城市轨道交通工程施工测量技术与方法

杨定强，许锋

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300000）

由于城市轨道交通工程建设环境的复杂性，只有保障了施工测量的精度，才能实现设计意图，确保城市轨道交通工程相关构筑物定位准确，否则，一旦测量结果与实际的偏差较大，则可能会导致城市轨道交通工程面临着严重的质量与安全问题。因此，在城市轨道交通工程建设中，承包商需按相关测量规范及业主制定的城市轨道交通工程测量管理制度，做好施工测量工作。

1 城市轨道交通工程施工测量技术特征

1.1 全面解析设计、定线

城市轨道交通工程的施工测量工作专业性要求高，相关测量人员需全面解析设计并定线。由于城市轨道交通工程的建设位置相对特殊，多处于建筑物密集、地下管网纵横交错的区域内，在实际的施工建设时，所选用的地形图比例尺较大，专业人员需结合设计资料与实测数据，保证施工放样符合设计意图。

1.2 控制网维护难度大

控制测量成果是施工测量的起算数据，控制网的维护是整个施工测量过程的关键工作。城市轨道交通工程控制网分为：平面控制网、高程控制网。平面控制网测量方法为卫星定位和精密导线，高程控制网测量方法主要为水准测量。上述控制网主要沿城市轨道交通工程线路布设，点位一般位于路面、构筑物顶部、拐角处。

1.3 分期、分段测量

城市轨道交通工程为城市的大型工程项目，工程企业往往会开展分期建设，如果要保持各个阶段性施工作业的有序进行，需开展分期测量，对于每条线路，都需要根据实际的标准与要求保障控制点布设的科学性，形成最完整的控制网。

2 城市轨道交通工程施工测量内容

施工控制测量内容主要包含以下方面：

（1）地面控制测量。在参加业主方、监理方组织的测量交桩后，应根据所辖标段的工程资料、控制点情况编制控制网复测方案。方案应针对具体情况在盾构始发车站，接收端保证足够的测量控制点；与相邻标段进行搭接测量时，应联测相邻标段的控制点。对外业观测数据按相关测量规范进行数据处理，对超限数据进行分析，编制控制网测量成果报告送相关主管部门审核、评估测量成果。

（2）联系测量。地面数据向地下传递是通过联系测量的方式完成，包括平面联系测量和高程联系测量。平面联系测量的方法有：导线直传、一井定向、两井定向、多点后方交会。联系测量方法的选择主要根据施工工法及现场的情况确定。

（3）地下控制测量。其控制网与原有平面控制网和水准控制网具有统一坐标系和高程系：地下控制网是经过联系测量将地面的平面坐标和高程引至地下建立，坐标系统和高程系统应与地面控制网保持一致，地下控制网根据隧道走向及线路形式布设，故地下施工控制网的形式是线性的，点位的布设及间距与隧道的内径大小、施工精度高低及线路转弯半径大小等密不可分。地下控制网在施工过程中布设，无法与另外一端进行通视，只能布设成为支导线(网)形式，故地下平面控制网一般为支导线(网)、支三角网等形式，无法布设成为附合导线(网)形式。当隧道贯通后在轨道铺设前布设铺轨基标或任意设站精密导线网时，采用附合导线网或附合水准路线形式。

3 城市轨道交通工程施工测量技术与方法

3.1 地面控制测量

城市轨道交通工程施工测量中，地面控制测量主要包含平面控制测量和高程控制测量。

平面控制测量分为三级：首级平面控制网一般是为整个轨道交通线网布设的平面控制网，是整个城市轨道交通工程平面控制骨架，一般采用GNSS网；次级平面控制网是在整个平面控制网的基础上，针对某条城市轨道交通工程线路布设的线状平面控制网，是整条城市轨道交通工程工程线路平面控制测量骨架，一般也采用GNSS网；三级平面控制网又称为精密导线网，是在首级或次级平面控制网的基础上进行的加密控制网，主要采用附合导线、闭合导线或节点网的形式，附合点、闭合点及起算依据均为首级或次级控制网点。

平面控制测量的基本任务就是根据城市轨道交通工程的特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。其目的是为施工测量、地下控制测量传递地面坐标、方位，建立整体的控制基础。

城市轨道交通工程高程控制测量分两个等级布设：一等高程控制测量、二等高程控制测量。一等高程控制是某个城市轨道交通工程线网的高程控制网，二等高程控制测量是针对于城市轨道交通工程线网中某条线路的高程控制网。一等控制网应一次全面布设，它是二等高程控制网和施工水准网的基础和起算依据；二等高程控制网是在一等高程控制网基础进行加密，可以根据需要分期布设。

3.2 竖井联系测量

竖井联系测量主要包含了定向测量、定向连接测量和导入高程测量。一井定向、多点后方交会测量方式适用于井口较小、埋深较深、俯仰角大于30°的条件，在竖井内测量的耗时长、测量工作量与强度大；如果采用导线直传法，需借助于带双轴补偿功能的全站仪来完成定向工作，且俯仰角在30°以内，这一测量方法适用于基坑井口大、埋深浅的测量条件；两井定向钻孔投点法的应用优势较为突出，定向精度高、操作相对简单、占用井口的时间大大缩短、测量工作量较小，如果在城市轨道交通工程隧道工程建设时采用的是矿山法施工作业，可以采用这种测量方法，地面钻孔作业的实施使得施工成本相对较高；铅锤仪、陀螺全站仪联合定向法具有广泛的适用性，在各种平面联系测量中都能够取得良好的测量效果。

3.3 地下控制测量

如果要开展地下平面控制测量工作，由于其测量任务复杂，作为地下平面控制测量的支导线并不可能一次布设完成。导线测量时，如果要保障测量精度，需选用不低于Ⅱ级以上的全站仪施测，在测量时，左右角均需要各观测两测回。在左右角观测的过程中，在两个不同的盘位要变动零方向。边长同样需要往返观测两测回，往返平均值较差应小于4mm。如果在城市轨道交通工程隧道施工的过程中，隧道掘进到了全长的1/3处、2/3处，或者是距贯通面的距离在150～200m时，测量人员需对地下控制点全面复测，以保障测量结果的可靠性。

3.4 地下施工测量

地下施工测量同样包含多个测量内容：由于城市轨道交通工程工程中的地下隧道等工程作业都为线性工程，可以通过地下施工测量进行开挖位置、中线平面位置与高程的标定，从而保障隧道开挖作业的顺利开展；标定地下峒室的空间位置、形状和大小，保障隧道、峒室衬砌位置放样的精确性。

3.5 隧道贯通误差及测定

3.5.1 贯通误差及精度指标

由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量的过程中，存在测量误差，在隧道掘进完成后，贯通面不能正确地衔接，而存在错开的现象，这种现象就是贯通误差。贯通误差在中线方向上的投影长度也就是纵向贯通误差，而在垂线方向上的投影长度为竖向贯通误差，垂直于中线方向上的水平投影长度也就是横向贯通误差，比如，纵向贯通误差与竖向贯通误差分别影响的是隧道中线长度、隧道坡度。

3.5.2 贯通误差的测定与调整

在贯通误差的测量方面，需要严格根据以下流程来进行：（1）精密导线测量时，需在贯通面附近某一位置设置临时点，从检测的两个方向精确确定这一临时点的坐标，将最终所获得的闭合差分别投影到贯通面及其垂直方向上，获得横向贯通误差与纵向贯通误差，随后求得该临时点的方位角贯通误差。（2）中线法下，需由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，取得一临时点，获得两点的横向与纵向距离，得到实际的贯通误差。（3）水准路线从两端向洞内进测，分别测到贯通面附近的同一水准点或者中线点上，所获得的高程差值也就是最终的高程贯通误差。

如果要使隧道贯通作业能够顺利进行，还需要对贯通误差进行相应的调整：（1）直线隧道中线的调整，调整可以在未衬砌地段上进行，采用折线法，如果中线折角在5′以内，调整时按照直线线路；而如果中线折角处于5～25′，不加设曲线，在调整时，需要以相应的顶点内移量来考虑衬砌与线路位置；当中线折角在25′以上时，需用圆曲线加设反向曲线的方式来加以调整。（2）曲线隧道贯通误差的调整方面，如果需要调整的路段全部位于圆曲线上，在调整的过程中，可以采用从曲线两端向中部按照特定长度调整的中线的方式，也可以采用偏角调整的方式。

4 结语

目前，随着城市轨道交通工程建设的蓬勃发展，城市轨道交通工程项目的越来越多，建设条件越来越复杂，为保障城市轨道交通工程建设的质量，必须要求施工企业加强对施工测量工作的重视，加强对施工过程各阶段测量工作采用不同人员、仪器、不同测量方法进行复核，加强测量队伍人员素质的提升，采用可行的测量技术手段、满足精度要求的仪器，保证城市轨道交通工程顺利贯通。