摘要：文章介紹了當前地鐵工程測量的現(xiàn)狀和一些工程測量新技術、新方法。并從地下鐵道工程測量精度設計的原則和要求、定向測量GPS控制網(wǎng)測量、鋪軌基標測量等方面，論證了提高地鐵施工精度和施工質量的新途徑。

　　工程測量是各項建筑工程設計、施工及設備安裝的必要工序。隨著我國地鐵、軌道交通 事業(yè)的發(fā)展，工程測量也獲得了長足的進步，城市地鐵由于其在建筑物、構筑物稠密地區(qū)修建，精度要求較高，施工線路長、施工單位多，又給工程測量增加了工作難度，因此，新的測量儀器及新的測量方法均在地鐵施工中得到了應用。本文就當前地鐵工程測量的現(xiàn)狀和主要技術方法，由生產實踐實際要求出發(fā)，作一些介紹和論述。

　　一、地下鐵道工程測量精度設計的原則和要求

　　地下鐵道測量工程的測量精度設計是根據(jù)工程的特征、施工方法、施工精度、設備安裝精度和貫通距離等諸多因素確定的，它不僅要保證隧道和線路貫通，而且要滿足線路定線和放樣的精度要求。

　　地下鐵道測量的首要任務是保證隧道貫通，因此在地下鐵道工程測量精度設計中，合理地規(guī)定隧道貫通誤差及其允許值，是地下鐵道測量的一項重要研究任務。目前在地下鐵道測 量中使用的測量貫通誤差要求，大都來自鐵道部《新建鐵路工程測量規(guī)范》，它是根據(jù)山嶺 隧道貫通誤差測量的實際統(tǒng)計資料計算出來的。該指標應用在主要采用盾構和噴錨構筑法進 行隧道施工的地下鐵道中，廣泛應用于城市地鐵，是否科學值得商榷。一般認為地下鐵道貫通測量誤差應根據(jù)設計所給定的限界裕量（安全空隙）和隧道結構聯(lián)結處的允許偏差兩個主要因素來確定，當然還要考慮測量儀器設備的精度狀況。如設計一般給定的隧道結構限界裕量每側為100mm，則這100mm的限界裕量中應主要包括施工誤差、測量誤差、變形誤差等。

　　地鐵給定的高程安全裕量比較大，一般為70—100mm，因此根據(jù)目前測量儀器和設備狀況以及隧道結構的豎向允許偏差，很容易滿足貫通誤差設計要求，但考慮到地下鐵道整體道床鋪軌對高程精度的要求，高程貫通測量誤差確定為±25mm.同樣采用不等精度分配方法，將高程貫通測量誤差分配到高程測量的各個環(huán)節(jié)：

　　其中：地面高程控制測量中誤差 ±12mm

　　高程傳遞測量中誤差 ±8mm

　　地下高程測量中誤差 ±12mm

　　則高程貫通測量中誤差mh為：

　　mh=±18.8mm＜±25mm

　　二、定向測量

　　在地鐵中，采用全站儀、垂準儀和陀螺經(jīng)緯儀組成的聯(lián)合作業(yè)方法進行豎井定向，該方法擺脫了傳統(tǒng)懸吊鋼絲的聯(lián)系三角形法，不僅克服了受城市地鐵施工場地狹窄制約，圖形強度不易提高，占用井筒時間過長等缺點，而且采用雙投點，雙定向的方法，大大增加了測量 檢核條件，又提高了定向精度。在地鐵復八線測量中所使用的GAK—1陀螺經(jīng)緯儀標稱精度為一次定向中誤差為±20mm″，實際作業(yè)時定向邊的陀螺方位角和其改正數(shù)的測定誤差，則定向邊陀螺方位角誤差可達到±8″。在實際工作中我們又引進GAOS自動陀螺經(jīng)緯儀定向系統(tǒng)，不僅操作方便，定向成果可靠，提高了定向精度。

　　當隧道埋深較淺時，則采用導線測量方法和向地下傳統(tǒng)坐標和方向，同樣布設雙導線加 強檢核和提高精度。當隧道貫通距離較長時，還可采用在隧道上鉆孔，通過鉆孔投測坐標或測定投測點陀螺方位角的方法提高定向精度。

　　三、地下鐵道GPS控制網(wǎng)測量

　　早在1990年5月北京地鐵復八線就采用GPS進行首級控制測量，控制網(wǎng)由10個點組成，布 設成單三角鎖形式，該網(wǎng)采用兩臺WM100單頻接收機觀測，異環(huán)閉合差為1.73ppm—2.89ppm， 邊長中誤差為±2.1mm，點位中誤差為±3.5mm.

　　1994年由于城市建設的影響，原有GPS控制點有的被破壞，有的發(fā)生變形，需要對原控 制網(wǎng)進行擴充，并對原控制點的穩(wěn)定性進行評價。為此，在原GPS控制網(wǎng)的基礎上進行擴充 ，新網(wǎng)共選設了13個點，其中3個點為一等點，7個點為舊點，新增6個點。

　　考慮到地鐵測量誤差分配到GPS測量的誤差精度要求（相鄰點位中誤差小于±10mm），為加強控制網(wǎng)整體強度，1994年采用一次布設，兩級觀測、整體平差的原則設計和布設GPS網(wǎng) .一級網(wǎng)由兩個重疊的大地四邊形組成，二級網(wǎng)為一級網(wǎng)下加密的三角鎖。

　　四、斷面測量

　　在地鐵隧道中斷面形式多樣（包括矩形、直墻拱形、橢圓形、傳統(tǒng)形、圓形、變截面6種 ），一般要求直線段每12米，曲線段每6米測量一個斷面，并根據(jù)隧道不同的斷面形狀，在斷 面上選擇與行車密切相關的位置測定其與線路中線的距離。過去很多單位采用人工直接丈量 的方法，精度低，速度慢，工作非常繁重。隨著測量儀器和測量技術的發(fā)展，斷面測量儀面 世后，斷面測量工作有了新的突破，但該儀器不能實行一站多斷面測量，而且價格昂貴，很多單位無經(jīng)濟能力問津。

　　通過幾年來的實踐和應用，采用全站儀、數(shù)據(jù)采集器、計算機和覘牌組成斷面測量系統(tǒng) 進行斷面測量，利用該系統(tǒng)進行斷面測量的方法有二種，一種是將全站儀和覘牌安置在隧道中線點上，首先測量置鏡點至欲測斷面中線點的水平距離和高程，并將水平角置零，然后就 可連續(xù)依次測量多個斷面測量點水平角和垂直角信息，并自動傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器之中，并通 過計算機經(jīng)運算既可求出待測點與中線距離。最終以數(shù)據(jù)表格和斷面圖形式輸出觀測成果。另外，為保證測量的斷面垂直于中線，在覘牌上安置有簡單照準裝置和水平度盤裝置，不管是直線、圓曲線還是緩和曲線段，都可以根據(jù)事先計算好的覘牌至儀器方向與斷面夾角值標 定出斷面方向。另一種方法是將全站儀或覘牌安置在隧道內任意位置，即測量儀器或覘牌在 非線路中心進行斷面測量。該方法利用任意安置儀器或覘牌的點與線路關系，通過計算機確 定斷面里程和議程，從而進行斷面測量。上述兩種斷面測量方法速度快，使用方便，而且可 以充分利用本單位現(xiàn)有測量儀器設備，具有非常可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　五、鋪軌基標測量

　　鋪軌基標是高標準軌道混凝土整體道床的軌道鋪設控制點，精確地測設鋪軌基標是保證 軌道施工質量的關鍵。即將頒布實施的《地鐵施工驗收規(guī)范》中地鐵軌道驗收標準要求：平面上軌道中心線與基標中心線允許偏差為2mm，軌道方向在直線上要遠視直順，用10m弦量允 許偏差1mm，在曲線上遠視圓順，用20m弦量正矢，根據(jù)曲線半徑圓曲線，允許偏差為1—3mm ，緩和曲線允許偏差為2—5mm，高程上軌頂標高允許偏差2mm左、右股鋼軌頂面水平允許偏差為1mm，在延長18m的距離范圍內，無大于1mm的三角坑，軌頂高低差目視平順，用10m弦 量不大于2mm；道岔精度除滿足上述要求外，還要滿足里程位置允許偏差2mm，導線及附帶曲 線允許偏差1mm，附帶曲線用10m弦量，連續(xù)正矢允許偏差為1mm，軌頂標高允許偏差為2mm，全長范圍高低不大于3mm.

　　從上述地鐵軌道驗收標準不難看出，由于為節(jié)省工程造價，地鐵限界預留的安全裕量比 較小，線路在隧道中調整空間受到很大制約，因此，地鐵軌道驗收標準主要對鋪軌基標中線與指導隧道施工的線路中線或結構中線的偏差作出規(guī)定。同時，為使線路圓順，對單位長度 相鄰鋪軌基標間的相對精度也提出了要求。

　　根據(jù)軌道驗收標準，我們總結制定了鋪軌基標測設精度要求和基本方法。

　　1.鋪軌基標測設精度要求

　　為保證線路圓順和基標相對精度，對控制基標和加密基標的測設精度制定如下要求：

　�。�1）控制基標測設精度要求

　　兩控制基標相鄰邊長間夾角平差后的值，對設計值而言誤差不得超過6″，基標測設的角度測量中誤差＜±3″；基標高程測量的水準路線閉合差小于8 L mm；距離測量誤差直線 段小于1*/5000；曲線段小于1*/1000.

　�。�2）加密基標測設精度要求

　　直線段縱向誤差每6m小于6mm，曲線段每5m小于5mm，偏離中線小于±1mm；相鄰基標高差小于±2mm.

　　（3）道岔基標測設精度要求

　　道岔鋪軌基標位置橫向誤差不大于±2mm，主線、側線交角較差不大于±10″，高程誤差同加密基標。

　　2.鋪軌基標測設基本方法

　　由于地鐵施工時車站控制點一般從地面直接投測，精度比較高，加之車站線路一般為直線，線路與站臺間距限差要求很嚴，不易在車站進行線路調整。

　�。�1）中線調整測量和精密水準測量

　　以“鋪軌單位”兩個車站中的中線控制點為起算控制點，與在區(qū)間隧道內的原有施工中線控制點布設通過左、右線的附合導線。如左、右隧道之間有聯(lián)絡線，則應布設結點網(wǎng)。平差后導線點坐標和原來坐標比較，當其較差不影響隧道限界時，即可用這些中線控制點進行下一步控制基標測量工作。如果影響隧道限界時，則應會同設計等有關人員改移或調整中線至允許誤差內的合適位置上。

　　在“鋪軌單位”中布設一條通過左右線的精密附合水準網(wǎng)，在區(qū)間埋設精密水準控制點（盡量利用施工水準點），水準點間距為100—200m，精密水準網(wǎng)按二等水準測量的技術要求 施測，水準網(wǎng)閉合差小于8 Lmm（L為水準路線長度，以千米計）。

　　（2）鋪軌基標測量

　　控制基標的測設。利用調整后的中線控制點測設控制基標，控制基標分為初測、串線測量和調線測量三個步驟。

　　初測：根據(jù)事先計算的控制基標測設數(shù)據(jù)，用坐標法測至地面，并精確測定其位置。

　　串線測量：對“鋪軌單位”中的控制基標進行串線測量，檢測控制基標間角度、邊長等幾何關系是否滿足設計精度要求。當控制基標間幾何關系超限，并與線路存在較大偏差時應進行調線工作。

　　調線測量：調線前，先在室內計算控制基標間夾角實測值與理論值較差△β，△β值超 過6″時，可根據(jù)△β和控制基標間距計算出控制基標在垂直于線路方向的改正值δ，然后 在現(xiàn)場對△β超過6″時所涉及的控制基標進行歸化改正。歸化改正時要照顧到相鄰基標改 正值的相互影響，往往僅改正一個點就可使相鄰點幾何關系滿足要求。

　　控制基標的高程則利用上述精密水準點測定，其觀測方法和限差同精密水準測量。

　　控制基標測設往往進行多次，控制基標高程和其之間的角度與邊長不能滿足限差要求時，則應重新進行調線測量，直至滿足要求為止。

　　加密基標的測設。在曲線段依據(jù)控制基標間的方向，按加密基標的間距，在控制基標間埋設加密基標。埋設時經(jīng)緯儀定向、測距或在控制基標間張拉直線、以鋼尺量距等方法確定各加密基標的位置。

　　在曲線段將儀器安置在控制基標或曲線元素點上用偏角量距等方法設置加密基標，加密基標高程依控制基標高程測量方法測定。

　　道岔鋪軌基標的測設。地鐵線路道岔有單開道岔、交分道岔、交叉渡線道岔，對這些道岔的鋪軌基標測設應根據(jù)道岔鋪軌基標圖進行。測設時可先對道岔的岔心、交點、主線和側線進行測設，然后根據(jù)鋪軌基標與上述各線路中線和交點的關系，利用控制基標直接測設。同樣以精密水準測量方法確定其高程。

　　岔區(qū)基標一般測設在線路一側，但各種類型道岔的控制和加密基標位置各異，而且它的位置隨設計圖、施工方法與機具而變化。另外道岔岔心定位及道岔結構各元素點相對精度要求高，而且自成一體。因此，在基標測設前首先要研究基標設計圖，然后確定測設步驟。