浅谈地铁车站测量方法

刘国卫

0 引言

根据相关的统计,中国的地铁每年在建里程超过200 km。地铁车站的进度对线路施工有直接影响,而测量工作对工程的施工起到很重要的作用。本文结合笔者参建的成都地铁2号线东洪路站,对地铁车站修建测量方法进行探讨,为类似地铁车站提供借鉴。

1 工程概况

成都地铁2号线一期工程,线路为东西走向,西起三环路外侧成灌客运站,东止于绕城高速内侧的经济干部管理学院,线路全长约23 km,设车站20座。

东洪路车站是一座中间车站,车站位于成都市东边的东洪路与陵川路交叉口东侧,车站呈南北走向,车站所处位置现在为一个汽车修配厂和一个起伏较大高差为2.4 m左右的台地,台地上为果树林和菜地。车站为地下2层标准的岛式明挖车站,车站的北端为盾构始发,南端为盾构吊出。车站主体建筑面积6 960 m2,附属建筑面积1 721 m2,岛式站台宽度10 m,从 YCK41+494.35～YCK41+671.15,车站主体全长176.8 m。车站中心里程处顶板设计覆土厚度为3.1 m,车站起点里程处顶板设计覆土厚度为1.7 m,车站终点里程处顶板设计覆土厚度为4 m,车站主体结构标准断面采用两跨箱形框架结构。车站结构横向净跨18.7 m(不含内衬墙厚度),底板采用厚板结构,柱网结合建筑布局条件设置。车站顶板、底板、梁、侧墙的混凝土抗渗等级均为S8,围护结构、顶板、底板、梁、内衬墙内外侧均使用C30混凝土;钢筋混凝土中柱采用C40混凝土。车站主体基坑开挖深度16.57 m,开挖宽度20.7 m,围护结构采用人工挖孔桩+3道钢支撑的支护形式,人工挖孔桩长20.571 m,进入坑底深度为3.5 m,桩间挡土采用挂网喷射混凝土。

2 车站测设实例

根据规范的测量要求,按照附合或者闭合导线(水准)网,在接桩15 d内完成管界内以两站一区间为一单位进行复测并将复测成果报告上报给监理单位审批,同时上报车站的测量方案。

本车站附近的基准点都在居民楼的楼顶或者公路的两侧,复测工作可以选择在夜间车流、人流稀少的情况下进行,相对外界干扰少。

控制测量分为地面控制测量、联系测量、地下控制测量。控制测量需要分别进行平面控制网和高程控制网的复测和加密。

2.1 地面控制测量

1)地面控制测量主要维护施工期间地面的平面、高程主控制网完整,维护其可靠、可用;为了施工方便加密地面控制点(包括地面工程、明挖工程的地面中桩)并维持其可靠、可用。

本车站长度为178.6 m,测量组根据场地布置和进度情况,随时进行地面平面和高程网的加密工作,先后分几次以首级控制网为基准按照精密导线(二等水准测量)的要求布设SF-1～SF-9 9个导线点和SF-1,DTSⅡ001 2个水准点,为车站基坑土方开挖、车站主体围护结构的施工、车站主体的部分施工和其他施工提供细部测量放样保证。地面控制网要根据工程进度进行不定期的复核检查。

2)主要观测方法及精度:

a.每个测站用全圆法进行观测,左右角平均值之和与360°的较差应小于4″,每测站观测6个测回。

b.水平角观测遇到长、短边需要调焦时,盘右长边不调焦,盘左短边调焦;盘左短边不调焦的观测顺序进行观测,宜采用同一方向正倒镜同时观测法,此时一个测回中不同方向可不考虑2C较差的限差。

c.精密导线的边长往返观测各两个测回,每测回间应重新照准目标,每测回应3次读数,往返测两个测回平均较差应小于4 mm。

d.水平角观测一测回内2C较差,Ⅰ级全站仪为9″,Ⅱ级全站仪为13″。同一方向各测回较差,Ⅰ级全站仪为6″,Ⅱ级全站仪为9″。对于测量成果应进行平差计算,合格后方可应用。

e.对于精密导线点宜在9:00～12:00,15:00～18:00进行,其最佳时间是在大气稳定的阴天进行,测量工作开展前需要进行气象、温度等全站仪的常规常数改正,保证测量的精度。

f.精密水准测量的观测方法如下:

作业前应对仪器设备进行常规检查,二等水准测量仪器的 i角不大于20″。往测:奇数站上为:后→前→前→后;偶数站上为:前→后→后→前。返测:奇数站上为:前→后→后→前;偶数站上为:后→前→前→后。

由往测转向返测时,两根标尺必须互换位置,并重新整置仪器,宜在上午或下午进行,也可夜间观测。

精密水准测量观测的技术要求见表1。

表1 水准观测的视线长度、视距差、视线高度的要求 m

2.2 联系测量

东洪路站采用明挖顺筑法施工,开挖深度约16.5 m,车站在施工完第一块底板后、至整个车站长度的1/2处及车站底板结构完工时应进行地下加密控制点,地下水准点的引测,一般在底板上布置三组导线点和2个～3个水准点,作为主体控制和盾构始发的基准方向控制线。

1)导线引测。

根据工程进度和相关的规定,分别在第一块主体底板施工结束后,按照闭合导线或附合导线的测设办法,在底板上分别引测SF-12,SF-13一组点位,由于车站宽度的限值两个点位横向间距很小,须分别单独建网引测并平差;以此类推在车站跨中和最后一块地板施工中分别传递SF-14,SF-15,SF-16,SF-17两组点位。

车站为两层布置,按照此布点方式在中板上可以布设相同的三组点位控制车站主体施工。

东洪路站联系测量从地面向地下采用导线测量的方法进行定向,导线测量垂直角控制应小于30°。导线定向的距离测量必须进行对向观测。具体的导线布网测量方法和地面控制测量基本相同。为了避免对点误差的影响,在基坑顶部左右两侧已经施工的冠梁上,直接使用角钢加工强制对中器两个,传递导线坐标。为减小点位误差对盾构始发等的影响,在实地测量中尽量使用强制对中设备传递坐标。

2)水准引测。

水准点的引测采用钢尺导入的方式,分别由基准点按照二等水准测量的要求引测。

车站平面和高程测量平面挂在支架上,尺的零端垂直于井下,为避免钢尺上下移动对测量结果的影响,井上、井下读取钢尺读数,m,n必须在同一时刻进行,变更仪器高,并将钢尺升高或降低,重新观测一次,同时量取井口和井下的温度。

洞内水准点B的高程可按下式计算:

其中,Δt为钢尺温度改正数,即:

其中,β为钢尺膨胀系数,取0.000 012 5;t平为井上、井下的平均温度;t0为钢尺检定时的系数;L为钢尺尺长改正数;ΔL为含三项对尺长改正。

钢尺的名义长为 L0,检定时在标准拉力(一般为100 N或150 N)、标准温度下测得的实际长度为 L,故用该尺测量时须加入改正数:

钢尺在传递高程时,是将钢尺垂直悬挂应用,故应加入钢尺垂曲改正数:

其中,P为钢尺的总重;H为检定时的拉力。

钢尺由于自重而产生的伸长改正数:

其中,r为钢尺密度,一般取7.85 g/cm3;E为钢尺的弹性模量,一般取 1.96×105MPa。

因此:

如果悬挂的重锤质量与检定时的拉力不同,则须增加由于增重而引起的伸长改正数:

其中,Q为重锤的质量;F为钢尺的横截面面积。

为了做进一步检核,由地面上3个以上水准点将高程传递到洞内的两个水准点上。

2.3 地下控制测量

车站地下控制测量与地面控制测量基本相同。由于车站施工时已经将三组点位由地面引测至车站底板或者中板上,在车站细部施工中和盾构始发及施工中,三组点位可以相互校核并且作为盾构施工的控制依据。

所有的控制测量和定期或不定期进行的复核测量工作需要及时整理测量成果,上报监理,并由业主第三方检测单位检查。

2.4 其他测量

车站测量工作还包括施工放样测量和竣工测量等,我认为只要将基准控制点位按照规范要求布置,也就是将控制测量做好后,细部的测量放样和竣工测量就不应该有很大的问题。

3 结语

测量作为工程施工的眼睛,其重要性不言而喻。测量工作的好与坏,直接影响工程质量和工程进度,能够将一些车站或者类似工程的测量顺序和方法及时总结,以形成教科书式的模式,使任何一名测量人员交流学习后都能按照此模式进行测量,能减少很多不必要的摸索过程,提高测量的效率,值得我们广大测量技术人员在工作中进一步总结经验。展望未来,科技的进步,工作效率的提高,测量工作如何在保质保量的前提下满足施工进度,是我们广大测量技术人员追求的永恒课题。

[1] GB 50308-2008,城市轨道交通工程测量规范[S].

[2] 王文锐,秦建平.公路工程实用测设技术[M].北京:人民交通出版社,2007.