刍议地铁工程的施工测量与误差研究
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施工测量误差优化方法
地铁工程项目的测量规范条例里有明确说明，对于地铁暗挖环节横向的贯通施工不能有大于50mm的误差出现；对于地铁竖向的贯通施工，人们也称之为高程贯通，不能有大于25mm的误差出现。通过对精度进行不等的分配，使横向贯通形成的误差分配到关系到横向贯通关键的测量环节中：联系测量不能有超过20mm的误差出现；地面控制测量不能有超过25mm的误差出现；地下导线测量不能有超过30mm的误差出现。还是借助于这种分配方式，合理地科学地分配高程贯通形成的误差：向地下传递测量不能有超过10mm的误差，地面高程测量不能有超过15mm的误差出现，地下高程测量不能有超过15mm的误差出现。
联系测量的方式
分析目前在地铁工程项目联系测量上主要采用四种方法措施，一是借助于钻孔定向；二是借助于三角形定向；三是借助于陀螺仪与垂准仪共同的定向；四是借助于导线定向。其中导线定向方式需要依靠竖井、斜井、地铁车站，使用导线测量地铁地面部分的控制点相关坐标以及高程，然后传给地铁的地下部分。如果进行的是精密导线的测量，就能得到不超过20mm的精度，考虑到城市里的地铁大多需要处于地面十米以下，使用竖井来进行暗挖区间的联系测量，加上竖井较小的断面，所以导线定向方法会受到城市地铁施工很多方面的限制，一般不被人们所采用。三角形定向方法，需要在地铁井下部分、井上部分打造有关联的三角形，借助于三角形之间的几何关系来传递地面控制点高程以及坐标到地铁地下部分。在采用三角形定向方法时，不管使用的是悬吊重锤法进行投点，还是使用激光垂准仪进行投点，都可以比较容易地控制误差不超过2mm，同时需要考虑到几何三角形具有很短的边长，关联三角形在布设方面需要保证两个投点之间有大于5米的距离。当井下部分的定向边检核条件不完善时，需要独立地进行三次关联三角形的定向，把这三次测量结果的平均值当成最终的定向成果。这种关联三角形的定向方法在操作起来比较复杂，会占据很长的作业时间，也较容易产生错误，为此会使最终的定向精度受到一定的限制。但这种关联三角形的定向方法测量的成本很低，在竖井口50米内施工测量时使用这种关联三角形的定向方法，具有很高的经济可行性。钻孔定向，需要在地面钻孔，借助于垂准仪来投设点位，把地面上的坐标引到地下。需要至少开设两个钻孔投点，把这两个点所在的坐标当成地下导线起算的信息数据。参考地下导线在边长方面的要求，设置相邻钻孔有不小于150米的点间距离。钻孔投点由于有施工条件的影响，会出现两种情况，一是点位能够在地下互通视，二是点位不会在地下通视。陀螺仪和垂准仪的结合定向需要借助于垂准仪投点，然后利用陀螺仪测定方位角。
地面上的控制测量
地铁的首级控制大多使用了至少B级别的GPS网，来管理地铁线路整体走向问题。由于GPS需要接收卫星发射的信号数据，GPS点位以上高度角10度范围里不应该存在很大遮挡物，为此，地铁首级的GPS点一般埋设在很高建筑物的顶部。要想地铁车站以及竖井顺利施工测量，还需要布设精密的地面导线网在首级网上，把地面的控制网布设成两级。竖井测量工作中需要用到的地面控制点，可以选择竖井施工口位置的3个左右精密地面导线点，用最弱点位误差和相对点位误差来计算测量误差。
区间隧道测量方面
地铁暗挖区间测量工作有两个方面，一是控制导线的测量，二是施工导线的测量，对于导线起算的数据，是从地面测量传递给定向边以及近井点。地铁隧道的开挖施工前期，可以采用施工导线来管理隧道开挖的方向，一般来讲，施工导线边长为30米。当地铁隧道施工到150米时，再进行一次定向测量，布设一些地下控制导线，采用交叉布设的形式，一般控制导线的边长为150米。参考精密导线测设的要求标准，设置第二次定向边为导线起算的边。施工导线以及控制导线，都需要根据地铁隧道施工及时延伸，考虑到地铁隧道属于不稳定载体，会对地铁隧道控制点造成很大影响，为此，需要检测前面3个施工控制导线点。当检测点出现一些变动时，需要选用那些稳定性比较好的控制导线点来完成延伸测量工作。当暗挖区间有超过两千米的隧道长度时，需要于贯通面200米处投点定向，这样一来，控制导线测量的最终精度才会提高。地铁隧道施工测量误差大多为地下控制导线方面的测量误差，并且地下导线需要根据精密导线来进行相关的测设，参考精密导线测量误差，保持最弱点的误差小于20mm。
地铁工程项目的施工测量有三个主要的控制环节，分别是地面控制测量、地下控制测量以及竖井的联系测量，为此，需要地铁工程项目领导考虑到城市的实际情况、地质情况、地铁隧道里面施工环境这些综合性因素，进行合理科学的测量，保证测量误差达到相关规定的要求，保证控制导线有合格的定向边方位。
本文作者：刘润柏作者单位：广东省基础工程公司
