城市轨道交通调线调坡测量中圆隧道横断面测量方法的探讨

蒋勇

(上海市测绘院浦东分院，上海 200129)

城市轨道交通调线调坡测量中圆隧道横断面测量方法的探讨

蒋勇∗

(上海市测绘院浦东分院，上海 200129)

介绍了城市轨道交通在调线调坡测量中圆隧道结构横断面测量的两种不同的方法，并以上海市轨道交通2号线东延伸段工程调线调坡测量为例，对这两种方法进行分析比较。

调线调坡；断面测量；圆隧道；拟合

1 概 述

在城市轨道交通建设中，当交通桥梁、隧道等土建工程基本完成后，往往会发现竣工后的桥梁和隧道中心线稍稍偏离原设计位置，高程与设计值也不完全一致，这主要是由于在土建施工过程中不可避免的受到测量误差、施工误差、管片安装误差以及自身土建结构变形变位等因素的影响，如果出现中心线偏离设计值超过允许范围，不能满足限界(图1单圆隧道建筑限界、设备限界、车辆限界示意图)要求时，必须用调线调坡的方法进行调整，直至满足要求。

图1 单圆隧道限界示意图

在调线调坡测量中，隧道净空横断面测量是整个调线调坡测量中十分重要的一部分，通过隧道净空横断面的测量我们可以计算出隧道在竣工后实际中心线与设计值之间的偏移量，并由此可以得到隧道的建筑限界、设备限界、车辆限界是否满足设计要求，为下序的铺轨工作提供保障。

2 圆隧道净空横断面测量

2.1 横断面测量密度

城市轨道交通圆隧道中直线段每隔管片8环(约为9.6 m)，曲线段每隔管片4环(约为4.8 m)测量一个断面。

除了上述基本密度外，还应在如下的位置加测横断面:线路的起点、线路的终点、曲线五大要素控制桩(直缓点(ZH)、缓圆点(HY)、曲中点(QZ)、圆缓点(YH)、缓直点(HZ))、结构断面突变点、人防隔断门和防淹门、道岔岔心位置等。

2.2 横断面测量精度要求

横断面的方向应该与线路方向(曲线地段为线路的切线方向)垂直，垂直偏差应在±10′以内；测量断面点里程允许误差为±50 mm之内；测量断面点精度允许误差为±10 mm之内。

2.3 横断面测量测点布设

按照设计要求，城市轨道交通圆隧道半径为2.750 m的单圆、双圆隧道中，横断面测量测点位置布设为:设计线路中心处的顶部和底部对应管片上；距离管片底部1.285 m处对应管片上；圆心位置对应管片上；距离管片底部4.335 m处对应管片上。具体如图2所示。

2.4 横断面测量的方法

(1)直接测量法

直接测量法即直接找到设计要求的横断面测量测点位置，采用极坐标的方法测出测点的平面坐标，该方法的难点就是由于现场隧道管片上并没有把要求的测点位置标出，施测时需要逐个量取测点，由于施测的隧道断面密度分布非常密，这种方法效率很低，针对该问题在实际工作中进行了改进创新。根据隧道断面测量的特点，设计了一套隧道横断面测量实用工具，如图3所示。该工具每个红外线发射器固定在有刻度的塔尺上可以上下调节，水平和垂直气泡，确保塔尺垂直和发射的红外线光束水平。固定红外线发射器在1.285 m、2.750 m、4.335 m处，通过红外线发射控制器控制发射红外线光束就可以很快找出测点位置，采用极坐标的方法测出测点的平面坐标。然后根据平面坐标反算出到设计中心线的距离。

图2 圆隧道净空横断面测量测点位置分布(¤为测点)

图3 横断面测量实用工具

(2)空间圆拟合法

空间圆拟合法的原理:空间圆形的物体可以由一个空间的球与一个空间平面相交来描述，我们采用这两步分开进行拟合。

①空间圆球的拟合

7.2.11白粉病①结合冬剪和夏剪，剪除病稍，将其装入塑料袋内在园外深埋。注意防止白粉脱落飞扬。②发芽前喷布3～5波美度石硫合剂或成标(硫磺悬浮液)500～800倍液，花序分离期可选用40%福星8 000倍、10%世高6 000倍、硫磺胶悬浮液200～300倍或甲托800～1 000倍液；5月中下旬发病盛期可喷布三唑酮1 000倍、特普唑2 000倍或其他三唑类治疗剂。

空间圆球公式为:

(3)得到a，b，c，R。

②空间平面的拟合空间平面的方程:

按照最小二乘原理，得到A，B，C。

将两个方程联立就是空间圆的方程式。

然后根据拟合圆心的坐标与设计圆心的坐标偏差得到特征点至设计中心线的距离。

3 工程实例

选取上海市轨道交通二号线东延伸段(张江高科站至金科站区间)调线调坡测量中单圆隧道5个断面，采用上面两种方法分别进行测量，计算特征点至设计中心线的距离，如表1所示。

4 结 论

(1)两种方法得到的特征点至设计中心线的距离均满足调线调坡设计对测量要求的精度。

采用直接法和拟合法得到距离的比较 表1

(2)采用直接法得到的特征点至设计中心线的距离更真实反映出隧道的真实形状。

(3)由于重力的作用，圆隧道形状更加接近于椭圆。参用拟合法可以考虑空间椭圆拟合法。

(4)参用拟合法进行计算时，应使用尽可能多的点进行拟合，保证拟合的精度。

(5)直接法中使用的隧道横断面测量实用工具的红外线发射器可以上下调节，该工具适用于任何半径的隧道调线调坡测量中的横断面测量。

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[2] 林瑾云，徐顺.横断面测量在广州轨道交通工程中的应用[J].基建优化，2007.8，28(4):97～99

[3] 潘国荣，谷川，施贵刚.空间圆形物体检测方法与数据处理[J].大地测量与地球动力学，2007，27(3):28～30

The Methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey in Urban Rail Transit

Jiang Yong
(Pudong Department of Shanghai Municipal Institute of Surveying＆Mapping，Shanghai 200129，China)

The paper first introduces significance of line and slope fine－tuning survey，then separately introduces the methods of Circle Tunnels Cross－section Survey in the Line and Slope Fine－tuning Survey，take the project of the line and slope fine－tuning survey in shanghai No.2 rail transit for example，analyzing and comparing the two methods.

Line and Slope Fine－tuning；Cross－section Survey；Circle Tunnels；Fitting

1672－8262(2011)01－142－03

P258

B

2010—06—10

蒋勇(1972—)，男，助理工程师，主要从事测绘生产和测绘产品检查工作。