摘要：在轨道交通工程建设中，为了确保全线车站及附属工程、车辆段工程按设计准确就位，许多关键工序中均需进行控制测量以指导施工。本文阐述了控制测量在轨道交通工程中导墙、盾构洞门钢环、贯通测量、人防门、站台板结构、高架段箱梁高程及联络通道钢环预埋、限界测量等关键工序施工过程中的应用。
关键词：盾构洞门钢环 贯通测量 人防门 站台板结构
1 引言
在轨道交通工程施工过程中，有一些关键工序对控制测量精度要求极高。例如盾构洞门钢环安装关系到盾构机能否顺利进出洞；隧道贯通测量关系到盾构能否顺利的到达端头井预留门洞，顺利贯通；人防门的门槛高程和平面位置都影响行车限界；站台板施工既不能影响行车限界，又不能留太多空隙影响乘客观感甚至危害乘客人身财产安全；高架段梁面高程对后续铺轨工作有很大影响；联络通道钢环预埋对后期联络通道施工产生重要影响，并影响区间排水。所以这些关键工序施工前都要经过高精度的控制测量，将各个部位准确的按照设计实地放样出来，以指导施工的正确开展。下面就以上工序的控制测量做一个简单的探讨和总结。
2 盾构洞门钢环安装控制测量
盾构洞门中心坐标是确保盾构机安装无误的重要参考依据和盾构机能否顺利进出洞的关键[1]。砼浇筑前须对初固定的盾构钢环进行定位复测，复测合格后方可进行砼浇筑。一般要经过图纸复核和盾构钢环复测两个步骤，来确保盾构洞门钢环的正确安装。
（1）图纸复核
盾构洞门作为车站和盾构区间的连接部位，其设计坐标和高程的准确性显得尤为重要。然而车站和盾构区间经常由不同的设计单位设计，车站图纸和盾构区间图纸在洞门处出现设计坐标和高程不统一也时有发生。因此，盾构洞门施工前，很有必要进行洞门图纸复核，确保车站和区间图纸的统一性，确保洞门设计坐标和高程的准确性。
（2）盾构洞门钢环复测
盾构洞门钢环为圆环形或者类矩形，圆心位置无法直接准确测出。以施工场地影响范围外的平面和高程控制点作为起算数据，将平面坐标和高程传递到洞门附近，利用全站仪及贴在钢环内边缘的反射片，测量钢环内侧边缘的三维坐标。在考虑施工现场的场地环境前提下，尽可能地保证测量点的密度和均匀性，使其覆盖整个钢环。盾构钢环安装固定后浇筑前进行钢环复核，一般在钢环的四个象限内均匀选取四个点，采用全站仪极坐标法测量四个点位的三维坐标，然后通过软件计算或CAD三维拟合出钢环中心三维坐标。其基本原理是三点确定一个圆，四个点位能得到四组数据，能过直径偏差确定钢环变形大小，选取变形较小的数据取平均值，即为钢环实际中心。
盾构洞门钢环的内侧是空间的一个圆或者类矩形，根据洞门钢环的制作工艺和实际情况，可认为钢环是较稳定，且变形很小的标准圆或者类矩形。盾构钢环安装放样中误差为±10mm，盾构钢环竣工后，
允许偏差为±50mm。发现偏差即进行调整，确保无误后方可进行砼±25mm。浇筑。
图1 洞门钢环复测示意图
盾构洞门钢环安装复测的内外作业及成果精度，参考《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008及施工图有关要求，确保盾构钢环位置正确。
3 贯通测量
隧道贯通测量的目的，是使盾构准确地沿着设计轴线推进，指导盾构到达端头井预留门洞，顺利的完成隧道贯通，因此贯通测量在地铁隧道施工中起到很重要的作用[2]。
在隧道贯通测量中，要将地面控制点坐标和高程准确的传递到地下控制点，以指导盾构准确的沿设计轴线推进。在控制传递的过程中测项较多，需要经过地面控制测量、联系测量、地下控制测量，因此存在的误差影响因子较多。在隧道内的测量误差的累积，都有可能使得盾构偏离设计轴线，甚至无法顺利的到达接收井。
贯通测量的实际偏差是利用接收井贯通面两侧的平面和高程控制点进行隧道的平面贯通误差、高程贯通误差。①平面贯通测量，一般是采用导线测量进行观测。平面贯通误差包括横向贯通误差和竖向贯通误差。利用两侧控制导线同时测定贯通面上的同一临时点的坐标闭合差确定，并将坐标闭合差分别投影到线路中线以及法线的方向上。②高程贯通测量，一般是在线路沿线布设一条二等加密水准线路进行观测。利用两侧控制水准点测定贯通面附近同一水准点的高差较差确定。
在接收井进行联系测量，根据所测的井下控制点平面坐标及高程，再运用管片测量方法，求得洞门中心的三维坐标。当盾构机出洞时，将切口中心三维坐标与洞门钢环中心坐标相比较，并求出差值，即为隧道贯通的实际偏差。贯通测量的限差要求应满足：横向允许偏差为±50mm；竖向允许偏差为±50mm；高程允许偏差为
图2 隧道贯通测量示意图
4 人防门安装控制测量
地铁隧道内的人防区间隔断门，作为划分地铁防护单元的重要分割设备，无论在设计过程还是在施工过程中，都是重中之重的环节。人防门安装位置和高程都直接影响列车限界，尤其是门框高程安装精度要求很高，因此门框安装调整完成后，支模前必须对门框位置和高程进行复核保证线路中心线和门槛高程符合设计要求。
目前人防门施工分两种方法：第一种是在隧道调线调坡后，轨道铺设前施工；另一种是轨道铺设完成后，根据轨道实际位置及轨面高程进行施工[3]。因为铺轨完成后进行人防门安装，能克服轨道与人防门区间隔断门施工误差，不用测量复核就能满足行车限界的要求，并满足区间隔断门的密封性，所以这里我们主要按照第一种施工方法来探讨。
人防门安装控制点复测包括轨行区人防门及附属结构人防门安装控制点复测。人防门安装复测控制点优先选用控制基标或者轨道基础控制网（CPⅢ），也可选用贯通测量导线点。人防门初固定后，对初固定的人防门下门框平面位置和高程进行复测。
（1）平面复测使用不低于Ⅱ级全站仪，按精密导线作业要求实施，采用附合导线或双极坐标法对下门框中心及轴线位置进行复测，保证其中心位置与设计里程重合，轴线与线路中线垂直。具体操作是将反射片贴在人防门内侧，反射片中线和人防门内侧边缘对齐，直接测量人防门门框内侧坐标，根据两侧坐标计算人防门中心位置坐标及里程，根据里程计算设计轨面高程。
（2）高程复测使用Leica NA2+GPM3光学水准仪，采用精密水准测量方法作业，测设附合水准，对人防门安装控制点高程进行复测。考虑到门框存在倾斜或者门框安装误差，分别测量门槛两侧和轨道预留处高程。须对初固定的人防门进行定位复测，复测合格后方可进行浇筑。
人防门安装复测的内外作业及成果精度，须满足《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008和施工图有关要求，并综合考虑人防门门框安装调整量，确保人防门不侵入限界。具体限差要求如下：
① 隔断门门框安装控制点（线），平面放样测量中误差为±5mm、高程放样测量中误差为±1.5mm；
② 安装好的隔断门门框中心与线路中线横向偏差应小于±10mm；
③ 安装好的隔断门门框高程与设计值偏差应小于±3mm。
5 站台板施工控制测量
站台板的平面位置直接影响限界，高程直接影响后续的装修，屏蔽门安装等，对站台板结构的放样精度要求很高。站台限界对保证列车的安全运营具有极其重要的作用，如何确保站台不侵界，又在列车停止时不留较大空隙，是站台施工需要解决的问题。
站台板结构复测是指在砼浇筑前复测每个车站站台板的第一块板，以及对每个车站站台板全部施工完成后的平面位置和高程进行验收测量。
站台板结构复测方法，用车站控制点作为起算依据，使用不低于Ⅱ级全站仪，采用极坐标法对第一块板侧模进行检测，和设计值进行比对，以确保站台板不侵界；站台板全部施工完了以后，对其平面位置和高程进行验收测量。
要做好站台板施工控制测量，主要做好以下几个方面：
①使用高精度并与铺轨相同的控制点。站台施工尽量使用车站控制点进行放样，车站控制点成果是多次联系测量的平均值，稳固并能长期保存。在后期的铺轨过程中，也使用车站控制点测设控制基标，这样就能消除不同控制点带来的误差。
②模板立好后，对侧模进行检测，避免立模时产生的误差，对误差较大的模板进行整改。
③模板必须坚实、稳固，尽量减少模板变形，禁止跑模、胀模情况出现。
站台板结构复测的内外作业及成果精度，须满足规范及限界测量的有关要求。具体限差如下：
① 站台板模板距线路中线间距的放样中误差为0~+5mm，高程放样中误差为±5mm；
② 站台板竣工后，距线路中线间距允许误差为0~+10mm，高程允许偏差为±10mm。
6 高架段箱梁高程控制测量
箱梁的高程复测可利用检定过的Ⅰ级钢尺将地面控制点高程传递至桥台和箱梁上，按现场需要及时进行，复测合格后方可进行下步施工。
箱梁复测的内外作业及成果精度，须满足《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008及《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003的有关要求。具体要求如下：高架箱梁模板放样中误差为±5mm；箱梁竣工后，平面位置及顶部高程允许偏差±10mm。
在以往的地铁施工过程中，会出现箱梁顶面高程和设计高程差值较大问题，个别部位差值甚至超过50mm，给后续的铺轨作业造成很大困难。箱梁顶面高程误差主要体现在两个方面：①箱梁接缝处产生错台，②箱梁顶面高程整体出现偏差。箱梁顶面高程误差产生的原因有多方面的，主要包括以下几点：临时控制点误差、测量放样误差、现场施工误差、箱梁张拉过程中产生的梁体变形、未考虑梁体浇筑后模板的变形。针对不同的误差产生原因，我们需要制定相应的应对措施，确保箱梁浇筑高程符合相关要求[4]。
（1）箱梁施工过程中，施工单位为方便施工，都在工地里面埋设控制点，当控制点沉降或者其他原因高程产生变化后，将对附近箱梁高程产生直接影响。要做好测量管理工作，制定控制点符合计划并切实执行。当墩柱、箱梁完工后，及时将控制点引测到墩柱或张拉后的箱梁上，确保临时控制点稳定可靠。
（2）由于仪器及测量技术的进步，放样误差一般都不大。在作业过程中，计算数据要做到多级复核，现场放样过程要换人复核，避免错误产生。
（3）由于梁面是大面积混泥土浇筑，浇筑时混泥土高程和放样标高不一致，这种误差具有随机性。现场作业时，加密放样标高，以方便施工，还有就是加强现场施工管理。
（4）箱梁张拉过程中，梁面高程会产生变化，中间变化值大，梁端变化值小。张拉变形值和箱梁长度、距梁端距离等有关，而且变形值和理论值未必一致，存在较大的不确定性，提前考虑张拉变形量存在很大困难。放样过程中可以简化处理，根据变形理论值计算不同位置张拉变形量，在放样过程中进行修正。
（5）箱梁浇筑过程中，由于重力作用，模板均存在一定变形。在箱梁浇筑预压过程中，要测量出预压过程中，模板的变形，在顶面高程放样过程中，对放样值进行修正。
7 联络通道处钢管片预埋控制测量
受施工环缝影响及排版软件的限制，联络通道预埋钢环偶有错环现象发生，导致完工后的联络通道不是直通的，而是斜通的，且偏离最低点位置，影响排水。为避免此类情况发生，联络通道钢环安装前需要进行检测。先施工的区间在进行联络通道预埋钢环安装前要进行检测，以联系测量所测隧道内导线点为控制点，利用极坐标方法对联络通道前推20环中心位置进行测量并计算出实际里程，根据联络通道设计里程和前推20环实际里程差值，计算出联络通道实际所处管片环号。确保预埋钢环中心里程与设计里程偏差在60公分以内。后施工的区间在进行预埋钢环安装前，要先准确测量出先施工区间钢环的实际里程，确保预埋钢环与先施工区间钢环实际里程偏差在60公分以内，与设计里程偏差在120公分以内。
8 结 语
随着测量仪器的进步、测量技术手段的发展以及轨道交通建设经验的积累，测量精度和技术完全能满足目前轨道交通工程建设的需求。但是在具体细节的控制上，尤其是以上关键工序中的控制测量运用上，还是要多加强管理，避免出现测量方面的错误，造成不可挽回的损失。同时针对具体的工作和要求，我们要不断提出新的理论，探索新的方法，提高测量精度，以满足轨道交通工程施工需求。
参考文献
[1] 孟学文,关龙.地铁盾构施工始发和接收的控制措施[C].北京市政第一届地铁与地下工程施工技术学术研讨会论文集.2005:129-132.
[2] 林正庆.地铁隧道贯通测量[C].全国精密工程测量学术研讨会论文集.1996:104～107.
[3] 张国兴.地铁人防隔断门处刚性接触网施工技术[J].现代城市轨道交通,2008,(2):24-26.
[4] 肖飞,刘振华.浅谈城市地铁高架部分施工测量技术[J].城市建设理论研究,2014,(11).
[5] 高启,军董涛,万甸甸等.全站仪在联络通道轴线测量放样中的应用[C].//2012年全国矿山建设学术会议论文集.2012:326-327.
作者简介：何山（1972—）男，高级工程师，主要从事轨道交通工程施工技术及风险控制研究。
论文作者:何山1,,张力文2,,郭士朋2
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第11期
论文发表时间:2017/12/1
标签：高程论文; 测量论文; 盾构论文; 复测论文; 人防论文; 误差论文; 站台论文; 《建筑科技》2017年第11期论文;