地鐵施工中精密工程的控制測量復(fù)測技術(shù)

李振興

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 101300）

1 工程概況

洛陽市牡丹廣場地鐵站位于西苑路牡丹廣場下方，為明挖兩層島式（雙島）車站，地下一層為站廳層及商業(yè)區(qū)，地下二層為站臺層、汽車庫及1、3 號線區(qū)間。車站東端規(guī)劃1、3 號線盾構(gòu)接收井，西端規(guī)劃1 號線盾構(gòu)接收井，商業(yè)小里程端南側(cè)規(guī)劃1 號線變電所，車站北端規(guī)劃3 號線盾構(gòu)接收井。

2 精密工程的控制測量復(fù)測技術(shù)設(shè)計

2.1 精密工程控制網(wǎng)的設(shè)計

按基巖點、埋深水準(zhǔn)點、加密水準(zhǔn)點布設(shè)，各自埋深分別為300～400 m、30～50 m、3～5 m，各點位均安排在線路施工所產(chǎn)生的影響范圍之外，以免在施工擾動作用下而影響使用。

考慮到軌道鋪設(shè)的穩(wěn)定性要求，提高加密水準(zhǔn)點高程的精度，即2 mm/km。對于埋深水準(zhǔn)點上的加密水準(zhǔn)路線，應(yīng)當(dāng)著重考慮最弱點誤差：

式中 m——水準(zhǔn)測量在高差觀測中的誤差，mm/km

L——與水準(zhǔn)路線附和的長度，km

確定數(shù)據(jù)，結(jié)合式（1）展開計算。根據(jù)工程條件，假定埋深水準(zhǔn)點間的路線長度為5～6 km，此時得到的精度計算結(jié)果為0.84～0.92 mm，需要按照國家二等水準(zhǔn)測量的精度檢測，此時能夠有效保證加密最弱點的精度，即優(yōu)于2 mm/km。除此之外，還考慮到各深埋水準(zhǔn)點，按一級水準(zhǔn)測量的標(biāo)準(zhǔn)實測其高程，與此同時完成對基巖水準(zhǔn)點的復(fù)核，保證精度。

結(jié)合上述分析，基巖點按照每30 km 一個的方式布設(shè)，深埋水準(zhǔn)點則調(diào)整為5 km 的間隔。對比分析全線工程量，可以得知基巖點、深埋水準(zhǔn)點的數(shù)量分別為5 個、25 個。按首級GPS網(wǎng)、次級GPS 基礎(chǔ)網(wǎng)、GPS 加密網(wǎng)以及精密導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)精密工程的平面控制網(wǎng)，首級CPS 網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 首級CPS 網(wǎng)結(jié)構(gòu)

觀測墩設(shè)置在基巖點和深埋水準(zhǔn)點上，并形成強制歸心標(biāo)志。各部分的設(shè)置要求以及方法有所差異，為滿足控制網(wǎng)的安全性要求，首級、次級GPS 網(wǎng)為獨立閉合環(huán)。按照1.5～2 km的間隔有序設(shè)置GPS 加密網(wǎng)點，此方式下所需布設(shè)的數(shù)量約為100 個，一方面需要滿足加密布線以及施工的要求，另一方面則提高彼此間的通視水平，以便更為有效地開展工作。

局部可能存在困難地段，為保證GPS 加密網(wǎng)點的應(yīng)用效果，在既有配置方式的基礎(chǔ)上增設(shè)方向輔助點。待加密GPS 網(wǎng)成型后，于該處布設(shè)線路導(dǎo)線，點數(shù)約500 個，平均邊長控制在180～200 m，具體根據(jù)實際情況在該區(qū)間內(nèi)做靈活的調(diào)整，使導(dǎo)線得到有效的使用。布設(shè)點位時充分考慮到便捷性的要求，埋設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與加密GPS 點相同[1]。

2.2 確定地鐵施工中精密工程貫通測量誤差

隧道結(jié)構(gòu)限界裕量為每側(cè)100 mm，其包含多種類型的誤差，如施工期間產(chǎn)生的誤差、測量產(chǎn)生的誤差。施工初期應(yīng)當(dāng)有效控制各部分誤差，支護(hù)鋼格柵安裝允許誤差為±30 mm，此外隧道變形、橫向均要得到控制，否則會由于誤差偏大而影響噴射混凝土的平整度。按照式（2）計算，得到貫通測量誤差允許值M4，其結(jié)果為±88.3 mm。

式中 M——誤差允許范圍，mm

M1——地面控制測量誤差，mm

M2——豎井連續(xù)測量誤差，mm

M3——地下控制導(dǎo)線測量誤差，mm

M4——隧道橫向貫通誤差，mm

依據(jù)上述相關(guān)要求，并綜合考慮業(yè)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的不等精度分配方法，確定后續(xù)的工作思路，以便更為有效地操作。經(jīng)分析，認(rèn)為貫通誤差定義至關(guān)重要，將其視為軌道交通平面測量中不容或缺的流程。此時，要求地面控制測量的誤差在±5 mm，豎井連續(xù)測量誤差±20 mm，隧道橫向貫通誤差±43.8 mm（小于±44.2 mm）。

3 地鐵車站施工測量

3.1 項目工程測量特點

施工測量是反映具體施工精度的關(guān)鍵途徑，也是地鐵工程質(zhì)量控制的主要方法之一。需要準(zhǔn)確定位，在此前提下方可確保前后工點實現(xiàn)平順連接，有利于工序間的緊密銜接。從地鐵工程實際情況來看，基坑深度達(dá)到17 m 以上，存在較多的井下聯(lián)系測量工作，復(fù)雜度較高，因此有效提高施工測量精度勢在必行[2]。

3.2 施工測量控制

3.2.1 接樁與復(fù)測

勘測部門交樁、復(fù)測樁點、客觀匯總結(jié)果，并上報給監(jiān)理單位，以便判斷實際情況。導(dǎo)線網(wǎng)、高程網(wǎng)的精度均達(dá)標(biāo)時（指的是達(dá)到四等導(dǎo)線測量、二等水準(zhǔn)測量的要求），則清晰標(biāo)識測量樁點。

3.2.2 基坑趨近導(dǎo)線控制測量

導(dǎo)線采用的是閉合導(dǎo)線，基坑趨近導(dǎo)線附合在導(dǎo)線點（必須確保其具有足夠高的精度）上；所布設(shè)的各個進(jìn)井點與GPS 點保持良好的通視條件，以便測量工作的順利開展。布設(shè)時基坑趨近導(dǎo)線長度≤350 m，近井點的點位中誤差在±10 mm 內(nèi)，任何一方面的誤差超出要求后，均要采取控制措施。

3.2.3 地面與井下聯(lián)系測量

用鉛垂儀向井下投點；在基坑內(nèi)懸掛鋼尺，利用此方法實現(xiàn)高程聯(lián)系測量，地上、地下同步讀數(shù)，傳遞高程。

3.2.4 高程控制測量

在施工現(xiàn)場適配精密水準(zhǔn)儀和鋼尺，由專業(yè)人員操作，通過對各工具的聯(lián)合應(yīng)用，將地面高程點引至井下；隨后，啟用光電測距儀予以核對，實現(xiàn)井下地面貫通。經(jīng)過檢查后，若高程精密度達(dá)標(biāo)，則在豎井內(nèi)設(shè)至少2 個水準(zhǔn)點，以此為基準(zhǔn)，以便后續(xù)高效開挖掌子面以及施工地鐵工程的相關(guān)結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)位置的準(zhǔn)確性。施工環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)定期復(fù)測水準(zhǔn)點，以免因偏差過大而影響正常施工[3]。

3.2.5 施工放樣測量用極坐標(biāo)法施測，有效開展控制測量工作，具體要點為：

（1）導(dǎo)線建立及控制限差。以設(shè)計交付的測量樁點為依據(jù)，組織地面控制測量，同時對其予以復(fù)測，提高測量樁點所處位置的準(zhǔn)確性。遇到設(shè)計提供樁點與設(shè)計要求存在差異的情況時，則根據(jù)導(dǎo)線點和水準(zhǔn)點的布設(shè)情況做適當(dāng)?shù)募用芴幚恚仨毐ＷC加密點與原有部分的測量等級保持一致，否則反而會影響正常測量。

（2）地下控制導(dǎo)線網(wǎng)建立。經(jīng)井下聯(lián)系測量后，將坐標(biāo)控制點和高程點分別倒入結(jié)構(gòu)底板、中板處。隨工程進(jìn)程的推進(jìn)，需延伸施工導(dǎo)線時，提前檢測該導(dǎo)線前的3 個導(dǎo)線點，保證各部分均無誤。地下導(dǎo)線點設(shè)置為導(dǎo)線鎖的方式，結(jié)合實際情況盡可能創(chuàng)造良好的檢核條件，以提高導(dǎo)線點的精度。

（3）導(dǎo)線復(fù)核。于地面上用鉆機鉆進(jìn)施工，得到合適尺寸、合適數(shù)量的測量孔，用于車站平面控制測量，必要時適當(dāng)增加測量孔點的數(shù)量，以加強復(fù)核。

3.2.6 高程控制網(wǎng)的建立（地面、地下兩部分）

（1）地面高程網(wǎng)的建立。水準(zhǔn)基點的埋設(shè)要穩(wěn)固可靠，不可在施工中出現(xiàn)受損、偏位等異常狀況。按二等水準(zhǔn)測量要求復(fù)核水準(zhǔn)控制點，實測結(jié)果的誤差在許可范圍內(nèi)并且經(jīng)過平差處理后，進(jìn)一步在結(jié)構(gòu)四周測設(shè)水準(zhǔn)基點，其作用在于給高程控制及變形觀測提供基準(zhǔn)，以便準(zhǔn)確掌握高程、變形兩個方面的具體情況。

（2）地下高程網(wǎng)的建立。高程傳遞測量采用在豎井內(nèi)懸掛鋼尺的方法進(jìn)行。采用長鋼卷尺導(dǎo)入法，以便將高程傳遞至基坑，在此過程中同步完成坐標(biāo)傳遞操作。協(xié)調(diào)好時間，先作趨近水準(zhǔn)，再作基坑高程傳遞，若現(xiàn)場條件允許，也可以采取從洞口向下傳遞高程的方法，其效率較高。

3.2.7 竣工測量

車站結(jié)構(gòu)施工成型后，開始對導(dǎo)線點做嚴(yán)密平差處理；按照規(guī)范，將適量的永久控制點埋設(shè)在底板的指定位置，數(shù)量方面為每條線路設(shè)4 個點，可根據(jù)需求分別埋設(shè)坐標(biāo)點和高程點。此外也可以采取坐標(biāo)點和高程點共用的方法，靈活性較強。在進(jìn)行永久控制點測量時，必須與貫通測量工作同步推進(jìn)，同時嚴(yán)密平差。此外，在車站側(cè)墻未施工部位做已襯砌地段的線路中線的歸化改正，在此過程中各相鄰控制點坐標(biāo)的縱、橫向中誤差均要得到有效的控制，其中縱向為±10 mm，橫向為±5 mm，若超出則及時采取調(diào)整措施。

4 結(jié)語

綜上所述，精密工程的控制測量復(fù)測是地鐵工程中極為重要的工作內(nèi)容，其對于提高工程施工精度、保證地鐵整體穩(wěn)定使用均具有重要作用。通過地鐵精密工程控制網(wǎng)的布設(shè)，明確精密工程貫通測量誤差，同時考慮到控制測量復(fù)測流程，按照規(guī)范有序完成控制測量復(fù)測工作。從實際應(yīng)用效果看，所采取的控制測量復(fù)測技術(shù)應(yīng)用效果較好，具有較高的精度，有利于地鐵施工進(jìn)程的順利推進(jìn)，也有利于保證地鐵工程的施工質(zhì)量，綜合應(yīng)用效果較為良好。