论地铁精密控测技术的管理要点

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  摘要:由于地铁控制测量由地面导线、联系测量、地下导线组成,且布点通视受城市结构建筑物的限制,精度控制难度较大。该文结合工程实例,分析了在常规测量中的一些不良习惯在地铁测量中可能带来的误差影响,并从技术的角度提出了一些有效的管理控制措施,對如何做好地铁控制测量的管理工作有一定的借鉴作用。
  关键词:地铁控制测量误差精度管理
  中图分类号: U231 文献标识码: A
  
  
  1、引言
  地铁控制测量是地铁建设过程中的一项重要工作,由地面控制测量、联系测量、地下控制测量三部分组成,是保证车站、区间各段正确衔接的重要技术措施。由于地铁埋深浅,沿途及下穿构筑物复杂,因此对地下建筑物定位精度要求较高,对贯通测量精度要求严格。因此如何确保控制测量的精度是地铁建设中至关重要的一个环节。笔者依据在测量管理过程中的一些工作经验和心得,通过工程实例谈谈地铁控制测量中一些管理方法及应注意事项。
  2、工程概况及存在问题
  苏州轨道交通1号线星港街站~会展中心站区间下穿金鸡湖,最小覆盖层厚度小于5米,控制测量需考虑800m水域跨湖作业。地面导线共布设11个控制点,9个未知边,总长4500.488m,平均边长500.054m,最小边长149.536m,最大边长:1046.932m。测量仪器为徕卡TCR1201+R400全站仪,测距精度2mm+2ppm,测角精度 1″。
  存在问题是金鸡湖盾构区间在第一次停检点测量时,全长相对闭合差1/29960>1/35000,不满足国家四等导线精度要求。若不能及时找出原因,不仅面临工程暂停压力,也为后期能否精确下穿金鸡湖底带来安全质量风险。
  
  地面控制导线平面布置图
  3、管理要点及实施效果
  地铁的精准测控要达到国家相关规范的精度要求,必须严格按相关技术要求对作业过程进行全程监控和把关,方能找出问题症结所在。笔者依据测量规范及相关技术要求在施工单位控制网复测过程中采取了一些针对性管理措施,取得较为显著的效果。
  3.1、对测量仪器的可靠性进行检验
  测量仪器的可靠性是测量精确性的基本保证,对此在测量过程中应采取如下几点管理措施:
  (1)、首先对仪器型号、精度、及年检证书进行审核。审核结果表明该仪器为新购仪器,使用期不足半年,精度评定合格。
  (2)、按相关管理要求,进行全换手测量,要求施工单位换同精度,年检评定合格的拓普康711系列全站仪同该徕卡TCR1201+R400全站仪进行平行观测。观测表明徕卡全站仪全长闭合差1/32150>1/35000,不满足国家四等导线测量规范要求,精度超限。而拓普康测量精度为1/51085满足要求。但如果将徕卡测距替换为拓普康测距,精度为1/45866<1/35000,精度满足要求。换手测量结果表明该徕卡全站仪存在问题,精度不可靠。
  (3)、从仪器的维护保养的过程中上进一步查找仪器精度、稳定性下降原因。经查找发现仪器平时搁置在摄氏16度的空调房内。复测时正值盛夏,仪器未经过度,直接在户外高温下开箱,内外温差悬殊大。经分析可能是由于测量仪器为高精密仪器,受室内外大温差的反复影响,仪器内部零件热胀冷缩不均影响仪器精度。后送交检定中心发现仪器三轴差超限。该仪器经重新校定合格后投入使用,平时将仪器置于常温环境下保存,仪器性能稳定,未发现类似情况。
  3.2、严格要求测量前后须进行测温
  地铁控制测量是精准测控技术,温度和气压的变化都会给测量精度带来较大的影响。在一般气象条件下,在1km的距离上,温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm,因此在高温的夏季作业应要求在测距前后进行测温。经全过程旁站发现,测量员沿习普通放样习惯,将气温固定设置在28℃。为确保精度,在管理中明确要求测量前后进行测温。测温记录情况是当测距最长边1046.933米时,温度高达40℃,与设置温度相差12℃,按千米每度变化0.95mm计,测距误差达12.563mm,因此在夏季不进行测温,则随着多边误差的传递很容易造成导线相对闭合差超限。
  因此控测过程中应严格按《城市轨道交通工程测量规范》要求,在测距的前后各读取一次温度,取平均值作为气象数据,温度读至0.2度,读取后将温度值录入到全站仪内进行自动改正,经过温度改正后,精度满足规范要求。
  3.3、旁站采集数据确保数据的真实性
  测量旁站是对测量过程的合规性,数据的真实性进行见证。由于测量分为外业和内业两部分,内业是测量的成果,因此确保内业数据的真实性是旁站根本目的。为达此目的,在控测管理中应做如下要求:
  (1)、在旁站过程中及时录入原始数据,或是对施工测量手薄拍照,备份原始数据。
  (2)、要求施工单位测量人员在报审测量数据时,不仅需附成果报告书,还应提供平差软件计算电子备份。将该备份进行重新运算,看成果是否一致,并打开旁站时录入的原始数据对录入数据进行核对,确保录入数据的真实性。
  通过旁站采集数据并在计算过程中进行核实录入数据的真实性,最终确保测量的成果的真实性及可靠性。
  3.4、改善强制对中提高效率及精度
  地铁隧道圆形的断面及狭小的空间,给全站仪的架站测量造成了一定的局限性,影响了控测的效率及精度。针对于此,在地铁区间的控测管理上要求进行强制对中。但常规的普通钢板设置的强制对中托盘因受隧道潮湿的环境的影响,接口螺丝易锈蚀对全站仪及棱镜基座破坏较大,对仪器使用寿命及精度造成影响。因此对托盘的制做应要求镀锌防锈蚀,接口螺丝要求为可拆卸的铜螺丝以减少对仪器基座的磨损。改善强制对中托盘不仅能有效降低对中误差,提高测量精度,也能降低在地铁隧道狭小环境内的对中时间,提高测量效率。
  3.5、按规范要求优化洞内导线网形设计
  洞内延伸导线点布设对导线的传递精度影响较大。由于受洞内狭小空间的影响,特别是曲线区间,洞内导线的布设存在一定的随意性,对导线的精度影响较大。因此在地铁的精密测控管理上应依据测量规范对施工单位导线布设的方案及布设结果进行审核,并实控制点实地检查。
  导线主要设计原则是:(1)、避免长短边,一般相邻边长度比不超过1:3;(2)、在通视情况下尽量将边长拉长,减少延伸导线点个数,点数越少传递精度越高,因此在曲线曲中点附近一般是要布设一个延伸导线点的;(3)、视线距离隧道侧壁距离要大于0.5m,而且延伸点尽量避开灯光正下方,以便于观测。
  金鸡湖隧道的洞内延伸导线边长控制在120m~250m之间,在网形上有效的保证了导线的闭合精度。
  
  金鸡湖隧道部分洞内延伸导线网形设计
  3.6、严格停检点的检查和报审制度
  “双检制”是在控制测过程中确保精确一个重要措施。在下穿金鸡湖盾构的控制测量中,业主所实行‘停检制’是‘双检制’在控制测量管理措施上的体现。‘停检制’要求区间隧道始发100环、区间1/2处、距贯通面100环处设置三次测量强制停检点,盾构掘进掌子面处控制边及控制高程未经复核不得继续推进。停检测量要求施工、监理、业主测量队三方对地面控制网、联系测量以及洞内控制网进行单独复测。各家分别计算得出掘进掌子面处控制边及控制高程数据。施工方将测量成果上报监理,监理方在核对合格后,连同监理方测量成果一同上报业主测量队。由业主测量队对三方复测成果进行精度分析,分析合格,确认满足继续推进条件时上报业主,三次停检点分别由总监、项管部主任、质量部主任审批签发继续掘进令。
  停检制度保证了盾构隧道施工控制导线及高程点最基本的测量频次。同时,每次停检中有三家联测,很好地贯彻了“测量双检制”思想,保证了停检成果的可靠性。同时这也提高各项目管理层对测量工作的重视程度。盾构隧道正确贯通起到很大作用,值得在业内推荐。
  4、结语
  地铁的精密测控的可靠性、精确度及数据的真实性是地铁隧道按设计路线精确贯通的技术保证。在地铁精密测控的管理中要对影响控测精度的源头、过程及成果进行把关。源头的把关主要集中在人员资质、业务素质、仪器精度可靠性、控制点布设科学性的审核确认上;过程的把关主要集中在仪器的规范操作及设置上,如温度气压的量测与录入;对成果真实可靠性的把关可以通过旁站及停检制度的执行上得以实现。总之地铁控制测量点的布设及观测受城市结构物及地下线形的影响,情况较为复杂,在精密控测管理中应根据实际情况,因地
  制宜的制定管理措施从而确保精密控测成果的精确性及可靠性。
  参考文献
  (1)、城市轨道交通工程测量规范GP50308-2008【S】,北京:中国建筑工业出版社,2008
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