地铁施工精准测控技术研究

【摘要】本文首先介绍了地铁施工测量的影响因素，分析了控制测量及联系测量，并结合相关实践经验，深入探讨了地铁施工阶段测量控制。

【关键词】地铁施工；精准；测控技术；研究

一、前言

作为地铁施工中的重要技术方法之一，精准测控技术在近期得到了业内的高度关注。该项课题的研究，将会更好地提升精准测控技术的实践水平，从而有效优化地铁施工的整体效果。

二、地铁施工测量的影响因素

地铁施工主要包括地铁车站和地铁区间两部分，常规的测量方法主要有地面控制测量、竖井联系测量和区间隧道施工控制测量三种，这三个控制点通过影响测量的误差，直接制约着地铁贯通的精度，是地铁施工中最为关键的三个因素。地铁车站和明挖区间的施工主要依靠地面控制测量，通过地面控制点实现对车站内各个关键点的放样，同时把控区间控制中线的放置，测量的精度问题由地面控制点的测量误差决定。地铁暗挖区间的施工中最为关键的一步是要统一地面和地下的坐标、方位角和高程，保证地铁工程地面和地下两部分实现良好的衔接和统一。针对此，通常利用竖井、盾构井以及新建好的地铁车站，将地面上有关坐标、方位、高程等的测量信息传递到地下，实现两者坐标系的统一。

三、控制测量

1.地面控制测量

地面控制测量主要是车站结构施工期间平面导线点、高程水准点主控制网完善，维持其可靠、可用；为了施工方便，可根据现场具体情况在车站施工范围加密地面控制点并维持其可靠、可用。

导线控制点布设：点位附近不宜有散热体、测站应尽量避开高压电线等强电磁场的干扰；相邻点间的视线距离障碍物的距离不以受旁折光影响为原则；每个导线点应保证两个以上的后视方向，点位选择应能控制地铁线路和岔道井位置，导线点埋设应避开施工可能影响的范围，导线点应方便使用，利于长期保存；车站地面导线加密点布置成闭合导线网形式，控制区域为整个监测区，点位布置成强制归心标形式，以提高测量质量，具体布设情况将在施工前根据现场条件进行布设。

2.导线控制点

外业按城市轨道交通工程平面控制网的二等网（精密导线网）精度施测，水平角采用全圆测回法观测6测回（测角精度不低于2.5″），往返观测距离各2个测回，单向测距4次并加入气象、仪器加、乘常数改正。水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。精密导线测量的主要技术要求应符合下表中的规定。

四、联系测量

1.将地面的平面坐标系统和高程系统传递到地下，使地上地下能采用同一个坐标系进行的测量工作。联系测量包括平面联系测量与高程联系测量，即定向和导入高程。

2.联系测量的任务是地下全站仪导线起算边的坐标方位角；确定地下全站仪导线起算点的平面坐标；确定地下水准点的高程。

3.地铁工程规定，在任何贯通中误差，横向不超过±50mm，竖向不超过±25mm。

4.联系定向测量主要有一井定向（联系三角形定向）、两井定向、铅垂仪陀螺经纬仪联合定向、导线定向四种方式。其中铅垂仪陀螺经纬仪联合定向和一井定向对场地要求较高，准备工作做起来也相当繁琐，故联系定向测量中很少使用此两种方法。一般采用导线定向和两井定向，用导线定向精度最好且最方便，但是用导线定向受始发井的长度和深度制约，盾构区间施工期间一般很少用，在我们明挖车站施工时，可经常使用此方法控制车站底板、中板的平面施工。

5.联系高程测量主要内容是将地面的高程系统传入井下的高程起算点上。用悬挂钢尺的办法，钢尺需经检定合格，在地面上选好挂钢尺的固定位置系好钢尺，在钢尺的下端挂上钢尺在检定时的标准拉力的重物，井上和井下各安置一台水准仪同时读取在钢尺上的读数。在进行高程传递的过程中每测回均独立观测，测回间应变动仪器高度不小于20cm，每次应观测三测回，三测回得地上和地下的高程之差不大于3mm。三测回测定的高差应加入钢尺的温度和尺长改正。

五、地铁施工阶段测量控制

1.测量误差来源

地铁施工阶段的测量误差通常来自于系统因素和人为因素。

我们知道，在地铁工程施工测量的过程中，需要考虑到地铁工程的特征、施工方案、施工技术、设备安装精度、贯通距离以及测量仪器设备本身的精度等诸多因素。地质环境的变化，施工方法和施工设备的选择，施工过程中与工程结束后轨道的变形，测量工具和测量技术的准确度及可靠性，这些都对测量的误差有一定程度的影响。这些误差是系统误差，只能尽可能地避免而不能消除。

2.控制要点

地铁施工测量过程的控制要点应该集中在带来误差的主要工程流程上，如定向、放样、控制网、竖井联系测量、断面测量、暗挖等。

3.技术应用

传统的测量技术，如经纬仪、投点仪技术等早已广泛应用在地铁工程施工测量中。而随着计算机、卫星、定位、互联网等各个领域先进技术的发展，交叉学科和交叉技术应用于施工测量的方面越来越多。陀螺仪技术、GPS定位技术等新兴技术也大大提高了施工测量的精度。

4.可行措施举例

（一）平面控制网

在工程的施工阶段，要想保证工程进行的安全性和可靠性必须依靠平面控制网的完整。平面控制网分两个等级，一等为卫星定位控制网，二等为精密导线网。当下，平面控制网主要以GPS网和精密导线网为重要架构。这种控制网的基本原理是利用地铁的GPS网得到其与城市的定位网的关系，从而进行定位。搭建网格的过程中，应在每个车站设一个GPS点，每个点有两个以上的通视方向。

（二）地下导线测量

搭建平面控制网首先要搭建地下导线网。在管片顶部的仪器台上建导线点。为了确保仪器的稳定性，仪器采用强制归心，测量人员可在吊篮上观测并与仪器全分离。

（三）竖井联系测量

竖井联系测量通常有两种方式，一是投点仪方法，二是陀螺仪定向法。

投点仪方法的基本原理是利用车站两端竖井，在两个井端各加一个观测台，利用地面导线测量这两个观测台的方位，将井上观测台的坐标投影到井下，投影点的坐标和方位就是地下导线的起始点。本法的工作条件是：井上井下通视条件良好，并且井下可直接通向隧道方向。

（四）断面测量

地铁隧道的断面形式有6种包括：直墙拱形、圆形、传统形、矩形、椭圆形、变截面等。直线段和曲线段的断面测量要求是不一样的，直线段要求每6米、曲线段要求每5米一个。由于地铁隧道的断面形式是多样化的，因此测量时首先在断面上选择行车的常用位置，然后测定该位置与线路中线的距离。常用的断面测量的方法有二种。一种方法是在隧道内的任意位置都可以安置全站仪或战牌，采用这种测量方法，测量仪器不一定在线路中心进行测量。首先确定安置仪器的点与线路的关系。然后通过计算机确定断面里程和议程，从而进行断面测量。另一种是将全站仪和觇牌安置在隧道中线点上，测量仪器在线路中心进行测量。首先，测量置镜点至欲测断面中线点的高程和水平距离，然后就可连续依次测量多个断面测量点水平角和垂直角信息。测量的信息会自动传输到数据采集器之中，并通过计算机运算既可求出待测点与中线距离。

六、结束语

综上所述，加强对地铁施工精准测控技术的研究分析，对于保障地铁施工的顺利进行有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对精准测控技术的重视程度，并注重其在实际应用中的整体性与科学性。

参考文献：

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