摘要：地铁隧道断面测量是地铁施工建设中的重要环节，是线路调线调坡的依据，其测量成果质量必须得到保证。本文首先分析了地铁隧道断面测量工作中的难点，并结合测量技术要求，详细介绍了地铁隧道断面测量流程及采取的“高程放样法”;开发的断面测量数据提取软件，实现了测量数据的自动提取及断面Excel成果自动生成;最后重点介绍了断面Excel成果的质量检查方法。
关键词：断面测量;全站仪法;高程放样法;质量检查
引言
在运营地铁区间盾构隧道周边进行基坑施工的工程案例日益增多，为减少邻近基坑施工对地铁隧道的扰动影响，往往需对地铁隧道采取一定的保护措施。另一方面，随着城市地铁线网的加密，运营地铁区间上方大范围弃土堆载的情况时有发生，地表堆载及卸荷影响地铁隧道结构安全的问题愈发突出。
1地铁盾构隧道井下双导线测量控制实例
1.1案例工程概述
地铁盾构隧道井下双导线测量控制系统准确性高，为盾构施工提供保障.地铁武昌火车站-瑞安街站总长度为1859.5m，区间最小转弯半径为360m， 出站后区间最大的坡度为7.2‰，最小坡度是7.34‰。由于洞内净空小，单洞长，布设控制网难度大，如选用传统的支导线， 平差条件不足，不能保证控制点的高精度，因此，选用双导线测量控制网进行测量及平差。具体实施方案如下。
1.2断面仪法
激光断面仪是建立在无合作目标可见光激光测距技术和精密数字测角技术之上，采用极坐标测量法与计算机技术紧密相结合的光机电一体化产品;加上专门设计的外业掌上电脑控制软件及微机图像后处理软件，能迅速得到隧道断面实际测量曲线图，并与标准设计图进行对比快速给出超欠挖等参数的检测报告。断面仪测量方法以操作简单、准确率高、图像直观在近年来的隧道断面测量中得到了广泛应用。利用断面仪法进行隧道断面测量时，首先将激光断面仪定位于隧道的轴线点上，调试仪器使得测量头处于垂直于隧道轴线处的位置;设置好隧道断面的起始、终止测量角度及所测点数后，软件控制测头以某物理方向(如水平方向)为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线;通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的三维匹配，最后形成超欠挖输出图形。断面仪法的优点是仪器价格便宜，操作简单，对作业人员要求低;缺点是架站时需要放样出线路中线点，测量断面个数多时效率低。断面仪法是目前隧道断面测量最常用的方法之一。
1.3测点桩位选
运用双导线控制测量，除了对设备的使用要符合规范外，还应当注意控制点点位的选择，控制点点位的选择，对于整体的数据是相当重要的。如何选择好的测站点？有以下方法，首先，在图纸上对整个区域进行规划，把握整体的布局；第二，合理布置控制点，根据实际情况，布置环网加强测量；最后，根据实际情况选择好再点对。点对的布局有2种方式：第一种布局方式是2个点，在隧道的两侧相互对应，这种布局方式的好处，可以更全面地观测整合隧道平面，而且网型稳定，适合较大隧道。另一种布局方式是2个点在同一侧，这种测量方式较为少见，因为网型不够稳定，只适合一些较小的隧道进行精准的测量，这样布局还有个好处就是可以减少工作量，同时，在2个导线之间可以再加1条导线，这样可以加强对中间量的测量。
1.4三维激光扫描仪法
（1）外业数据采集。外业数据采集使用天宝SX10全站扫描仪，利用测站设立或后方交会方法进行架站。根据现场情况，选择合适地点架设仪器，对全部范围扫描获取隧道点云数据。获取的点云数据具有绝对坐标值，点云无须拼接，减少了拼接误差。（2）数据预处理。根据隧道设计数据(平曲线、竖曲线和设计断面)，剔除隧道壁外的噪音数据。噪音数据主要是盾构管片的连接螺栓孔、螺帽、注浆孔及电缆、照明设备及其他附着在管壁上的设施。（3）超欠挖报告。基于隧道中心线及隧道设计开挖轮廓线建立超欠挖参考面三维模型;利用三维激光扫描数据，建立隧道开挖后现状三维模型;将参考面模型和开挖后现状模型进行三维立体叠加分析，利用TrimbleBusinessCenter软件可直观获得该段里程中任意点位超欠挖的程度。
2内业质量检查方法
某市轨道交通7号线一期工程北起园博园北站南至野芷湖站，线路全长30多公里，设站19座，均为地下车站;车站多采用明挖法施工，区间基本采用盾构法施工。圆形盾构区间，每环宽1.5m，每环由若干管片拼接而成，隧道内部设计直径为5.4m。断面测量精度按规范要求进行控制，平面基准线为隧道设计中心线，高程基准线为隧道轨面高设计线，测量间距及测点分布要求如下。如图1所示，最终生成的圆形隧道断面测量成果表，包含以下数据:断面里程(A列)、断面设计中线点实测坐标(B、C列)、左侧关键点实测高程(F列)及距离(E列)、右侧关键点实测高程(J列)及距离(I列)、底点高程(M列)、顶点高程(P列)、轨面高程(S列)。上述数据的内业质量检查，可以利用Excel软件自带的函数工具、依据数据间的相互逻辑关系进行。数据检查内容包括:(1)断面里程检查。相邻两断面的里程相减，可计算出相邻断面的里程差，利用“XY散点图”生成工具，画图显示dL数值序列，检查断面里程是否按从小到大排列、里程差dL数值是否满足要求。(2)断面坐标、轨面高程检查。根据隧道设计平、竖曲线参数，可计算出实测断面的理论坐标及轨面高程，导入到Excel表格后，进行求差处理，利用“XY散点图”生成工具，画图显示dX，dY，dH轨面数值序列，检查dX，dY是否满足要求，检查轨面高程是否计算错误。(3)顶点高检查。利用“XY散点图”生成工具，画图显示顶点高数值序列，检查断面顶点高是否存在突变。(4)净空高检查。圆形隧道设计直径为5.4m;每个断面顶高与底高之差，即为该断面净空高;计算隧道净空高的偏离值，利用“XY散点图”生成工具，可直观查阅偏离值序列。(5)左、右侧测点高程检查。利用Excel软件自带函数，计算左右两侧8个关键点的高程测量误差;并利用“XY散点图”生成工具，查看误差值序列，定位误差超限的观测值。
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图1 底点高程偏离值序列图
结语
综上所述，随着我国城市化建设，许多城市都进行了地铁建设，地铁网络的建设大大提高了人们的出行效率，同时，地铁的修建也是一个相当困难的工作，因为修建地铁需要综合考虑各个条件，尤其是沿线的地质。在进行隧道的开凿过程中，除了需要机器进行挖通，还需要更多精准数据进行后期处理，一旦结果出现问题很容易引发事故。所以要充分结合测量系统精准获取隧道的数据。本文介绍的地铁隧道断面测量方法，外业效率较高，满足“测量管片凸起部位”的要求，测量精度高，内业数据处理自动化程度高，测量成果质量检查直观、全面、严谨，先后完成了50多千米、多条地铁线路的断面测量工作，取得了很好的效果。
参考文献
[1]赫英超，刘晗.地铁隧道断面测量方法浅析[J].工程建设与设计，2017(10):92～93.
论文作者:赵恒
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
标签：断面论文; 隧道论文; 测量论文; 高程论文; 地铁论文; 数据论文; 盾构论文; 《基层建设》2020年第2期论文;