地铁试运营高架移梁工程中测量技术的实施与应用

施秋劼

（北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101）

一、城市轨道交通工程测量工作内容

（一）地面加密控制点测量

地面加密控制点是通过地铁精密导线和精密水准进行加密的次一级控制网点，其直接作为施工放样的控制点，精确度直接影响施工放样的质量，与此同时，地面加密控制测量还是施工测量中的关键环节之一，因此，要进行严格检测，从根本上保证的施工质量。

（二）地下控制点测量

联系测量为隧道准确施工提供了保障，但是影响隧道施工精确度和贯通误差大小的因素不仅仅包括联系测量，还包括施工单位在地下进行施工控制导线和施工控制水准，此外，施工单位在地下进行的施工控制导线和施工控制水准还是轨道交通工程施工测量的关键，因此，为了提高轨道交通工程施工质量，要提高二者的准确性。地下控制测量的主要内容为暗挖地下主导线控制测量、贯通测量、明挖地下中桩体系控制测量等，通过前两者和平差地下平面、高程主控制网，确定地下控制网的坐标和高程。

（三）贯通测量

贯通测量与高程测量是贯通测量的工作内容，通过实施贯通测量，可以实现两边导线的水准连接，进而对地下平面与高程控制体系进行贯通确认，为后续断面测量、线路放样等工作提供支持，并对调整贯通误差提供科学依据，此外，还可以判定相关偏差是否在合理范围内。

（四）线路中线调整

由于施工单位在进行中线放样工作中会出现一定的偏差，使得实际中线点位置与设计位置出现错位情况，影响中线点的精确度，因此，在中线检测完成后，要结合检测结果进行中线调整测量，优化实际施工中中线点的位置，将中线点的边长、各个点之间的夹角以及设计值控制在一定范围内，为断面测量、铺轨基标测设奠定基础。在线路优化调整中，主要是根据中线检测结果计算各个中线点的改正量和改正方向，并进一步落实，改正完成后还要进行穿线测量，以检验中线优化的准确性。

（五）断面测量

断面测量主要是根据上述中线测量调整后各种断面尺寸，确定结构施工是否满足限界要求。在断面测量中，如果断面测量结果满足限界要求，即可继续进行测量工作开展，如果达不到限界要求，要采取合理的对策，例如由设计单位进行测量线路和坡度的调整或由施工单位改善隧道结构。

（六）设备安装测量

做好设备安装测量工作有以下优势：能够保障相关设备严格按照设计要求进行安装施工，比如接触网、行车信号标志、接触轨、屏蔽门等，合理的设备安装测量是确保城市轨道安全运行的前提，因此，要切实强化该方面的工作力度。

（七）限界测量

进行限界测量的前提条件是设备安装及铺轨任务完成后、车辆等待运行时。由于在限界检查中会发现限界紧张的地段，因此，开展界限测量的主要意图在于重新对限界紧张地段进行隧道断面测量，以便在整改限界紧张地段有更加科学的参考依据。

二、贯通误差的测定与调整

（一）在贯通误差的测量方面，需要严格根据以下流程来进行

1.精密导线测量时，需在贯通面附近某一位置设置临时点，从检测的两个方向精确确定这一临时点的坐标，将最终所获得的闭合差分别投影到贯通面及其垂直方向上，获得横向贯通误差与纵向贯通误差，随后求得该临时点的方位角贯通误差。2.中线法下，需由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，取得一临时点，获得两点的横向与纵向距离，得到实际的贯通误差。3.水准路线从两端向洞内进测，分别测到贯通面附近的同一水准点或者中线点上，所获得的高程差值也就是最终的高程贯通误差。

（二）如果要使隧道贯通作业能够顺利进行，还需要对贯通误差进行相应的调整

1.直线隧道中线的调整，调整可以在未衬砌地段上进行，采用折线法，如果中线折角在5′以内，调整时按照直线线路；而如果中线折角处于5～25′，不加设曲线，在调整时，需要以相应的顶点内移量来考虑衬砌与线路位置；当中线折角在25′以上时，需用圆曲线加设反向曲线的方式来加以调整。2.曲线隧道贯通误差的调整方面，如果需要调整的路段全部位于圆曲线上，在调整的过程中，可以采用从曲线两端向中部按照特定长度调整的中线的方式，也可以采用偏角调整的方式。

三、城市轨道交通工程测量技术实际应用

（一）工程概况

深圳地铁6 号线工程6101 标三工区凤凰城站～光明大街站高架区间由中铁十一局集团有限公司负责土建施工，由中铁上海工程局集团有限公司负责铺轨工作。凤光区间位于光明区，沿光明大道敷设，为6101 标第9 个区间，区间共计58 个墩。其中现浇梁5 联，其余全部为预制U 梁。凤光区间GG44#～GG51#墩，里程范围为DK37+875.218～DK38+072.218，平面曲线为直线段。GG44#～GG51#段上部桥梁结构为预制U 梁，跨度有25 米、27 米、30 米、35 米，施工工艺为梁场内预制，现场架桥机架设。左侧基坑对应6 号线段落为GG46#～GG49#墩，GG45#、GG50#处在基坑边缘。

（二）项目来源

2020 年3 月28 日深圳地铁集团运营公司发现凤光区间GG44#～GG51#墩范围内轨道发生明显变形，我院随即对该区间断面及CPIII 控制点情况进行复测，提供限界的现状情况。2020 年4 月30 日在地铁大厦召开的地铁6 号线凤光区间桥梁、轨道整治工作部署会中明确采纳移梁方案，由于移梁工程需高精度的测量技术支持，中铁建十一局提出测量需求，并经业主采纳，最终由我院为本次移梁工程提供高精度的测量技术支持。

（三）测量内容

1.移梁前（1）检测该区段CPIII 控制点的稳定性，确认点位未变化的CPIII 点作为后续测量的基准点。（2）测量该区段的限界情况，便于设计初步分析该区段的偏移情况。（3）确认移梁范围后，精密测量各墩柱支座位置的水平偏移量及高程偏移量，为移梁工作提供准确参数。2.移梁中（1）移梁过程中实时测量道床板的实际中点，把控移梁状态，确保移梁精度。

（2）落梁前，对道床板的实际中点进行平面及高程测量，确认梁体的平面及高程是否位移到位。（3）落梁后，再次对道床板的实际中点进行平面及高程复测，确认落梁后位置是否发生变化。3.移梁后（1）梁体全部位移到位后，对整个移梁范围进行统一复测，再次确认移梁的最终精度。（2）配合铺轨单位进行CPIII 复测，恢复该区段的CPIII 控制网，便于铺轨单位后续的轨道精调。

（四）测量技术

1.断面测量。（1）断面测量位置：横断面测量以高架梁面调整的线路中线点为依据。测点位置由总体设计单位根据限界设计地铁车型提供。横断面测量采用全站仪三维坐标法、断面仪法等方法进行测量。(3)可采用不低于Ⅲ级全站仪等测量设备进行测量。(4)净空检测精度要求为：断面位置里程中误差不大于±50mm；断面点与线路中线法线距离的测量中误差小于±10mm；其他形式断面点高程的测量中误差小于±20mm，圆形断面点高程的测量中误差小于±10mm。目前我单位利用全站仪自动记录配合计算机组成断面测量系统，该系统自动采集外业数据，经室内编辑自动生成数据表格和断面图。该测量方法简单，速度快，大大提高了工作效率。

2.CPIII 测量铺轨控制网是为调线调坡测量、设备安装测量、轨道的铺设、轨道的精调、位移沉降变形监测和运营维护提供统一的控制基准。一般在隧道贯通、路基与桥梁等结构的线下工程施工完成后建立。铺轨控制网建立需要收集精密导线点和二等水准控制点作为已知起算点，铺轨控制网测量之前须对平面和水准起算点进行复测和精度检核。当以既有导线控制点（调线调坡导线或贯通测量导线）等高等级的线路控制点为已知点时，需对联测的平面及高程起算点进行稳定性分析和精度检核（与起算点联测的精度指标：方向改正数≤±4.0″，距离改正数≤±4mm），剔除带有粗差的起算点，当稳定的平面及高程皆起算点不少于2 个时，以稳定的起算点进行约束平差计算。当既有精密导线点精度不满足约束平差的要求时，则应在既有控制网的基础上，进行平面加密点的布设和测量。（1）网形要求。每个自由测站观测4 对控制点，测站间重复观测3 对控制点。除首、尾CP Ⅲ控制点外，每个CP Ⅲ控制点有四个自由测站的方向和距离观测量。自由测站间距一般约为30～60m，自由测站到CP Ⅲ控制点的最远观测距离不应大于150m。CP Ⅲ铺轨控制点平面测量时以通过联系测量方法从地上引入地下的地下控制点为起算点。与平面起算点联测时，应至少通过两个或两个以上连续的自由测站进行联测。为确保铺轨的顺畅性，每段CP Ⅲ控制网至少覆盖3 站2 区间，使用3 座车站的地下控制点为起算点。测量过程如下图所示。

（2）仪器设备要求。使用的全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其标称精度应满足：方向测量中误差不大于±1″，测距中误差不大于±（1mm+2ppm）。观测前须按要求对全站仪进行检校，作业期间仪器须在有效检定期内。边长观测应进行温度、气压等气象元素改正，温度读数精确至0.2℃，气压读数精确至0.5hPa。每台全站仪应配9 个棱镜，使用前应对棱镜进行必要的重复性和互换性检核。

（3）技术指标

表1 CPIII 控制网的主要技术要求

CP Ⅲ控制网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测，如分组观测，应采用同一归零方向，并重复观测一个方向。水平方向观测应满足下表的规定：

表2 CPIII 控制网水平方向观测技术要求

距离观测采用多测回距离观测法，应满足下表的规定：

表3 CPIII 控制网距离观测技术要求

提高CP Ⅲ铺轨控制网的观测精度的措施：CP Ⅲ控制网测量时，全站仪视场内不得有任何遮挡物；CP Ⅲ控制网测量时，附近应停止各种机械施工，以免产生震动影响测量结果；在观测前进行使用棱镜的重复性和互换性误差检查，使用符合要求的棱镜组；严格按照相关的技术要求进行CP Ⅲ测量；取全站仪对于各棱镜的加常数平均值作为综合加常数；各棱镜必须对准全站仪；隧道埋深较大时，对距离进行投影改正。

3.移梁测量。（1）相对坐标测量。以现有40 号墩和51 号墩道床板的实际中心点为已知点进行定向，建立相对坐标系，然后利用极坐标方法测量44 号墩～50 号墩道床板外侧壁相应测点的三维坐标并直接存入仪器的存储卡内，检测示意图如下：

（2）CPIII 绝对坐标测量。左线大里程端准备以Z38G13、Z38G14、Z38G15、Z38G16 进行定向，小里程端准备以Z38G01、Z38G02、Z38G03、Z38G04 进行定向，然后利用极坐标方法测量左线44 号墩～50 号墩道床板外侧壁相应测点的平面坐标并直接存入仪器的存储卡内。

右线大里程端准备以Y38G13、Y38G14、Y38G15、Y38G16 进行定向，小里程端准备以Y38G01、Y38G02、Y38G03、Y38G04 进行定向，然后利用极坐标方法测量右线44号墩～50 号墩道床板外侧壁相应测点的平面坐标并直接存入仪器的存储卡内。

（3）高程测量。高程测量用电子水准仪测量44-51 号墩梁缝处支座位置道床板顶面靠近外侧壁两侧的标高，左线准备以Z38G15 为起算，布设附合水准路线途经左线44 号墩～50 号墩各水准测点，最终附合至Z38G01；右线准备以Y38G15 为起算，布设附合水准路线途经右线44 号墩～50 号墩各水准测点，最终附合至Y38G01。

（五）数据处理

内业对每个断面各个点位的三维坐标进行统一处理，并利用软件根据设计要求计算相关数据值，最后将测量成果汇总成表格.

结语：城市轨道交通工程强化变形监测测量精度技术保证数据质量，在城市轨道交通工程特点下完成环境、规范等的经验获取；同时，在工程试运营过程中能够针对不同的监测对象进行等级划分，变形监测测量精度能够显示出对象最大变形数值，但是由于监测数值没有统一的标准，因此，在变形监测测量精度的调整上要根据实际工程状况开展。