论文部分内容阅读
武汉地铁运营有限公司 湖北武汉 430000
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：
式中：N——同步环中基线边的个数；
W——环闭合差；
——标准差，即基线向量的弦长中误差（mm）；
a——固定误差（mm）；
b——比例误差系数（1×10-6）；
d——GPS控制网中相邻点的平均距离（km）。
（2）独立基线构成的独立环各坐标分量及全长闭合差满足下列各式要求：
式中 n——独立环中基线边的个数。
（3）复测基线的长度较差满足下式要求：
（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
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：
式中：N——同步环中基线边的个数；
W——环闭合差；
——标准差，即基线向量的弦长中误差（mm）；
a——固定误差（mm）；
b——比例误差系数（1×10-6）；
d——GPS控制网中相邻点的平均距离（km）。
（2）独立基线构成的独立环各坐标分量及全长闭合差满足下列各式要求：
式中 n——独立环中基线边的个数。
（3）复测基线的长度较差满足下式要求：
（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