摘要：通过介绍武汉地铁2号线长～范区间地下控制基准网的重建实例，浅谈地下导线网和水准网的测量方法以及技术措施，研究地下控制基准网重建方案的可行性，为同类项目的实施提供参考。
关键词：地铁；运营线路；重建；地下；基准网
前言
武汉地铁2号线长～范区间曾发生超过允许值的沉降变形，由于仅有道床沉降监测资料，缺少隧道结构、轨道的沉降数据及结构收敛数据，为进行该区间隧道沉降病害整治研究工作，需补充测量该段区间隧道的断面收敛、沉降及轨道沉降等情况。该区间原施工控制点和铺轨基标已经缺失，为满足隧道结构病害整治的需要，必须重建地下控制基准网。本文通过对武汉地铁2号线长～范区间重建地下控制基准网的方案和措施进行总结分析，为同类项目的实施提供参考。
1 重建方案
1、分中推算法：以车站中心、盾构隧道的洞门端等永久性建筑物特征点的设计里程为起算点，在车站轨行区直线段的轨道中心埋设控制点。即首先对轨道精确分中，采取锤球或光学对中设备钻孔埋设控制点标心，固定埋设在车站轨行区两端，控制点间距充分利用车站部分的夹直线长。根据结构物和轨道的对应关系求得埋设的控制点精确里程，进而利用铺轨设计资料算出车站内控制点的设计坐标。利用三个车站的控制点设计坐标成果，选取适宜的数据处理和平差方法，建立地下控制网。
2、出入口支导线法：从地铁车站出入口采取支导线将首级网成果引入到车站轨行区，存在转点多、边长短、竖角大、视线障碍多等不利因素，测设的导线点精度低，误差大，不宜采用此法测设地下段的控制点。可作为困难条件下的备选方案，同时也可采用该方法检核分中推算法的准确性，防止粗差。
3、水准高程引入法：高程控制点均应检核无误后，在地铁车站出入口采取几何水准方法引入地下站控制点，按照地铁工程地下水准测量技术标准和精度指标，建立地下水准网。
通过1、3方案组合法导入首级网成果，建立地下控制基准网，同时采用方法2对成果进行检核。
2 测区概况
长～汉区间基本呈北～南走向，出长港路站后，线路以半径400米曲线左转，再以半径400米曲线右转，以半径350米曲线左转进入汉口站，共三条小半径曲线，呈S形反弯，给观测作业带来不利影响。
3 地面控制网复测
地面控制测量包括GPS点控制网检测、一等水准控制网复测。原网中的GPS控制点是地铁土建施工阶段控制测量的起算依据，已建GPS控制网难免受到城市建设的影响，造成测点间不通视、控制点丢位移、沉降等。GPS控制点的精度将直接关系本次测量工程的精度，因此，必须对GPS控制网进行检测，以保证控制网在建设过程中的稳定性和可靠性。
采用LGO 基线处理软件处理外业数据，对同步环闭合差、全长闭合差、复测基线较差进行检核，各项指标满足以下精度指标要求：
（1）同步环各坐标分量及全长闭合差应满足下列各式：
（4）卫星定位检测网的平差计算
观测数据经过严密平差后的各项限差应满足表1中各项技术指标的要求。
表1 卫星定位控制网的主要技术指标
平均边长（km） 最弱点的点位中误差（mm） 相邻点的相对点位中误差（mm） 最弱边的相对中误差 与原有控制点的坐标较差（mm） 不同线路控制网重合点坐标较差（mm） 2 ±12 ±10 1/100000 ≤50 ≤25
（5）一等水准控制网复测
对水准网的观测数据进行严密平差，主要技术指标的精度要求见表2。
表2 精密水准测量的主要技术要求
水准测量等级 每千米高差 中数中误差（mm） 附合水准线路平均长度（km） 水准仪等级 水准尺 观测次数 往返较差、 附合或环线闭合差（mm） 偶然中误差
全中误差
与已知点联测 附合或环线 一等 ±1 ±2 35～45 DS1 铟瓦尺 往返测各一次 往返测各一次 ±4
注：L为往返测段，附合或环线的路线长度（以km计）；
表3 精密导线测量的主要技术要求
平均 边长（m） 导线总 长度（km） 每边测距中 误差（mm） 测距相 对中误差 测角中 误差（″） 水平角测回数 边长测回数 方位角闭 合差（″） 全长相 对闭合差 相邻点的相对点 位中误差（mm） Ⅰ级全站仪 Ⅱ级全站仪 Ⅰ、Ⅱ级全站仪 350 3～4 ±4 1/60000 ±2.5 4 6 往返测距各2测回 ±5
1/35000 ±8
注：n为导线的角度个数。
表4 水准测量精度要求
水准测量 等级 每千米水准测量 偶然中误差M△ 每千米水准测量 全中误差MW 限 差 检测已测段高差之差 往返测不符值 附合路线或环线闭合差 左右路线高差不符值 二等水准 1 2 6√R 4√R 4
注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位为km。
4 洞内地下控制网导线测量
地下控制网导线测量包括精密导线网布设及测量、二等水准网布设及测量和二等水准网复测。根据盾构区间的走向，选埋导线网控制点，分布在左右侧的隧道底板上，按点对形式埋设，点对间距在线路方向上约300米左右，曲线地段不宜小于100米，采用精密导线网布设及测量，一等水准作业技术指标测量。主导线点选在洞内股道中间的排水沟内，曲线地段导线网副点埋设外股钢轨外侧方便观测的位置，并兼作洞内水准点。
洞内导线导线网联测示意图
4.1 精密导线观测方法
精密导线按下列方法进行观测：
（1）测站点只有两个方向时，采用左、右角各观测两测回，左右角平均值与360°之差小于4″；多于两个方向时，采用全圆法观测4测回，测回间应按（n为测回数）变换度盘；测回间方向值之差小于6″。
（2）与车站内求得的假定控制点连接测量时，联测方向应多于1个。当倾角大于15°时，水平角应观测6测回，每两测回将仪器旋转120°重新对中整平，以减小仪器竖轴不竖直对水平角测量的影响；
（3）仪器加、乘常数及气象改正根据全站仪的性能、现场设置的仪器气压、温度等相关资料，可直接在仪器中输入改正参数进行观测或现场记录后内业计算时对观测值进行改正。
（4）两端车站内埋设控制点处于相对稳定的车站轨行区，确保导线网精度不降低的情况下，修正两端的控制点坐标值，使得控制网成果与竣工时地铁成果坐标值达到基本一致。
4.2 精密导线的数据处理
洞内地下控制网采用徕卡TS30 全站仪进行施测。平面控制导线网的测量，采用边角网形式形成洞内导线网，附合于隧道两端的铺轨基标点上，导线测量的主要技术要求见表3：
导线外业观测完成后，检测各观测指标是否满足要求（每站软件自动检查），组建平差文件。各选取长港路站、汉口站车站段的两个铺轨基标作为里程起算依据，按设计资料推算车站段控制点的坐标，采用附合导线网法组网。地下控制导线网在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后（实测相对闭合差1：1260299，水平角观测的测角中误差1.38″），采用铁四院铁路工程精密控制测量数据处理系统软件（SYADJ）进行严密平差计算，得到个导线点平面坐标。
4.3 高程控制测量
长汉区间采用二等水准测量，建立高程控制网，本次复测地面网工作共联测首级水准点4个，分别是SZ07、SZ09、SZ11-1、SZ13，经分析判定SZ07、SZ09稳定可靠。长汉区间采用埋设的导线点作为二等水准点，与洞内主导线点共桩，采用天宝DINI12数字水准仪测量，标称精度：0.3mm/km。对区间原水准控制点进行检查，闭合差满足要求，采用原高程控制网水准点进行约束平差，按二等水准测量采用附和水准路线施测，水准测量精度要求见表4。
数据处理时，首先采用Excel表格进行数据的整理和检核，检查往返测高差和限差，检查水准数据是否满足表4的要求。检查结果表明此次二等水准测量符合要求，往返测高差不符值等指标满足要求。采用铁四院铁路工程精密控制测量数据处理系统软件（SYADJ）进行严密平差计算，每公里水准测量的高差偶然中误差0.48，符合要求。
5 结语
通过采取上述方案，该段区间的地下平面及高程控制网基本恢复，满足今后的监测使用要求。在实际测量中，长港路站和汉口站范围内均找到了铺轨阶段测设的铺轨基标及成果，为洞内重建控制网与竣工测量控制网保持一致创造了有利条件。通过该控制网测的得结构沉降数据与地面水准点沉降表现存在一致性，同时对实测与设计成果较差偏大地段尚需采取适当的方法及措施进一步确认。
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论文作者:秦妤
论文发表刊物:《基层建设》2015年31期
论文发表时间:2016/9/28
标签：导线论文; 测量论文; 水准论文; 误差论文; 地下论文; 精密论文; 区间论文; 《基层建设》2015年31期论文;