对地铁区间隧道贯通测量误差的探讨

■田金鑫（成都市勘察测绘研究院四川成都610081）

对地铁区间隧道贯通测量误差的探讨

■田金鑫
（成都市勘察测绘研究院四川成都610081）

城市公共交通发展迅速，精密施工测量技术在地铁建设中越来越重要，本文主要通过对贯通误差的分析和估算，结合规范、规程和设计等直接控制指标进行比较，对整个贯通施工的质量进行控制，保证隧道的顺利贯通进行了探讨。

地铁贯通测量误差

1　引言

近年来国内一线大城市轨道交通线路的相继建成通车，不仅标志着建设者施工技术的创新和进步，并从多侧面和角度充分展示出精密施工测量技术在保障施工精度和速度方面发挥了重要的作用。

2　贯通测量误差分析

2.1贯通测量误差来源

贯通误差主要来源于各测量环节的测量误差［1～3］。贯通测量的主要任务是控制贯通横向误差，保证贯通质量。贯通测量一般分为地面控制测量、两井联系测量和地下导线测量三部分。每部分的测量误差均对贯通横向误差产生影响，按误差传播规律，由下式估算：

式中，m为总的贯通横向误差；m1为由地面控制测量所引起的贯通横向误差；m2为由联系测量引起的贯通横向误差；m3为由地下支导线引起的贯通横向误差。

每部分的测量误差均对高程贯通中误差产生影响，按误差传播规律，由下式估算:

mh1为地面高程控制测量的中误差；mh2为向地下传递高程的中误差；mh3为地下高程控制测量的高程中误差。

2.2贯通测量误差估算

2.2.1贯通横向误差估算

（1）地面控制测量采用单导线时,贯通横向误差m与观测精度、导线长度的关系为：

式中,mβ为导线测角中误差；ms/S为导线边长相对中误差；Ri为各导线点至贯通面的垂直距离；di为各导线边在贯通面上的投影长度。

当导线为直伸导线时，则有：

（2）地面控制网采用等边三角锁时,贯通横向误差m与观测精度、锁的长度关系为：

式中,l为三角锁两端点连线的长度；k为三角锁两端点间接边数。

（3）地面控制采用GPS网时,贯通横向误差与两近井点间边长误差、仪器标称精度的关系为：

式中,ms为两近井点之间边长S的误差;α为边长S与贯通重要方向x'轴之间的夹角。

式中a为固定误差,D级及E级GPS网的a≤10mm；b为比例误差,D级GPS网的b≤10×10-6，E级GPS网的b≤20×10-6。

一井定向需独立进行三次测量，则联系测量中误差为:

随着盾构的掘进地下导线不断延长，导线点也随着盾构掘进而一个个建立起来。在贯通之前为一条支导线，预计在水平方向上的贯通误差，就是预计支导线终点K在贯通面与线路中心线法线x′方向上的误差Mx′k。由导线测角误差引起的K点在x′方向上的误差为[4]:

由导线的量边(光电测距)误差引起的点K在x′方向上的误差为:

式中:mβ为井下导线的测角中误差;

Ry′为K点与各导线点连线在y′轴上的投影长; α′为导线各边与x′轴间的夹角;

ml为光电测距的测边误差；

则K点在x′方向上的预计中误差为:

由上可知，如上的施工测量方法经误差估算，满足贯通平面测量控制要求。

2.2.2贯通竖向误差估算

地下高程基准系采用业主移交的二等水准点引测到隧道洞口的高程。由此可知，地上高程控制测量误差则由从水准点引测加密近井水准点的测量误差引起。

m△为每1km的高差中数偶然中误差，L为洞外水准路线总长，则洞外高程控制测量对高程贯通误差的影响值为:

高程传递方式包括:水准测量mh21，以及采用悬吊钢尺的方法进行高程传递mh22，则两井高程传递测量对高程贯通误差的影响值为:

地下水准路线长为L，则地下高程控制测量对高程贯通误差的影响值为:

3　实例分析

3.1工程概况

成都地铁2号线一期工程成灌客运站～经干院站全长约22.79公里，共计20站19区间，区间长度在0.6km-1.5km之间。地面控制为加密附合导线，联系测量采用一井定向的方法，贯通前测量采用支导线指导盾构开挖。

3.2贯通误差估算

3.2.1横向误差估算

这里我们对成灌客运站～红色村站的贯通误差进行估算。

按照地面控制点的布设，导线点的平均间距按500米，假设导线在贯通面上投影d=350m，导线点到投影面的距离依次为350米，700米，1050米，1400米。采用leica TCRP1201+全站仪进行观测，测角中误差取2。

估算地面测量引起的横向贯通中误差为:

联系测量引起的横向贯通中误差为:

根据地下导线测量的作业精度和导线点的布置，地下导线点平均间距按150 m估算，则东-东区间可布设地下导线条数为8条，Ry' 依次为150m、300m、450m、……1350m，。

总的贯通横向误差：

3.2.2竖向误差估算

高程控制测量对高程贯通误差的影响值为：

地下水准路线长为L=1.425 km，则地下高程控制测量对高程贯通误差的影响值为：

总的贯通竖向误差：

按照盾构掘进设计要求，横向贯通中误差必须小于±50 mm，竖向高程贯通中误差必须小于±25 mm。根据结果可以看出满足要求。

同时利用成灌客运站底板控制点对红色村站底板控制点推算，推算坐标与加密坐标互差小于3cm。说明施工控制测量满足设计质量要求。

4　总结

现代测量技术和测量仪器的发展,提供了更为先进的测量手段, GPS定位、全站仪、陀螺经纬仪、精密垂准仪、精密水准仪及精密断面仪的使用,保障和提高了测量精度。

地铁处于城市复杂环境之中,作业贯通区间短（一般在1.5km以内），地下作业条件较差,作业周期短，对贯通误差的控制更加严格，通过对误差来源的分析，我们可以看出地上和地下控制误差相对较大，仍有很大提升空间；所以在地面控制和地下导线测量进一步严格执行测量规范，提高精度确保隧道的正确贯通，并为后期限界测量提供高精度控制成果。

［1］张正禄.工程测量学［M］.武汉:武汉大学出版社，2006:299-300.

［2］赵吉先,等.地下工程测量[M].北京:测绘出版社,2005.

［3］郭宗河.全站仪两点参考线测量与放样及其在工程中的应用［J］.测绘通报，2004 (8):62-63.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-1-190-2