城市轨道交通工程精密导线网建网要点

许锋 马俊成 董波 靳小辉

【摘    要】：为有效提高轨道交通隧道贯通精度，解决工程建设过程中面临的精密导线点易破坏、使用不便、控制网复测坐标选取等问题，在总结轨道交通测量经验基础上，提出轨道交通精密导线选点及建网要点。实践证明，通过创新选点方法，采用野外踏勘和图上设计相结合的工作模式，优先考虑重点工程部位导线点选取，重点关注衔接区域测量，加强控制网的维护等措施，能够较好地解决目前精密导线网建网过程中所面临的问题。

【关键词】：轨道交通；控制网；精密导线

【中图分类号】：U212.2【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）01-11-05

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.004

Key Points of Precision Traversing Network Construction for

Urban Rail Transit Engineering

XU Feng1， MA Juncheng1， DONG Bo2， JIN Xiaohui3

（1.China Railway Liuyuan Group Co. Ltd. ， Tianjin 300308， China； 2. Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co. Ltd. ，

Xian 710068， China； 3. China Construction Fifth Engineering Division Co. Ltd.， Changsha 410004， China）

【Abstract】：In order to effectively improve the penetration accuracy of rail transit tunnels， solve the problems faced in the process of engineering construction， such as the easy destruction of precision traverse points， inconvenience in use， and selection difficult of the retest coordinates of the control network. this paper puts forward the selection of precise traversing and the key points for network construction of rail transit on the basis of summarizing the survey experience. The practice has proved that the problems faced in the construction of precision guide network can be better solved by innovative point selection method， adopting the working mode of combining field survey and design， giving priority to the selection of traverse points in key engineering positions， focusing on the measurement of the connection area， strengthening the maintenance of the control network and other measures.

【Key words】：rail transit； control network； precise traversing

相比一般房屋建筑、道路工程，城市轨道交通工程具有工法复杂、建设工期长、测量精度要求高等特点，沿线路布设的精密导线网是轨道交通整条线路顺利贯通的重要保障和基础。精密导线网由一个个精密导线点构成，精密导线点的布设位置直接决定后续施工使用的便捷性和网形强度，继而影响车站施工、隧道贯通、设备安装的精度。

众多学者对轨道交通精密导线控制网布设及测量内容进行了研究。付晨等[1]通过对两期导线复测成果进行对比，对控制点的使用和更新提出合理建议。汪博等[2]分析了全国地铁建设的新趋势和面临的新问题，提出了地面控制网建网策略。狄钢等[3]总结了精密导线测量及数据处理的各项保证措施，为精密导线控制网的建立提供一定的参考。在全国新一轮地铁建设浪潮中，如何科学的开展精密导线控制网布设和测量成为了地铁测量工作者关注重点和研究难点。本文对轨道交通建设趋势及精密导线点布设現状进行分析、总结，从导线点选点及埋设、控制网测量、复测及维护、数据更新等方面提出了控制网建网的技术要点。

1 精密导线布设现状

1.1 轨道交通建设趋势

1）线路长度越来越长：一条轨道交通线路往往分几期建设，随着线路长度的增加，控制网建网难度逐渐增大。

2）换乘节点越来越多：随着城市轨道交通线网的建设，不同线路间换乘越来越多，控制网衔接区测量及控制点坐标成果的选取越来越系统和重要。

3）建设条件越来越复杂：随着城市建设的飞速发展，特别是在城市中心或老城区，制约地铁施工的条件越来越多，地铁建设难度越来越大。

4）线路跨城市建设：随着都市圈的兴起，城市之间联系更加密切，越来越多线路跨城市建设，解决不同城市之间的坐标转换问题越来越迫切。

1.2 导线点位布设现状

1）点位埋设条件差：很多地段线路沿线没有合适的地面建筑物或是存在大片农田、草地、树林等，现场没有合适的位置埋设精密导线点；地铁修建多年，运营中的线路较多，已有地铁区域居民对地铁的渴望度下降，很多居民不愿意配合地铁施工，导致很多最优点位无法按计划埋设。

2）点位难以传递：布设于地面、住宅楼顶的导线点位大部分具有网形难以拓展、点位保护困难、使用局限性大等问题。

3）点位不易保存：精密导线点极易因地铁基坑开挖、盾构掘进、周边施工影响被破坏或发生变形；同时精密导线点布设在地面上，测量视线极易被车辆、树枝或新建建筑物遮挡，后续点位的保护及维护工作存在较大隐患。

2 导线建网要点

2.1 基本要求

1）附合导线边数一般不多于12条，相邻边长比不宜＜1/2，最短边长不宜＜100 m。精密导线宜布设为结点网，网间角度数不应超过8个[4]。

2）地面精密导线点应选在施工变形影响以外的稳定区域，同时应避开地下构筑物、电力管廊、地下管线、强电磁场设施等。

3）建（构）筑物顶上的导线点应埋设在其主体结构上，降低因建筑物变形导致点位被破坏的风险。

4）相邻点之间的垂直角不应＞30°，相邻点之间均通视良好，视线上无树枝、电塔、电线等障碍物遮挡及烟囱、散热塔等散热体影响。

5）在不同线路交叉位置及同一线路分期建设的工程衔接处测设时，还必须与其他线路的精密导线点进行联测。

2.2 建网要点

2.2.1 创新选点方法

优先考虑线路重点工程部位精密导线点的布设。在车站、盾构始发井、中间风井、竖井等重点明挖工程附近增设精密导线点；同时主动避开施工可能影响的范围。车站及盾构井附近设4～5个精密导线点，可直接为施工测量服务，便于将坐标和方位角传递至地下。见图1。

在暗挖段开挖口附近增设精密导线点，作为地面向地下引测进洞的依据。见图2。

该方法可有效避免多级加密布网带来的测量等级降低问题，提高联系测量地面部分起算点的精度，减少隧道贯通误差，保证隧道贯通质量；同时可改善导线网的整体网形强度，提高重点部位控制网的可靠性。

2.2.2 野外踏勘和图上设计相结合

在搜集和分析沿线现有城市控制网、轨道交通首级控制网及地质条件等资料的基础上，采用野外踏勘和图上设计相结合的方法，最终确定出导线点最优位置。

导线的布设应尽量沿轨道线路经过的实际地形综合选定，线路整体布设成直伸形状。布设的导线点沿轨道交通线路附合在GNSS点上， GNSS 起算边宜与线路方向平行，避免选用垂直布设的GNSS边影响坐标方位精度。见图3。

2.2.3 点位避免布设的位置

从长期实践看，布设于地面及住宅楼的导线点具有网形難以拓展、点位不易保护、点位使用困难等缺点；因此导线点应尽量避免布设在施工影响区、民房楼顶、道路面、大面积水域附近等。为便于与高等级点联测和向外扩展及后续使用，尽量考虑政府部门、企事业单位、工厂办公大楼或其他公共设施上。

2.2.4 衔接工程测量

对衔接工程的GNSS点及精密导线点进行全面摸查，深入了解既有线路GNSS点及精密导线点的情况，结合线路自身特点，合理规划布设精密导线点。为确保导线控制网平顺，在工程衔接处联测2～3个既有精密导线点或GNSS点，消除新线与既有线路工程坐标系统之间的差异。衔接测量方案编制过程中应充分考虑不同线路建设的先后顺序及结构衔接特点，综合分析衔接区GNSS点坐标选取对衔接区域内其他精密导线点成果的影响[5]。

2.3 点位埋设

点位埋设分楼顶点位和地面点位两种情况。导线点标志尺寸为?12 mm×60 mm，中心为十字丝且带螺纹的不锈钢标。点位埋设后统一编号，可用红油漆规范书写点名、点号等信息，点号命名方式建议为线路编号（罗马数字）+点号（阿拉伯数字）。

2.3.1 楼顶点位埋设

埋设前先将楼顶埋点的部位清理干净，用钢刷或锤子将接触面凿毛；然后在凿好的楼面上放置预制好的模具，规格为200 mm×200 mm ×100 mm，在模具四周及内部钉上射钉，达到固定模具和使标志与楼板牢固连接的目的；最后将现场配好的混凝土浇筑在模具内，将测量标志埋入混凝土中，测量标志顶端稍露出混凝土。见图4。

2.3.2 硬化地面点位埋设

先用电钻在点位上钻出一个深45～50 mm的孔，将带螺纹的标志埋入孔中，用混凝土将标志固定，测量标志顶端稍低于地面。见图5。

2.3.3 软土地面点位埋设

采用直接开挖小基坑浇筑混凝土的方式进行，基坑开挖深度应大于软土深度，测量标志下部焊接钢筋，以使后期更加稳定，混凝土浇筑大致与地面相平，测量标志顶端稍露出混凝土。见图6。

3 导线网测量

3.1 仪器要求

良好的仪器设备是保证精密导线质量的重要环节。测量使用的高精度全站仪需在检定有效期内；测量前和测量过程中需要对仪器和配套设施进行常规校验，确保仪器性能处于最佳状态；测量完成后安排专人对仪器进行管理和保养，防止受潮、起雾、发霉。

3.2 水平角观测

水平角观测主要受仪器、人为、外界环境等因素综合影响。测角中误差对横向贯通误差大小起控制作用，为提高测角精度，减小贯通误差，水平角测量时按六测回进行。见表1。

3.3 边长测量

边长测量采用多测回取均值、往返观测的方法；应选择大气条件良好、成像清晰稳定的条件进行观测，避免高温、大雾、暴雨等恶劣天气的影响[6]。当白天观测视线受到行人、车流影响时，建议选择傍晚到凌晨时段观测，该时段遮挡少、测量质量高。

3.4 三角高程测量

三角高程测量应与边长测量同时进行，高程起算点一般选在导线的起点、终点和导线网节点上；观测前从3个不同方向量取仪器高度、反射镜高度或觇牌高度，3个方向值满足要求后取均值作为最终值。测量中可采取对向观测等措施来削弱大气垂直折光对高程精度的影响。

3.5 测量质量检查

外业原始记录100%进行复核。同时为保证数据的准确性，进行导线边角抽测，抽测比例为原测边角的10%，边角抽测应均匀分布在所在线路上。抽测中应使用不低于原网精度的仪器设备。

3.6 数据处理及平差

边长极易受外部环境的影响，因此在平差计算时必须先进行气象、棱镜加乘常数及高程归化和高斯投影改正等处理工作。原始数据建议采用两种平差软件进行整体平差处理，数据平差后，应对精密导线的各项精度进行分析，各项限差满足要求后，精密导线网平差数据合格；当精度不满足要求时，应逐段进行排查，必要时进行补测和重新平差计算。精密导线技术要求：测角中误差±2.5″、每边测距中误差±3 mm、测距相对中误差1/80 000、全长相对闭合差1/35 000、相邻点的相对点位中误差±8 mm、方位角闭合差方位角闭合差±5[n]″（[n]为待测导线个数）。

4 导线网复测及更新

4.1 导线复测

导线网复测应按原网线路实施，复测的精度不低于原网建网要求。当精密导线点被破坏或被新建建筑物、生长的树枝遮挡无法通视或在测量过程中不方便使用时，应及时在原点位附近重新选点埋设并进行测量和提供新的平差成果。新选点位应避免与原点位距离过远，尽量减少新点位启用对原网形强度的影响。

4.2 导线点维护

导线点在后期使用中需要被妥善保护，每次测量前需对稳定性进行检核。建议在使用期间明确导线点位维护人员、制定点位巡视制度、编制点位维护台账等，有问题的点位应及时上报并采取补救措施，确保点位使用期间稳定可靠。

4.3 復测成果选择

导线复测完成后，对原网稳定状况和可靠程度进行评价，确保平面控制网满足工程建设需要。同时对原测和复测成果进行分析，原测和复测较差超限的点位，需确认成果正确无误后方可提交最终成果资料。见表2。

4.4 导线测量（复测）工作流程

导线测量（复测）工作流程见图7。

5 结论及建议

1）采取线路图纸与现场踏勘相结合的工作模式，优先考虑线路重点工程导线点选取的创新选点方法，可以较好满足后续工程建设对导线网使用的要求。

2）导线网建网时对不同线路和同线路不同期工程进行衔接测量，减少了因不同线路控制网的系统差异而引起的施工误差，使在建线路更平顺。

3）定期开展导线复测和维护工作，特别是在可能发生地面沉降的区域，可适当加密复测频率。当坐标发生变化时，需注意不同期复测成果过渡的问题，避免因坐标改变而给施工带来影响。

参考文献：

[1]付晨，郭润志，张新伟，等.北京轨道交通房北线地面控制网复测实施[J].北京测绘，2021，35（6）：805-809.

[2]汪博，王建.城市轨道交通工程控制测量建网策略[J].隧道建设，2012，32（3）：346-349+365.

[3]狄钢.影响地铁精密导线网精度的因素及改正措施[J].地理空间信息，2021，19（11）：121-124+6.

[4]GB 50308—2017，城市轨道交通工程测量规范 [S].

[5]许锋，孙宇超，许艺腾.地铁交叉区域GPS点坐标选取对控制网影响研究[J].铁道勘察，2018，44（3）：14-17.

[6]张先锋.地铁工程测量技术指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

收稿日期：2022-02-28

作者简介：许锋（1990 - ）， 男， 工程师， 从事地铁测量及监测工作。