浅谈轨道交通第三方竣工测量的实施

刘鹏程

(长沙市规划勘测设计研究院，湖南长沙 410007)

1 引言

发展城市轨道交通是解决大城市低碳出行和实现可持续发展的最有效途径之一，至2013年底，我国已有30多个城市正在进行城市轨道交通建设。城市轨道交通工程是一项线性的系统工程，投资量大、建设工期长、施工难度大、精度要求高、工程环节多、施工标段多，同时也是各地政府部门和建设部门所关注的重点项目。土建施工完后，线路中线调整测量和结构断面测量是项目的关键性工程，是检测和消除前期测量误差、结构施工误差、后期沉降变形等诸多因素影响的现实平、纵断面与施工设计图存在差异的重要手段，是避免轨道施工引起返工和对运营造成诸多影响的有力保证［1～3］，其测量成果的准确性、可靠性需要第三方对施工方的成果进行竣工检测［5］，以保证最终设计出最合适的轨道平、纵断面，确保安全运营。本文以长沙市轨道交通2号线一期工程为例，浅谈轨道交通第三方竣工测量的实施。

长沙市轨道交通2号线一期工程线路全长22.262 km，均为地下线，设站19座，如图1所示。项目于2009年12月开始动工建设，2012年上半年已完成大部分地下隧道的贯通工作(盾构)，即将进入铺轨前的准备工作，受长沙市轨道交通建设集团的委托，长沙市规划勘测设计研究院于2012年6月承担了此项目的第三方竣工测量，其主要内容包括:地下控制网复测、线路中线调整测量和结构断面测量［1］。

2 地下控制网复测

图1 长沙市轨道交通2号线一期工程线路图

为保证第三方竣工测量成果的可靠性和准确性，首先对施工方布设的地下控制网进行复测，复测以地面经检测的四等精密导线点、二等水准点为起算点，通过联系测量将地面已知点成果传递到地下近井点，并对隧道间的控制网进行复测。

2.1 联系测量

联系测量分为平面联系测量和高程联系测量。由于现场条件限制，平面联系测量采用导线直接传递法进行［4］，外业采用徕卡TS30精密全站仪按四等精密导线测量要求对地下近井点进行独立测量两次。为减小对中误差，提高测量精度，外业设站采用强制对中或三联脚架法，边长采用对向观测，同时相邻两点的垂直角小于30°，平面联系测量方式如图2所示。平面联系测量共完成往返导线30条，精度统计如表1所示。

图2 平面联系测量示意图

平面联系测量精度统计表 表1

高程联系测量采用在竖井内悬挂钢尺的方法进行，采用两台TOPCON S 0.5电子水准仪分别在地上和地下对钢尺同时读数，每次独立观测三测回，测回间变动仪器高，三测回测得地上、地下水准点的高差较差小于 3 mm，所测高差数据经温度误差补偿改正、钢尺张力误差补正、因尺带重力而引起的误差补正后，作为最终高差成果，与水准线路统一平差，高程联系测量方式如图3所示。

图3 高程联系测量示意图

2.2 控制网复测

地下平面控制网复测，以通过联系测量后的近井点作为起算点，外业采用索佳精密全站仪NET05按四等精密导线测量要求进行观测，点位直接利用隧道施工方布设的地下平面控制点标石，点间平均边长约为150 m，曲线段约 60 m。图4为地下导线联测示意图。地下平面控制网共完成导线27条，其测量精度统计如表2所示。

图4 地下导线联测示意图

地下平面控制网测量精度统计表 表2

地下二等水准网复测主要对隧道施工方布设的地下高程控制点和线路中线调整测量中布设的线路中心点进行测量，外业采用TOPCON S 0.5电子水准仪及与之配套的铟钢条码水准尺按轨道交通二等水准要求进行单线路往返观测，外业所测高差经正常水准面不平行改正后［6］，与高程联系测量成果一起进行统一平差计算。地下二等水准网复测共完成水准线路23条，其精度统计如表3所示。

地下二等水准网测量精度统计表 表3

3 线路中线调整测量

线路中线调整测量包括设计中线精确放样和联测，设计中线精确放样以复测后的地下平面控制点为起算点，采用索佳精密全站仪NET05按极坐标法进行放样，具体操作步骤如下:

(1)架设全站仪在离放样中线点最近的控制点上，利用小棱镜测量杆测量出初步中线点位，误差控制在 2 mm～3 mm左右，并做好标记;

(2)利用基座和脚架对中初步点位，并整平;再次精确放样，微调基座获取精确点位，并准确标记;

(3)利用冲击钻在精确点位钻一直径 12 mm、深约 70 mm的孔;用刷子清洗干净后，注入适量的植筋胶;

(4)将“十”字测量不锈钢标志放入其中，利用基座对中器微调十字标志至准确位置，误差控制在1 mm左右。

(5)做好保护措施，直至植筋胶凝固硬化。

中线点联测采用索佳精密全站仪NET05按四等精密导线精度进行测量，起算点采用经复测的地下平面控制点，线路中线点高程联测与地下二等水准网测量同时进行。中线点联测共完成导线60条，精度统计如表 4所示，中线点放样中误差为:σx=3.1 mm，σy=3.0 mm，σs=4.3 mm。

中线测量精度统计表 表4

4 结构断面测量

结构断面测量主要是对土建施工单位施测的断面测量资料进行30% ～50%检测，直线段每 18 m检测一个断面，曲线段每 13.5 m检测一个断面，结构变化处、结构变形处、施工误差较大处、车站、岔道等断面按100%检测。结构横断面测量采用直接测量断面中线点至关键点的平距，分两步进行:首先利用中线点，放样出所测断面的中线点，并采用正倒镜方式实测坐标及高程，横向误差控制在 5 mm内，纵向误差控制在10 mm内;然后在断面中线点上架设2″全站仪，采用高程放样模式，放样出关键点位置后，误差控制在5 mm内，然后直接测量平距。结构断面的类型主要分为圆形、矩形、马蹄形隧道，图5为圆形隧道断面测量示意图及现场图。

图5 圆形隧道断面测量示意图及现场图

外业数据经长沙市规划勘测设计研究院开发的断面测量数据处理软件处理后，直接生成符合设计要求的断面测量成果，极大地提高了内业数据处理效率和数据质量。表5为隧道断面测量成果表。

隧道断面测量成果表表5

对施工方提供的8 784个断面进行抽查检测，共计抽查断面(含道岔)4 662个，分23批次与施工方测量数据进行比对统计，统计结果如表6所示，由表可知，测量结果符合设计要求。

横断面测量精度统计表 表6

5 作业难点与解决方案

(1)平面联系测量施测难度大。平面联系测量成果是进行第三方竣工测量的平面基准，也是轨道铺设及设备安装的平面基准，测量精度要求非常高，但车站仅留的小孔径结构孔和较深的埋深等不利因素给外业观测带来很大的影响。若采用传统的联系三角形法和铅垂仪投点法很难满足精度要求，为此，针对实际情况，采用导线直接传递测量的方法，利用徕卡TS30自动测量仪器按三联脚架法进行外业观测，有效减弱了不利因素的影响，提高了测量精度。从各车站往、返测地下定向边方位角之差的统计结果显示，平面联系测量内符合精度高、可靠性强，从地下控制网测量平差结果显示，作为起算数据的平面联系测量成果具有较高的外符合精度。

(2)线路中线调整测量难度大。线路中线调整测量包括高精度实放设计线路中线点和联测，其成果是调线调坡及断面测量的重要基准数据，放样和联测精度要求很高，误差控制在 5 mm之内。为此，采用索佳精密全站仪NET05进行放样和联测，同时在点位放样时，先高精度确定基座棱镜的位置，后通过基座对中器确定实地点位，采用植筋的方法将标志稳固，保证了放样点的精度。

(3)断面测量数据处理难度大。断面测量数据需按要求整理成规定格式的电子表格数据，若按常规人工输入整理方法工作量巨大，出错几率高。为此，针对断面测量内容及成果格式的特点，利用VB软件开发工具，开发了断面测量数据自动提取程序，实现了断面测量数据提取、整理过程的自动化;同时，断面测量数据处理完成后，需要与施工方施测的断面数据进行对比分析和精度统计，为此，利用MATLAB软件具备强大的数据分析、处理功能、编程简单快捷的特点，开发了断面数据分析软件，实现了数据对比分析过程、精度统计的自动化。两个软件的开发、使用，极大地提高了内业处理效率和成果的可靠性。

6 结语

轨道交通第三方竣工测量是一项较复杂的测绘工程，如何在复杂的环境中，保证测绘成果的准确性是工程的难点。本文以长沙市轨道交通2号线第三方竣工测量为实例，论述了导线直接传递平面联系测量的方法、高精度中线放样的方法、断面测量及数据处理的方法在实施中的应用，有效克服了不利因素的影响，取得了非常好的效果，确保了测量精度和数据的可靠性，为轨道交通第三方竣工测量积累了经验，同时也为其他隧道的相关测量提供了借鉴之处。

［1］GB 50308－2008.城市轨道交通工程测量规范［S］.

［2］秦长利.城市轨道交通工程测量［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［3］王荣权.轨道交通工程隧道结构断面测量技术与方法［J］.铁道勘察，2008(1):17～19.

［4］周晓卫，匡志威，刘鹏程等.导线传递法在地铁平面联系测量中的应用［J］.城市勘测，2013，12(6):159～162.

［5］王建.城市轨道交通工程第三方测量检测若干问题探讨［J］.隧道建设，2011，31(5):547～549.

［6］GB/T 12897－2006.国家一、二等水准测量规范［S］.

［7］GB 50026－2007.工程测量规范［S］.