地铁控制测量检测技术方法探讨

方门福

(深圳市勘察研究院有限公司,广东深圳 518026)

地铁控制测量检测技术方法探讨

方门福∗

(深圳市勘察研究院有限公司,广东深圳 518026)

地铁是国际公认的解决大城市交通问题的首选交通工具,由于地铁一般都在建筑密集、地下管网繁多的城市环境中建设,要实现地铁的顺利贯通、满足设计要求,不仅需要承包商测量队严格按要求完成本标段的测量工作,而且需要充分考虑各标段之间的衔接,因此,需要有专业的测绘单位负责全线控制测量的检测和管理。本文结合深圳地铁控制测量检测的实践,提出地铁控制测量检测内容和控制标准,总结了地铁控制测量检测的技术方法包括检测原则、技术路线和作业流程等,给出了检测中的关键技术。

地铁控制测量检测;检测内容;检测标准;技术方法;关键技术

1 引 言

地铁以运量大、快速、准时、节能、环保及安全舒适等特点成为解决大都市交通堵塞问题的首选交通工具,也逐渐成为城市展示经济实力、城市化建设程度以及高新技术应用的重要标志。地铁工程建设采用三维坐标解析法进行设计和施工,施工有严格的限界规定、施工误差裕量小、精度要求高,轨道结构采用维修量较小的整体道床、铺设轨道一次到位、几乎无调整的余地,因此,需要高精度的测绘工作给予保障。

地铁一般都在建筑物稠密和地下管网繁多的城市环境中建设,不仅造价昂贵、技术要求高、施工工艺复杂,建设工期一般都在4年～5年,施工时若干标段同时施工且开工时间、施工方法、结构形式、承包商都有所区别。要实现地铁的顺利贯通、达到设计要求,不仅需要各承包商测量队严格按要求完成本标段的测量工作,而且,必须充分考虑各标段之间的衔接,因此,需要有专业的测绘单位负责全线控制测量的检测和管理。

深圳地铁工程建设从一开始就实行控制测量检测制度,采用业主测量队模式,通过公开招投标择优选择具有甲级资质的专业测绘队伍代表业主对全线的控制测量成果进行全面的检测、维护和管理,先后制定了业主测量队职责、检测实施细则、复核制度等一系列管理规定,建立了深圳地铁控制测量检测机制,保证了地铁控制测量成果的正确性和一致性,为深圳地铁工程的顺利施工起到了积极的保障作用。本文根据深圳地铁控制测量检测的实践,提出地铁控制测量检测的主要内容、控制标准、精度指标、主要技术方法以及涉及的关键技术。

2 检测内容和检测标准

2.1 检测内容

地铁控制测量检测在不同的城市或不同的施工方法会有所差异,总体上主要包括以下工作内容:

(1)地面首级控制测量(包括GPS网、精密导线网、精密水准网)及加密施工控制测量检测;

(2)联系测量检测,并跟踪至适当长度,进行地下精密导线、精密水准的检测;

(3)贯通测量检测;

(4)中线调整测量检测及铺轨控制基标检测;

(5)净空断面和结构横断面测量检测;

(6)设备安装测量检测及施工测量检测;

(7)竣工测量检测;

(8)控制点成果管理及全线统一测量标准的制定等。

2.2 控制目标

(1)地铁控制测量终级目标是保证在任何贯通面上横向贯通中误差不超过±50 mm,竖向贯通中误差不超过±25 mm。

(2)隧道衬砌及车站建筑物不侵入建筑限界;

(3)设备、管线、装修物不侵入规定限界;

(4)测量成果符合相关法律、法规、规程、规范及业主的要求。

2.3 精度指标

按照等精度检测原则并顾及设计要求确定控制测量检测的精度指标。

(1)平面控制网检测应满足表1和表2的要求。

表1 GPS网检测主要技术指标

表2 精密导线检测主要技术指标

(2)地面水准网检测的精度应满足表3的规定。

表3 水准网检测的主要技术指标

(3)施工控制测量及地下控制测量检测应满足精密导线和二等水准测量检测的要求。

2.4 检测限差

(1)地面控制测量检测以中误差的2倍作为限差。

(2)地面施工控制点检测的坐标互差≤±12 mm,高程互差≤±3 mm。

(3)地下控制点检测的坐标互差:近井点附近≤±16 mm、贯通面附近≤±25 mm;地下高程互差≤±5 mm。地上地下导线起始边(基线边)方位角检测的互差≤±12″。

(4)控制基标检测限差:直线段与180°较差≤±8″,距离较差≤±10 mm;曲线段线路横向偏差≤±2 mm,弦长较差≤±5 mm;控制基标高程较差≤±2 mm,相邻控制基标间高差较差≤±2 mm。

2.5 检测时间

(1)地面控制网一般应检测3次:第一次检测应在开工前完成,第二、三次检测一般在施工期间根据业主的要求进行。

(2)施工控制测量、联系测量、隧道贯通测量及地下控制测量等应在土建承包商提交施工控制测量成果后10天内完成检测。

(3)断面测量、铺轨控制基标、设备安装测量、竣工测量等检测一般根据施工进度要求由业主统一协调检测时间。

3 主要技术方法

3.1 检测原则

(1)对原测成果资料进行全面的检查和审核,在此基础上制定切实可行的检测方案。

(2)检测所使用仪器的标称精度应等于或优于原测所用仪器,并经国家认可的测绘仪器检定单位的检定且合格。

(3)检测的技术方法、精度要求、技术指标等均应等于或优于原测,在尽量采用与原测相同的图形结构和路线的同时,适当增加必要的检核条件,如增加与已知点的联测方向、增加测回数等。

(4)检测结果本身应符合相关的规程、规范的要求。

(5)检测成果分析:当检测值与原测值互差小于2倍中误差时,可用原测成果,若大于该值,应认真分析原因,提出成果使用建议。

3.2 技术路线

充分应用测绘新技术、新方法、新工艺及先进的测绘设备,认真审查承包商的测绘资料和成果,用等于或优于原测的仪器和方法进行检测,实现数据采集的自动化和数据处理、分析的自动化,及时编制检测报告和成果发布,地铁控制测量的检测的技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

3.3 工作程序

根据地铁工程建设特点及对测绘服务的需求,控制测量检测的工作程序大致按照施工顺序和实际情况制定如图2所示,实际工作中,部分检测工作可能有交叉,但总体顺序基本没有大的变化。

图2 工程程序示意图

(1)地面控制测量检测在施工开始前进行一次,施工期间进行2次～3次。

(2)实时对土建承包商施测的地面或地下施工控制点进行检测,及时与测量单位、驻地监理及承包商完成控制点交接桩。

(3)根据需求,及时进行联系测量检测及贯通测量检测,保证隧道的正确贯通。

(4)隧道贯通后,进行暗挖隧道贯通测量检测,并根据两端到导线点和高程点,按附合线路对洞内导线合水准进行严密平差。

(5)铺轨结束后,及时进行铺轨控制基标检测。

(6)根据业主要求,完成断面及限界检测。

3.4 作业流程

作业流程是检测实施过程中各工序、工种之间的相互联系及接口的综合反映,是项目管理、工作安排的重要依据,是实施质量管理、重点控制的基础,因此,制定科学、合理、可行的作业流程有助于项目的管理和实施。地铁工程控制测量检测的作业流程如图3所示。

图3 作业流程图

4 关键技术

4.1 GPS技术

GPS技术主要用于地面首级控制网的检测,一般采用GPS静态测量方法完成。技术方案中既要考虑GPS网的图形结构,又必须联测其他线路的控制点,以保证线路间的正确衔接。GPS网检测原则上应采用边连接方式组成全面网,并保证有多余的高等级检查点,同时采用全站仪对网中2个～4个边、角进行检查。

4.2 精密导线测量技术

该技术主要用于检测精密导线网、施工加密控制网以及地下导线点成果,三项检测的技术要求及方法一致。精密导线检测必须联测2个以上GPS点,连测角适当增加测回数。施工加密控制点检测时除保证本标段的成果正确外,还应联测其他标段或单位施测的加密控制点,以保证不同标段施工的顺利衔接。

4.3 精密水准测量技术

地面水准网、加密高程、地下控制高程、贯通测量以及其他高程检测均采用精密水准测量技术完成,除地面水准网中有一等水准测量要求外,其他高程检测的技术要求及方法均执行二等水准测量的相关规定。精密水准测量应采用DS01级(标称精度0.1 mm/km)以上仪器完成。采用精密水准测量技术进行高程检测时,高等级已知水准点应不低于3个。

4.4 联系测量检测方法

联系测量的主要目的是将地面控制点的坐标及高程传递到下面,是地铁控制测量测量中难度最大、要求最高的重点工作内容,其检测工作也是控制测量检测中的重中之重。

联系测量检测应采用优于原测的技术方法完成,“自动陀螺经纬仪、铅垂仪联合定向法”是联系测量检测最有效的方法。联合定向法检测时,铅垂仪投点中误差不大于±3 mm,陀螺方位角定向中误差应小于±8″。自动陀螺经纬仪的标称精度应不低于15″,独立观测3测回,测回间方位角较差应小于20″。

联系测量检测也可采用联系三角形定向法、导线测量法等进行。

4.5 控制基标检测技术

控制基标是地铁铺轨的重要依据,是保证轨道按设计准确就位的关键环节之一,因此,控制基标检测是控制测量检测的重要工作。控制基标检测以“两站一区间”为基本单位,实行“车站不动、区间调整”的控制原则。

由于控制基标调整裕量很小,要求控制基标检测尽量降低测量误差,原则上应采用高精度的仪器(平面用DJ1级全站仪、高程用DS05级水准仪)完成。控制基标检测按精密导线测量和精密水准测量的要求进行。

4.6 数据自动化处理与分析

建立数据自动化处理系统,实现数据处理的及时、准确、自动化,自动计算、比较、分析检测所需的各项成果、限差。检测结果本身应满足相关规范的要求,各项限差应符合规定。检测结果的分析主要包括检测结果的质量、可靠性以及与原测成果的比较等。当两次测量成果的较差较大或超过限差时,应查找原因及解决办法,必要时进行复测或重测。检测工作结束后应按要求编写检测报告:检测方法、检测过程、使用仪器、成果质量及可靠性、与原测结果的对比分析以及成果使用建议。

4.7 成果信息化管理技术

代表甲方制定全线测量统一作业标准,对全线的控制测量成果进行统一管理。全线测量统一标准应根据地铁施工方法、甲方要求等,结合相关的规程、规范制定,其内容包括:作业技术要求,使用仪器等级,作业方法,作业限差,测量成果格式等。地铁工程控制测量成果多、变化大,涉及的时间长,成果管理难度大,因此,需建立地铁工程控制测量成果数据库,实现测绘成果信息化管理。

5 结 语

地铁控制测量成果的正确与否,直接关系到地铁工程能否按设计准确施工、全线准确贯通、主体结构及设备安装准确就位,实现地铁建设的高要求、高标准、高质量。控制测量检测是保证测量成果的正确性、一致性、稳定性以及各施工标段测量成果的顺利衔接的重要工作,也是最终检验地铁施工是否满足设计的关键工序。全面研究和总结地铁控制测量检测的技术方法、工艺流程、关键技术,有助于提高控制测量检测水平,为地铁工程建设提供快速、准确、高效的测绘保障。

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Metro Control Measurement Method Detection Technology

Fang Menfu
(Shenzhen Investigation&Research Institute Co.,Ltd,Shenzhen 518026,China)

Metro is an internationally recognized metropolitan traffic problems to solve technology of choice,because the subway is generally concentrated in the construction,underground pipe network construction of many urban environments,to achieve success through the subway meet the design requirements,not only in strict accordance with requirements of the contractor to complete the survey team's measurements of the bid,and the need to fully consider the interface between each section,therefore,the need for professional surveying and mapping unit is responsible for the detection and management of the full range of control measurements.In this paper,the practice of control measurements to detect the Shenzhen Metro,Metro proposed control measure to detect and control the content standards,summed up the subway control methods include measuring detection techniques to detect the principles,technology and processes,such as the route, given the detection of key technologies.

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2014—03—25

方门福(1963—),男,正高职高级工程师,主要从事测绘生产及技术管理工作。