jié)放樣測量、竣工測量、變形測量六個(gè)方面[1-3]:

1）地面控制測量的主要目的是為了確立平面控制網(wǎng)和施工控制網(wǎng)， 建立安全可靠的平面控制點(diǎn)，并制訂施工方案，以此來確保測量的精準(zhǔn)度?？刂泣c(diǎn)是整個(gè)工程的基礎(chǔ)，需要建立在施工井或者接收井的周圍， 并且還需要確保其不受施工的影響，如此才能確?？刂凭取?/p>

2）聯(lián)系測量的主要目的是將地面上的坐標(biāo)、高程傳遞到地下， 讓地面和地下建立一個(gè)幾何聯(lián)系，使用坐標(biāo)的方法明確各個(gè)位置的坐標(biāo)值和方位角，作為地下導(dǎo)線的原始數(shù)據(jù)，其最重要的任務(wù)就是為地下施工測量提供原始數(shù)據(jù)。

3）地下控制測量的主要任務(wù)是控制地下的主導(dǎo)線、主水準(zhǔn)網(wǎng)，明確各個(gè)工程之間的銜接情況并確保隧道之間的通暢。

4）細(xì)部放樣測量是測定各個(gè)細(xì)節(jié)坐標(biāo)和具體位置，對(duì)施工起到導(dǎo)向作用。 在糾偏及裝配式襯砌拼裝等工程開工前，需要進(jìn)行細(xì)部放樣測量作業(yè)。

5）竣工測量是按照貫通后地面導(dǎo)線差調(diào)整成中線后，依照規(guī)定距離及截面綜述所進(jìn)行的測量。

6）變形檢測是對(duì)隧道開挖過程中地上、地下及附近建筑的變形進(jìn)行測量，其目的是為了監(jiān)控周圍情況對(duì)工程的影響。 如果發(fā)現(xiàn)問題，需要及時(shí)地對(duì)問題進(jìn)行處理和糾正，以保證施工的正常進(jìn)行。

1.2 地面控制檢測

地面控制檢測主要包括GPS 控制網(wǎng)檢測、精密導(dǎo)線檢測兩個(gè)方面[4-5]:

1）GPS 控制網(wǎng)檢測。主要是對(duì)地鐵首級(jí)平面控制網(wǎng)進(jìn)行檢測。 按照地鐵方向的網(wǎng)狀圖形，一般設(shè)置在高樓上面、邊長為2 km。 在檢測過程中需要使用3 臺(tái)以上的雙GPS 接收器， 采用靜態(tài)定位的手段，得出正確的結(jié)論。 因?yàn)榈罔F工程的工期比較長，所以需要定期檢測，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)修復(fù)，以確保施工的連續(xù)性。對(duì)工程線路的檢測次數(shù)應(yīng)不小于2 次。

2）精密導(dǎo)線檢測。 由于地鐵工程的施工時(shí)間比較長，在施工期間對(duì)城市的穩(wěn)定性有很大的影響，因此需要加強(qiáng)對(duì)點(diǎn)位的保護(hù)力度，在施工期間，對(duì)其全面檢測需不小于2 次。 檢測過程中需要著重注意引測到附近的高等級(jí)共價(jià)順準(zhǔn)點(diǎn)， 對(duì)出現(xiàn)問題的位置進(jìn)行修復(fù)，以確保工程施工的順利進(jìn)行。

1.3 測量機(jī)器人

機(jī)器人作為一種全新的智能電子設(shè)備， 可以代替人工進(jìn)行必要的、 危險(xiǎn)的測量操作。 測量機(jī)器人不僅具有自動(dòng)搜索、追蹤及識(shí)別等功能，還可以對(duì)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行照射，從而獲取角度、位置、坐標(biāo)等相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精準(zhǔn)程度高、智能性強(qiáng)、自動(dòng)追蹤以及可遙控等優(yōu)點(diǎn)。 在施工過程中使用測量機(jī)器人，不僅可以確保測量信息的準(zhǔn)確性，提高測量效率，還能夠?qū)崿F(xiàn)儀器的集成化管理和信息資源共享。除此之外，使用測量機(jī)器人還能夠有效地在線處理信息，提高施工效率和質(zhì)量，減少因人工測量而造成的誤差。

1.4 數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

工程施工之前，需要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，繪制工程圖是其中的重中之重，是開展準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)，但是傳統(tǒng)的測量技術(shù)并不能完全滿足工程圖繪制工作的全部需要。隨著科技的發(fā)展，信息化處理技術(shù)以及數(shù)字化圖形處理技術(shù)已經(jīng)逐漸地融入到測量工作中，比如電子經(jīng)緯儀等現(xiàn)代化儀器，可以對(duì)采集到的信息進(jìn)行很好的整合，自動(dòng)形成三維測量圖，將檢測人員所需要的信息和數(shù)據(jù)更加直觀地展現(xiàn)出來。

1.5 定向測量

在既往的檢測過程中，都是使用全站儀、垂準(zhǔn)儀以及陀螺經(jīng)緯儀等進(jìn)行豎井定向。隨著科技的發(fā)展，隧道盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，并且采用了定向測量技術(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道挖掘過程中的軸線點(diǎn)偏移問題并及時(shí)加以糾正，保證了隧道挖掘的精準(zhǔn)度。 在地下頂管施工階段，使用定向測量系統(tǒng)能夠有效地解決由于人工原因造成的耗時(shí)、費(fèi)力、精度差等問題，確保工程順利推進(jìn)。

1.6 斷面測量

地鐵檢測使用的是由全站儀、 信息采集器、計(jì)算機(jī)等組成的斷面測量系統(tǒng)。 隨著隧道工程的不斷推進(jìn)，該檢測系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到挖掘斷面輪廓線放樣、全自動(dòng)斷面檢測并分析、噴錨層厚度檢測及隧道中邊樁放樣、變形測量、路面放樣與測定等方面。 該系統(tǒng)可以有效地指導(dǎo)隧道的挖掘工作，從而有效地控制人力成本和物力資源； 可以有效地高速作業(yè)，精準(zhǔn)達(dá)到毫米級(jí)，確保工程的質(zhì)量安全。

2 地鐵工程測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 測量機(jī)器人在地鐵鋪設(shè)施工中的應(yīng)用

在地鐵的施工階段，測量機(jī)器人憑借無線傳輸技術(shù)，可以將測量數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，從而獲得軌道施工的具體方向和位置。 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出適合的鋪設(shè)數(shù)據(jù)并將其傳送給液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度更高的鋪設(shè)控制。 這種多次數(shù)據(jù)比較操作能夠使地鐵的鋪設(shè)更加精確， 從而降低了地鐵施工中的測量成本，避免了安裝不必要的控制放樣線， 使施工更加安全，鋪設(shè)質(zhì)量明顯提升。 相關(guān)研究表明，該種測量方式可以使生產(chǎn)力提高30%，使地鐵的鋪設(shè)高度精確到2 mm、鋪設(shè)位置精確到8 mm。 應(yīng)用測量機(jī)器人既能夠完成更多高精密度的鋪設(shè)測量任務(wù)，也可以對(duì)施工路面進(jìn)行掃描；當(dāng)掃描圓棱鏡、五棱鏡等類型路面的時(shí)候， 可以使用無線遠(yuǎn)程控制儀來測量，能夠得到三維路面圖形，且操作更加便捷[6]。

2.2 測量機(jī)器人在地鐵竣工測量中的應(yīng)用

在地鐵竣工測量中，要求對(duì)地鐵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的測量，包括地鐵平面的位置、高度及線路的位置和高度等。 此外，對(duì)地鐵進(jìn)行遷改時(shí)，也要對(duì)其管線所在位置和埋在地下的深度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。 在竣工后，這些測量結(jié)果是驗(yàn)收工作的重要依據(jù)。 應(yīng)用測量機(jī)器人能夠更準(zhǔn)確地對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，獲得精確度更高的線路位置信息及建筑物尺寸等數(shù)據(jù)，因此，在地鐵施工過程中，為了使地鐵結(jié)構(gòu)和軌道測量結(jié)果更加精確，可以使用聯(lián)測方法測量建筑物的位置和水準(zhǔn)控制。

2.3 測量技術(shù)在地鐵運(yùn)營中的應(yīng)用

地鐵運(yùn)營是一個(gè)長期的過程，需要綜合考慮到地鐵站和隧道的結(jié)構(gòu)以及地鐵軌道的位置和沉降等情況，任何一個(gè)方面出現(xiàn)問題都會(huì)影響地鐵的運(yùn)行安全， 甚至?xí)?duì)地鐵站附近的建筑物產(chǎn)生影響。因此，為了確保地鐵能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，要進(jìn)行持續(xù)、精確的測量，從而設(shè)計(jì)出切實(shí)有效的運(yùn)營方案。 常用的測量儀器主要包括傾斜儀、裂縫儀、GPS等，這些儀器能夠在工程現(xiàn)場對(duì)建筑物進(jìn)行測量并接收測量數(shù)據(jù)。 通常情況下，一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集工作需要同時(shí)使用多臺(tái)測量儀器，并且可以同時(shí)遠(yuǎn)程操作多個(gè)項(xiàng)目， 使數(shù)據(jù)庫的管理更加規(guī)范化，使數(shù)據(jù)分析和檢測結(jié)果的處理更加直觀便捷，從而能夠獲得數(shù)據(jù)的長期變化情況。 這種持續(xù)的測量和分析可以使建筑物的位置和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)更加精確。 此外， 該種測量技術(shù)也可以應(yīng)用于路面掃描工作中。在地鐵的施工階段，既往對(duì)路面掃描的方法主要是直接掃描，目前可使用無線遠(yuǎn)程操作，且能夠同時(shí)操作多個(gè)儀器對(duì)不同的項(xiàng)目和不同的路面進(jìn)行掃描測量，當(dāng)測量結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，有助于人們更好地了解地鐵軌道的變化情況[7-8]。

3 結(jié)語

綜上，在地鐵的施工和運(yùn)營等過程中，為了提高工程質(zhì)量、確保地鐵運(yùn)行安全，要綜合使用各種數(shù)字化測量方法，選用切實(shí)有效的測量手段，從而獲得更精確的地鐵結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而推動(dòng)地鐵施工的有序進(jìn)行。