浅谈深圳地铁7号线7301-2标联系测量控制＜?xml:namespace prefix="o" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:office"＞＜/?xml:namespace＞

包高强

摘  要  深圳地铁7号线西丽湖站～西丽站区间隧道左线长＜?xml:namespace prefix="st1" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags"＞1723.561m，右线隧道长1744.961m，是全线最长的盾构隧道。盾构隧道主要以车站提供的始发井或者竖井为通道进行施工。如何利用施工通道，用联系测量的方法将地面的坐标系统精确的传递到地下，一直困扰着所有的地铁施工测量人员。本文结合深圳地铁7号线7301-2标项目的实际情况，对现场的首级控制点布设情况及联系测量所用的方法进行分析，提出并实施了几种适合的联系测量的方案。目前西丽湖站～西丽站区间盾构隧道均已按照多次联系测量后的坐标系统顺利掘进。＜/?xml:namespace＞

关键词  深圳地铁7号线西丽湖站～西丽站区间  联系测量  方案实施

1  工程概况

深圳市城市轨道交通7号线7301-2标施工范围为西丽湖站、西丽站及西丽湖站～西丽站区间(西湖站西段左右线各100m为矿山法施工，其余为盾构法施工。区间左线隧道长1723.561m，右线隧道长1744.961m)，区间设有竖井、风井各一座。

2  联系测量的目的及任务

城市地铁隧道施工主要是通过竖井提供工作面进行施工，如何保证井下按设计图纸要求开挖就成为施工的首要问题。联系测量的目的就是将地面的平面坐标系统和高程系统传递到地下，使地上下能采用同一个坐标系进行的测量工作，为施工提供依据。

联系测量的内容包括平面联系测量与高程联系测量。隧道贯通前的联系测量工作不应少于3次，宜在隧道掘进到100m、300m以及距贯通面100～200m时分别进行一次。当地下起始边方位角较差小于12″时，可取各次测量成果的平均值作为后续测量的起算数据指导隧道贯通。贯通面一侧的隧道长度大于1500m时应增加联系测量次数或采取高精度联系测量方法。

联系测量的任务：地下导线起算边的坐标方位角；确定地下导线起算点的平面坐标；确定地下水准点的起算高程。

3  近井点的布设及测量

3.1  地面近井点的布设及测量

地面近井点，埋设在井口附近便于观测、保护和不受施工影响的位置。并标识清楚。井口附近的近井点应满足近井点至悬挂钢丝最短距离的要求。视线离障碍物的距离不小于0.3m，以减少旁折光的影响。地面高程近井点布设数量不应少于2个，以便观测时进行校核。

地面平面近井点可直接利用精密导线点或者加密控制点，需进行近井点加密时，地面近井点与精密导线点、加密控制点构成附合导线。附合导线总长不宜超过350m，导线边数不宜超过5条，最短边长不应小于50m，近井点的点位中误差控制在±10mm以内。

地面高程近井点采用二等水准点直接测定，并构成附合水准路线。按《城市轨道交通工程测量规范》中二等水准测量技术要求实测。作业前，应对电子水准仪及条码尺进行常规检查与校正。水准仪的i角误差应小于20″。水准线路往返较差、闭合差为±8＜?xml:namespace prefix="v" ns="urn:schemas-microsoft-com:vml"＞＜/?xml:namespace＞。二等水准测量的观测方法应符合下列要求：

（1）往测    奇数站上：后—前—前—后    偶数站上：前—后—后—前

（2）返测    奇数站上：前—后—后—前    偶数站上：后—前—前—后

3.2  地下近井点的布设

地下平面、高程控制测量的起算点是直接从地面通过联系测量传递到地下的近井点。因此地下近井点应布设在隧道底板上不宜破坏的地方，采用特制不锈钢质中心标志。地下定向边不应少于2条，地下近井高程点不应少于2个，作业前应对地下定向边和高程点间的几何关系进行检校。

4  平面联系测量

    平面联系测量通常采用有4种方法：联系三角形法（在地铁施工中较为普遍）；陀螺经纬仪、铅垂仪(钢丝)组合法；导线直接传递法；投点定向法。根据本工程特点及现场实际条件，采用联系三角形法和导线直接传递法。在西丽湖站及西丽站条件允许的条件下，采用导线直接传递法。

4.1  导线直接传递测量

导线直接传递测量应独立测量两次，地下定向边方位角互差应小于±12″，方位角中误差为±8″，导线边必须对向观测至少二个测回。导线直接传递测量应符合下列要求：

①宜采用具有双轴补偿的全站仪（徕卡TCRP 1201+R400即可满足要求）；②垂直角应小于30°；③仪器和觇牌安置宜采用强制对中或三联脚架法；④测回间应检查仪器和觇牌气泡的偏离情况，必要时重新整平。

4.2  联系三角形测量

因现场实际条件及隧道开挖方向限制，采用同向三角形法。由井上近井点测定钢丝的距离和角度，从而算得钢丝的坐标以及它们之间的方位角，井下通过测量和计算得出地下导线起始边的坐标和方位角。其中，坐标传递的误差将使地下各导线点产生同一数值的位移，对隧道贯通的影响是一个常数。而方位角传递的误差，将给地下导线各边方向角带来同一误差值，该值对隧道横向贯通的影响将随着导线长度的增加而增大。由此可见，隧道的施工测量对定向的精度具有很高的要求。原理见图1。  

用联系三角形定向将地面坐标及方向传递到竖井及隧道中。每次联系三角形定向均独立进行三次,取三次的平均值作为一次定向成果。地下近井点距钢丝的距离和地面近井点距钢丝的距离应大致相等，不易相差过大。地下近井点应埋设牢固。

图1  隧道施工测量原理图

井上、井下联系三角形满足下列要求：

（1）竖井中悬挂钢丝间的距离c应尽可能长，应不小于5m，条件允许时应尽可能长。

（2）联系三角形的锐角γ应小于1°，呈直伸三角形。

（3）a/c及a¢/c 宜小于1.5，a 、a¢为近井点至悬挂钢丝的最短距离。a/c比值越小，越有利于提高精度，所以选择井上、井下近井点时，宜使近井点距钢丝距离不超过两钢丝的间距c。

（4）联系三角形测量宜选用φ0.3mm钢丝，悬挂10kg重锤，重锤应浸没在阻尼液中。观测前一定要检查垂球与桶壁间的空隙，使垂球处于自由悬挂的状态。

（5）外业数据观测前先测量井上和井下的钢丝距离，当距离小于2mm时方可开始外业观测。

当正线隧道掘进到50m时进行联系测量，因联系测量时周边不能有大的震动，隧道内及周边工作面基本要停止施工，所以要合理安排时间，尽量不影响施工。

外业观测等钢丝静止后进行，地面和地下应同时进行观测。预先在钢丝上贴反射片，反射片大致垂直于仪器观测时的视线，使观测时视线与反射片的垂直度偏差在立面和平面上都小于10°。因两条钢丝于仪器之间的夹角γ小于1°，观测时容易找错目标，所以钢丝应用不同的颜色进行标示。

角度观测采用I级全站仪(徕卡 TCRP1201)，用方向观测法观测四测回，测角中误差应在±2.5″之内。增加归零观测，提高观测精度。记录人员在记录中应及时算出2C差、归零差，前后视边长相差较大，观测需调焦时，宜采取同一方向正倒镜同时观测法，此时一个测回中不同方向不考虑2C较差的限差。如果出现超限，应重新观测。

联系三角形边长测量采用光电测距的方法测定。每次独立测量三测回，每测回往返三次读数，各测回较差在地上小于0.5mm,在地下小于1.0mm。地上与地下测量同一边的较差小于2mm。因反射片的厚度对距离有影响，所以测距时应进行距离改正。

联系三角形定向推算的地下起始边方位角的较差应小于12″，方位角平均值中误差应在±8″之内。第一次观测完毕后进行，地面和地下应立即检查观测数据和各项指标计算，在检查各项指标都符合规范要求后，再变动两条钢丝的位置，重复观测三次。取平均值作为最终结果。

方位角推算边及方向如图2所示。

图2  方位角推算边及方向

5  高程联系测量

传递高程测量采用钢尺导入法示意图见图3。用鉴定后的钢尺，挂重锤，用两台水准仪在井上下同步观测，将高程传至井下固定点。整个区间施工中，高程传递至少三次。传递高程的地下近井点不少于2个，并对地下高程点间的几何关系进行检核。

测定近井水准点的高程的地面趋近水准测量路线应附合在地面相邻精密水准点上。趋近水准测量执行精密水准测量的有关技术要求。采用在竖井内悬吊钢尺的方法进行高程传递时，地上和地下安置的两台水准仪应同时读数，每次独立观测三测回，每测回变动仪器高度，三测回得到地上、地下水准点的高差较差应小于±3mm，并在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤，为5公斤。三测回测定的高差进行温度、尺长修正。

图3  高程传递示意图

尺长改正计算：影响钢制卷尺的测量精度的三个因素为温度、尺带的张力、尺带吊在半空测量时，因尺带的本身重力而引起的误差。

（1）温度误差补正计算：因温度发生误差(△L_t)=实际测定值(L)×尺带膨胀系数a×(使用温度t－20℃)；

（2）张力误差计算:因张力产生的误差(△L_P)=(实际测定张力P－标准张力P₀)×实测距离(L)÷（伸缩弹性力F×尺带截面面积S）；

（3）因尺带自重张力引起的误差计算:因尺带重力面引起的误差(△L_G)=－{（尺带单位重量G×实测距离L）²×实测距离L}÷(24×实测时张力P²)；

（4）改正后的尺长L’为：L’=L+△L_t+△L_P+△L_G；

（5）地下近井水准点的高程为：H’=H+h1- L’-h2；

    H---地面近井水准点的高程；

h1---地面水准尺的读数；

h2---地下水准尺的读数。

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