地铁隧道施工联系测量方法探讨

李丞鹏

【摘 要】地铁测量工作是施工建设中不可或缺的一部分，测量在地铁施工建设中的重要性是不言而喻的，测量的精度直接决定了地铁工程质量的优劣。本文就城市地铁施工测量的主要工作内容，对地铁隧道施工联系测量方法做一个简单的分析和探讨。

【关键词】地铁隧道；隧道施工；联系测量

引言：联系测量是地铁隧道施工中常用的一种测量方法，与传统的测量存在一些区别，旨在把地面上的高程和点的位置传递到地下。本文对联系测量的常用方法做一些简单的介绍，对地铁隧道施工的测量会有一定的指导意义，旨在帮助施工企业做好联系测量工作，更好的做好建设地铁工程。

一、地下隧道工程测量规程

联系测量是一项综合测量工作，它是将地面坐标、方位和高程传递到地下隧道，作为地下控制测量起算数据的一组测量工作的统称，是实现地下隧道工程贯通控制的核心与关键。联系测量精度的确定，首先依据《城市轨道交通工程测量规范》。工程建设前应在城市一二等平面和高程控制网的基础上，建立专用平面、高程施工控制网，其与现在城市控制网重合点的坐标及高程较差，应分别不大于50mm和20mm；施工前应对已建成的平面、高程控制网进行复测，建设中应对其进行检测。城市间的轨道交通工程控制测量应满足同一坐标、高程系统，当城市间坐标、高程系统不一致时应进行相应的换算。在隧道贯通前，联系测量、地下平面控制测量和地下高程控制测量，随工程进度应至少独立进行三次，满足限差后应以各次测量的平均值指导隧道贯通。暗、明挖隧道和高架结构横向贯通测量中误差为±50mm，高程贯通测量中误差应为±25mm。

二、隧道工程联系测量方法与实例

依据施工场地环境和测量条件，联系测量可选择联系三角形法、陀螺经纬仪与铅垂仪（钢丝）组合法、导线直接传递法、投点法。

1、联系三角形法

联系三角形法是一种传统方法，在采矿业中广泛应用，适合于井口小且深度大的竖井联系测量。虽然其作业工作量较大，但其精度稳定，因而国内地铁工程中许多单位在使用该法。北京地铁5号线雍和宫盾构试验段盾构始发井采用联系三角形法，悬挂0.5mm钢丝、施挂10kg重锤并浸放在乏油阻尼液中。采用LeicaTC2002全站仪及配套觇板，利用反射片测距（钢尺量边进行校核）。每次独立测量三测回，每测回三次读数，各测回较差小于1mm；地上与地下丈量的钢丝间距较差小于2mm；角度用方向观测法观测六测回，测回间角度较差小于6″。

经计算传递到地下基线边C′—D′的坐标和方位，与其他方法比较为：

2、全站仪、陀螺经纬仪、铅垂仪组合法

全站仪、铅锤仪和陀螺经纬仪联合定向方法，与传统的联系三角形法相比，克服了施工场地狭窄限制图形强度的提高、占用竖井时间过长等缺点，其灵活快捷和多检核等特点更能适应轨道交通工程的环境条件，因此在北京、广州等地广泛应用。北京地铁复～八线区间隧道联系测量，采用Leica2002全站仪+NL1/20万铅垂仪传递坐标，利用GAK1（±20″）+DCCSF定向系统进行联系测量。

施工平面控制测量布置见下图。联系测量以施工竖井为测量单元，A、B点为铅垂仪投测点，Y、Z点分别为至隧道贯通方向的陀螺方位角测站点。铅垂仪（A、B）标志点观测，水平角四测回，测回间互差小于6″；距离测量三测回（棱镜沿120°位置互换），每测回三次读数，测回间较差小于1mm。

陀螺方位角测量，当隧道开挖较短时观测Y—A、Y—B边的方位角；至隧道贯通方向隧道开挖较长时，一般在某一条边上对向观测或在相邻边上观测，并利用相关条件进行检核。每条边独立观测三测回，测回间较差小于25″。

一次测量成果精度情况，投测点的点位中误差一般小于±8mm，陀螺方位角中误差一般小于±14″。

3、导线直接传递法

导线直接传递法是导线测量方法将坐标和方位直接传递到地下或隧道内的联系测量方法，较适合于井口大、深度浅等条件的明挖车站或明挖隧道，也适合于出入隧道的斜井。此方法工作量小、精度高且简单易行，在具备条件时应用较多。北京地铁复～八线热电厂车站底板平面控制测量，即采用导线直接传递法。其测量技术要求同精密导线，但必须注意竖轴补偿和测距仪原点与仪器竖轴同一性等问题。导线直接传递坐标进行联系测量如图所示，常用的方法是对地下待定点（A、B）采用双极坐标观测。不同方向测定的A、B点的坐标互差一般小于6mm。

4、投点定向法

该方法利用车站两端的下料口、出土井等，采用垂准仪或垂线直接将坐标传递到隧道内，作为地下坐标起算数据，如果需要所投测点作为起算方位，则相邻两点须通视。另外，当隧道贯通距离较长时，为控制隧道掘进的方向误差，对浅埋隧道可在地面钻一孔，将坐标直接传入地下隧道内，加强平面位置与方向的控制。此方法精度最优。北京地铁复～八线工程，利用永安里车站的1#、9#下灰口，采用NL1/20万垂准仪，进行坐标投测，并作为地下坐标和方位的起算数据。其角度与距离的观测与全站仪、陀螺经纬仪、铅垂仪组合法相同。误差结果如下：直接投测的1#、9#控制点，三次投测的坐标值间互差小于6mm。

4、精度分析

由于在測量过程中不可避免产生测量误差，因而需对每次联系测量成果进行分析，以确保地铁隧道施工的高精度性。以北京地铁复～八线为例，最大点位中误差为±5.0mm，最大点间中误差为±4.7mm，导线全长相对闭合差为1/68000，均满足精密导线作业精度要求。施工期间在赤岗站前后进行了三次一井定向。第一次定向测得左线基线方位与导线测量方位较差为-7″.73，右线基线方位较差为-4″.57，左右线基线联测方位闭合差为l″.0。由于较差过大，该次联系测量成果仅供参考。第二次定向测得基线边方位与导线测量方位较差：右线为-0″.9，左线为-0″.7；取该成果与导线测量成果均值指导施工。在隧道贯通前又进行了一次定向，测得右线基线边方位与前次最终成果方位较差为-2″.0；左线基线边方位与前次最终成果方位较差为+l″.9，对左右线基线边进行联测调整后，左线较差0″.9，右线较差-l″.0；对该次成果与施工用成果取均值作为最终成果指导施工。贯通后，进行贯通误差测量，贯通误差结果如下：左线横向贯通误差为8mm，右线横向贯通误差为-l2mm。与陀螺定向（直接测量坚强边方位的方法，采用全自动作业方法进行观测记录，所用陀螺仪标称精度为20″，电子经纬仪为2″）测定的方位左右线较差均大于8″，分析其各次测量的陀螺方位发现：

（1）测前测后常数互差较大（超过30″）；

（2）基线边陀螺方位往返观测互差较大（20″～40″不等），后对其进行补测，观测值基本保持不变。随后进行第二次陀螺定向，该次定向测得基线边方位与施工中所采用的方位值仅差1″，取二者均值指导施工。隧道贯通后，贯通测量误差均小于15mm。类似情况在本段其他区间也曾出现，采用相同的仪器（均为GAK1陀螺仪+J6经纬仪）不同的记录方法（一为逆转点法，一为半自动法）测得同一条边的方位较差为45″，为确保施工的精度，后用半自动观测记录法前后不同时段测量21组数据，经统计发现，方位值呈正态分布，且互差不超过1″.5，随后决定采用半自动测定的方位成果指导施工，施工区段长度近400m，横向贯通误差约25mm。在另一隧道区间也出现类似情况，采用不同的联系测量方法，其贯通测量误差也不同。在始发井处进行一井定向，再经隧道进行地下导线测量，过中间站，隧道贯通后，贯通测量误差为62mm；而在中间站进行陀螺定向，隧道贯通后，贯通测量误差仅为26mm。在其他区间隧道也出现类似情形，在此不一一累述。

结束语：

城市地铁隧道工程测量中的关键环节—联系测量，其方法愈来愈多样、成熟与可靠，随着经验的积累，地下隧道贯通误差更加趋于安全和保险。随着测绘科学技术的迅速发展，尤其是GPS定位技术、高精度陀螺经纬仪的普及和自动跟踪技术、全站仪空间交会解析技术等不断的发展和广泛地应用，城市轨道交通工程测量技术定将会进入一个新时代。我们相信，通过不断的积累与尝试，工程测量各环节的新技术、新方法也将在安全经济的前提下，高精度地为迅速开展的城市地铁交通建设保驾护航

参考文献：

[1]史俊莉.浅析隧道洞内控制测量技术[J].门窗.2014（09）.

[2]汪强，蒲拴云，张晓震，尹润生，张磊.全站仪竖井平面联系测量的方法及精度分析[J].价值工程.2014（32）.

[3]张慧慧.导线直传法在地铁盾构隧道定向测量中的应用研究[J].长春工程学院学报（自然科学版）.2013（04）.