城市地下工程定向测量及监测技术研究

涂丽武

引言

伴随近些你那我国城市化发展水平的速度的提升，使得我国城市道路拥堵、交通严重堵塞等情况愈发的严重起来，导致我国城市化发展质量和效率受到了较大的限制，造成城市居民日常生产生活的质量因此受到了较大的不利影响。因此，地铁作为一个可以有效缓解道路拥堵情况和地面交通压力的新型交通运输方式，提升地铁测量工程的施工精度，并采用监测技术来全面的提升该项工程项目的建设质量，从而保证地铁能够安全稳定且高效的运行。

1 定向测量技术的种类和特点

1.1 定向测量的主要内容

就目前来看，地铁工程在施工过程中其定向测量工作主要包含了三方面内容：①地面控制网定向测量法，该方法主要是沿着地铁运行线路，利用全站仪来进行数字测量或者是GPS 进行的静态控制法测量来建立起二等首级GPS 网，并使用导线测量方式完成对首级网的加密工作。②地铁工程的施工测量，该部门测量工作主要有施工控制、细部放样、环境监测以及竣工等方面的测量内容；该方面工作测量过程中对地面控制测量需要维护工程施工期间施工现场地面的平整性和高程的主控制网的完整性，维护该方面施工的可靠性、稳定性与便利性，通过竖井进行定向与投点，并通过高程传递的方式实现地面和地上测量之间的联系。最后需要完成的是对地下进行控制测量，控制好地下的主导向和主水准网，保证各个地下区间隧道都能够相互贯通，从而保证地铁运行轨道的施工质量。③地铁工程监测，该部分监测工作主要为为了保证地下铁路工程的施工建设质量，并保护铁路沿线的建筑环境，从而保障地铁车辆能够维持安全运营的工作状态。该部分监测工作主要负责的项目就是支护和结构的测量、地下沿线管线的测量、地铁沿线地表沉降情况的观测、压力量、地下隧道和围岩变形情况等方面内容的测量。

1.2 定向测量的主要特点

随着近些年我国城市地铁工程施工规模的扩大以及各项新技术和设备的不断应用，使得该项工程的施工难度更大，施工环境与条件更加的复杂，这使得其对于竖井定向测量结果精确度的要求也更高；并且，随着地下隧道施工长度的逐渐增加，其对于定向测量技术的精密度和精确度也不断提升，这使得该项技术在施工过程中也出现了一些新的特点：①工程的投资规模较大、施工时间长、施工环境更加复杂，一般情况下，采用的都是以线带面的施工方式进行分期建设，因此，在进行测量工作时，需要在保证施工精度的同时还应该要保证各个相关线路衔接的准确性；②受工程线路施工长度和施工时间等方面的影响和限制，该项工程的施工建设任务一般都是由不同的施工企业承包的，因此，其各个施工阶段不仅要保证其本阶段的测量任务全面完成，还有要做好同相邻施工阶段地铁工程的良好衔接。

2 主要的定向测量方法

2.1 联系三角形测量法

该方法主要是通过在地铁工程隧道施工的竖井位置悬挂上两根钢丝，测量出竖井上方近井点到悬挂的钢丝之间的角度与距离，以便计算出钢丝之间的方位角和坐标[1]。并且，在井下作业过程中进行测量时，可以通过计算数值和传递坐标的方式找出测量地下导线起始边的方位角与坐标的方法。该方法的优点在于其测量结果的精确度较高，可以被普遍应用；其缺点是对于钢丝稳定性和测量环境等因素的要求较高，需要测量的时间长，计算量大。

2.2 竖直导线测量法

该方法属于竖井联系测量法的重要内容，其测量方式主要是将原来地面控制点的方向与坐标可以通过竖井传到竖井之下，使地下与地上能够处在同一个坐标系统上[2]。从测量类型上来看，由于城市地铁工程的深度相对较浅，大约在距地面二百米的空间内，而该方法的测量原理相对较为简单，操作起来比较便利，其网络控制点的布置相对较为灵活，所以该方法在地铁工程测量工作中更加的适用。该方法的优点在于测量结果的精度较高，对于工程施工干扰相对较少，比较方便优化设计。

2.3 水准陀螺仪联合测量法

该方法主要是通过利用垂准仪投放与地下、地上在同一个铅垂线上形成的点位，以地下与地上陀螺的定向成果计算出投出的点位在平面空间形成的夹角，从而使得地下与地上的导向能够连接成为一份整体，将地上的方位角与导向的坐标传递到地下[3]。在地铁工程的施工过程中，该方法比其他方法的作业效率更高，且在工作过程中不会受到竖井筒孔直径大小的限制，其作业的精度更加可以满足工程的施工要求，因此其应用范围更加的广泛。

3 地铁工程的监测技术研究

随着近些年我国地铁工程项目建设规模的扩大，以及其在交通运输行业重要性的提升，使得其社会地位也随之不断的提高。然而，从当前我国地铁项目施工建设情况来看，其中大部分的地铁工程其施工前期的试验和调研等方面的准备工作并不是十分的充分。但由于地铁工程项目的建设规模相对较大、线路较长、涉及到的专业知识技术较多、对于施工精确度的要求高；并且工程施工期限较短，这使得大部分地铁工程的施工都会受到较大的施工时间的压力，导致工程的施工质量产生影响[4]。与此同时，因为该项工程在施工建设过程中会受到空间的限制，其施工技术相对较为复杂；并且，当前地铁工程建设的监测与预警机制的建设还不是很完善，相关风险管理机制还处在初级阶段，所以，利用监测技术管理对地铁工程进行管理十分必要。

在对地铁工程进行监测的过程中，其需要遵循相应的规范标准与设计规划的要求，且设定的监测方案还需要经过严格的评审，且对于施工项目的监测频率最低需要保证1d/次，第三方工程的监测需要每隔三天监测一次。该监测技术的核心点就是设置基准监测点，为了保证监测技术的作用可以被全面的发挥出来，其基准点应该要设置在离地铁基坑较远或者是对隧道施工影响较小的稳固位置；并且，位移、沉降等各个地方的监测都需要设置基准点，其位置需要满足相关规范的要求[5]。此外，监测初始值不仅需要在施工影响之前便确定下来，还要进行至少两次的独立观测，取两次结果的平均值，提升监测数据的真实和准确性。

4 结束语

总而言之，随着近些年城市化建设过程中地铁工程项目数量的提升，以及建设规模的扩大，使得人们在出行过程中对于地铁运输的依赖程度也随之不断的提高，这使得地铁运输过程中的安全性以及施工质量的重要性也在交通运输行业逐渐提升。测量工作作为能够为地铁运输的安全性提供数据信息保障与支撑的重要因素，对其定向测量以及监测技术等进行全面的研究，并对其研究结果进行分析，对于为地铁运输安全稳定的运行具有十分重要的现实意义。

[1]唐振兴.城市地铁工程定向测量及变形监测技术研究[J].科技传播，2013，10（05）：29+27.

[2]袁长丰，于广明，王晓磊，等.城市地下工程数据管理技术研究[J].地下空间与工程学报，2012，05（10）：939～945.

[3]徐顺明.广州轨道交通盾构隧道施工控制测量的研究[D].武汉大学，2012.

[4]吴冰.地下工程建设第三方巡查预警系统平台设计研究[D].中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2013.

[5]杨广武.地下工程穿越既有地铁线路变形控制标准和技术研究[D].北京交通大学，2010.