自由设站边角交会法在城市轨道施工中的应用

侯运来

摘 要：随着时代的进步和发展，我国城市轨道的速度不断加快，城市轨道施工测量作业标准，提高轨道平顺性品质，本文以某地铁6号线二期为例，线路里程长，技术标准高，投资规模大;工程长度大约40公里。本文简单分析自由设站边角交会法在城市轨道施工测量及轨道精调测量的应用。

关键词：轨道施工测量;任意设站;边角交会

1 地下导线控制点复测

为了顺利衔接轨道施工质量，控制整个施工线路的中线，为任意设站控制网提供更高精度的承载基准，需要对设计院提供的标段内地下控制点以“两站一区间”为测量单位进行复测。为保证控制点准确性，控制点复测采用精密导线方法和二等水准进行全面复测。高程复测时应对沿线布设的下沉点进行联测。复测成果与交桩成果进行比对，点位误差在规范允许范围内时，应采用设计院提供的交桩成果，对于复核确定交桩成果有误或点位破坏变动时，报设计院进行审批。设计院确认无误后，采用新的测量成果。地下线路控制点复测其精度满足规范要求，且与交桩单位控制点起始边方位角互差≤12″、坐标互差≤±16 mm、边长互差≤±8 mm、高程互差≤5 mm。

2 任意设站控制网点位测设

2.1 任意设站控制网的布设

任意设站控制点成对埋设于隧道侧墙、中隔墙或站台廊檐上。任意设站控制点位置一般沿线路成对布设，直线段按照50 m～60 m间距成对布设，曲线段布设间距可适当减小，但不得小于30 m。同一对点应布设在同一里程上，前后相差不大于3 m，点位布设高度大致相同，高差不大于10 cm且高于轨面设计高程以上1.3 m左右。由于任意设站控制网点相对埋设较高，其高程测量采用自由测站三角高程进行测量，在每200 m左右处在相对任意设站控制点下方高于轨面20 cm处（左线左侧、右线右侧）加设一个点（下沉点）用于水准测量。任意设站控制点布设时应根据限界图，管线图等相关图纸要求，避开区间隧道、车站等管线位置埋设。

2.2 任意设站测量标志的安装

由于任意设站控制网精度要求较高，边长较短，应采用可装卸的测量杆件配合强制对中标志作为测量标志。同时由于测量仪器误差、目标偏心误差和外界条件也会影响水平角觀测误差。经过相关核算，控制点标志重复安装偏差和互换性安装偏差应满足相关规范要求，测量标记强制对中的误差要严格控制，确保误差在不应大于0.05 mm。任意设站控制网测量、施工控制测量和轨道精调以及运营维护测量等，应使用同一型号的控制点测量组件，包括预埋件、平面连接杆、平面测量棱镜、高程连接杆四部分组成。

2.3 任意设站控制网观测

2.3.1 任意设站控制网平面观测

任意设站控制网采用具有马达驱动、自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能且不低于Ⅰ级全站仪进行施测。首先平面观测前，应对全站仪及其棱镜进行检验和校正，保证作业仪器在有效检定期内，全站仪边长测量进行温度、气压等气象元素改正，温度读数精确至0.2℃，气压读数精确至0.5 hPa。

任意设站控制网一般采用测量的方法是自由设站边角交会法，其优点是可以任意设站，观测时无需对中，不受环境影响。由于地铁空间相对狭小，曲线半径较小，任意设站控制点间距较短，任意设站间距离不宜过大，一般控制在30 m

～60 m之间，任意设站到控制点最近不小于15 m，最远不超120 m，每个控制点的任意设站方向和距离的观测值不少于3个。任意设站的编号按公里数递增方向顺序编号，每个自由设站观测4对控制点，重复观测3对控制点（即每次设站以1对控制点交替递增）。

任意设站控制网要与既有的高等级线路控制点（设计院移交的地下导线控制点）联测，采用固定数据平差。自由测站与高等级线路控制点联测时，其任意设站方向和距离的观测值不少于2个。

根据地铁施工及现场移交工作面等影响，任意设站控制网平面测量不能一次性完成，需要采取分段测量。分段测量的测段长度不宜过短，一般控制在2 km以上或一个区间长度，且每一独立测量区段首尾必须封闭。每个测量区段不宜在车站范围和道岔区域范围进行搭接，以免影响精度。区段之间搭接时，相邻测量区段搭接不宜少于4对控制点，两个测量区段应进行独立平差，搭接段控制点坐标差值≤±3 mm。满足条件后，平面测量区段搭接处理采用余弦平滑或约束平差法。

2.3.2 任意设站控制网高程观测

任意设站控制网高程观测在高架地面段时一般采用二等水准测量技术进行矩形环观测线路进行观测，而在地下隧道段，一般采用自由测站三角高程测量方法与平面观测合并进行高程测量。

高程测量进行分段测量时，与平面测量一样，搭接长度不宜过短，一般控制在2 km以上，搭接不宜少于2对控制点，两个测量区段应进行独立平差，搭接段控制点高程差值≤±3 mm。满足条件后，测量区段搭接处理采用约束平差法。

3 任意设站控制网数据处理

任意设站控制网数据处理采用专业平差软件进行解算，并进行任意设站控制网的外业观测数据处理及精度检核，外业数据合格后再进行控制网平差计算。

平面测量先采用独立自由网平差，自由平差精度指标满足方向改正数≤±3″距离改正数≤±2 mm。满足要求后，平面测量在采用设计院移交的高等级线路控制点作为起算点进行固定约束平差。固定约束平差结果应满足相关规范技术指标要求，对不满足精度要求的，分析原因并进行重测。

高程测量应对合格的测量数据进行闭合差计算，其精度应满足相关规范的水准线路的精度要求。满足要求后，以复测高等级线路控制点时得到的下沉点高程为起算数据进行严密平差。测量平差后，高程中误差≤±2 mm，相邻点位高差中误差≤±1 mm。

任意设站控制网复测，包括平面和高程，应采用建网时同等技术要求和测量方法进行复测，如任意设站控制点发生破坏或不稳定时，选用附近稳定的任意设站控制点参与测量平差。任意设站控制点复测与原成果的坐标较差和高程较均差应≤±3 mm，且相邻点的坐标增量较差和高差较差均应≤±2 mm。当较差超限时，应认真梳理复测观测数据，检查点位是否变动等原因，确认分析复测成果无误后，对超限的控制点采用同精度内插方式更新控制点成果。

4 结束语

通过以上分析，我们可以知道，随着时代的进步和发展，我国城市轨道交通发展迅速，无砟轨道不仅在高铁上得到了广泛的应用，同时应用到了城市轨道交通领域。为了更好地铺设无砟轨道，轨道精调满足要求，城市轨道交通采用了任意设站控制网作为控制测量。在本工程中，采用了自由设站的边角交会法，有效解决了任意设站控制网的测量精度，保证了无砟轨道的施工精度和轨道平顺度，以及后期运营维护方便使用。

参考文献：

[1]郎建平，刘千文.自由设站边角交会法在无砟轨道施工与精调中的应用[J].铁道建筑，2010，2（1）：68-70.

[2]李延山，彭仪谱.全站仪中自标解求和精度分析[J].铁路航测，2012，2（4）：34-36.