地铁工程项目中的施工测量与误差分析

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【摘 要】 地铁施工中，定位测量和贯通测量是两项基础性的测量工作，同时也关乎整个工程的安全和质量，因此明确施工控制测量中引起误差主要因素以及控制测量误差的积累成为地铁施工的重要环节。本文针对地面控制测量、竖井联系测量和区间隧道施工控制测量，进行了简单的误差分析和精度优化探讨。

【关键词】 地铁工程 测量 误差 定位

1 地铁施工测量的影响因素

地铁施工主要包括地铁车站和地铁区间两部分，常规的测量方法主要有地面控制测量、竖井联系测量和区间隧道施工控制测量三种，这三个控制点通过影响测量的误差，直接制约着地铁贯通的精度，是地铁施工中最为关键的三个因素。地铁车站和明挖区间的施工主要依靠地面控制测量，通过地面控制点实现对车站内各个关键点的放样，同时把控区间控制中线的放置，测量的精度问题由地面控制点的测量误差决定。地铁暗挖区间的施工中最为关键的一步是要统一地面和地下的坐标、方位角和高程，保证地铁工程地面和地下两部分实现良好的衔接和统一。针对此，通常利用竖井、盾构井以及新建好的地铁车站，将地面上有关坐标、方位、高程等的测量信息传递到地下，实现两者坐标系的统一。由此可见，对于暗挖区间施工而言，测量的精度问题由地面控制点、井上和井下联系测量点以及区间隧道施工控制点三方面的误差共同决定。

2 地铁施工误差分析

根据地铁施工测量相关的规范和标准，暗挖区间横向贯通误差m=±50mm，高程贯通误差m=±25mm，按照不等精度分配的原则，分别对井上、井下和联系三个环节进行误差分配，对于横向贯通误差而言，=±25mm，=±30mm，=±20mm；对于高程贯通误差而言，=±16mm，=±16mm，=±10mm。

2.1 平面横向贯通误差及精度分析

在地铁工程中，纵向贯通误差与隧道的长度紧密相连，这对于地铁的质量问题影响不大，横向贯通误差是我们需要着重考虑的因素。在进行测量时，铅垂仪与陀螺仪联合定向、联系三角形定向、导线定向是常用的三种方法，而误差的产生更多的是由于仪器本身、仪器对中或者目标照准等环节。地面和地下控制测量主要采用导线法，进行井上、井下联系测量时，根据不同的规范要求可以采用不同的方法进行。导线法在三种方法中精度最高，可以优先考虑。在测量角度和距离的数据传递过程中，横向误差主要由角度误差产生，对于地下控制测量而言，当导线的长度超过1千米时需要利用陀螺仪重新定位，减小角度误差，同时为了减小仪器对中和目标照准误差，利用强制归心法，实现对测量过程误差的分配。

2.2 高程贯通误差及精度分析

高程误差也同样来自于地面、井上井下联系测量、地下测量三个阶段，在竖井联系测量过程中，通常采用的方法是在端头井的位置安装钢尺，然后地上和地下两台水准仪同时读数并进行数据传递，对于这个过程，误差的来源主要是仪器和钢尺的精度，人的读数误差。总结国内外有关高程误差的行业经验，一般将其误差合理分配为：地面控制中心误差m=±16mm，上下传递误差m=±10mm，地下控制中心误差m=±16mm。

3 施工测量误差优化方法

3.1 地面控制测量

地铁的走向控制是地面控制测量的内容之一，一般在地铁工程中采用GPS网实现对工程线路走向的监测和控制。在利用空中卫星对地面线路进行定位时，为了保证信号的完整接收，要求在接收点上方高度角10°范围内不能有遮挡物。针对此，为了提高测量精度，需要将接收的GPS点埋设在高层建筑的屋顶，同时，在此基础上铺设地面导线网，方便地铁车站和竖井的测量工作的进行。

3.2 竖井联系测量方式分析

导线法、联系三角形法、钻孔投点法、垂准仪和陀螺全站仪联合法是竖井联系测量中最关键的几种方法。

导线定向是利用导线测量，通过竖井、已建车站等，进行井上和井下的数据传递，它的精度可以控制在20mm以内，但由于受到地铁埋藏深度大（大多在10米以上）、竖井断面小等现实条件的制约，应用范围受限。联系三角形定向是采用在地面和井下构造三角形，利用三角形的几何关系实现数据传递的方法，该方法抗外界干扰能力差，操作复杂且耗时长，因此不长采用，但由于其成本低，对于深度不超过50米的隧道定向而言十分可行。钻孔投点法是通过地面钻孔，地下投点，利用垂准仪将数据传递到井下，相邻两孔之间的距离要控制在150米以上。垂准仪和陀螺全站仪联合法则是利用垂准仪投点，陀螺全站仪测定陀螺方位角，计算得到地面导线边的方位角，实现对方位数据的传递。该方法测量所需时间短，精度高，操作简单，但是仪器价格昂贵。

3.3 区间隧道施工控制测量

隧道施工控制测量主要针对暗挖区间而言，包括控制导线和施工导线的测量。在施工初期，挖掘工作进行在150米以内时，通过上述联系测量传递的数据，用施工导线进行接收，根据这些数据把握隧道线路方位，进行到150米左右，进行第二次方位校正，铺设两条交叉导线作为控制导线，保证施工线路的方位，减少测量误差。考虑到隧道环境的不稳定性，控制点因此会受到影响，为了减少这种状况，每次延伸施工控制导线之前，需要对前三个控制点进行检测，选择其中稳定的控制点进行导线测量。

4 施工测量减小误差的措施

为了保证施工测量的精度，在此提出了以下减小误差的措施：（1）导线点、水准点、轴线点要铺设在外部环境稳定的地点，加强对测量控制点的保护，防止移动和损坏导线点；（2）做好测定仪器的检定和校正；（3）保护原始测量值和记录日志，确保数据的完整性，做好现场核对工作；（4）测量过程中要消除外界的干扰因素，遇到受环境的影响较大时需重新测量。

5 结语

测量工作是地铁工程各项工作开展的基础，测量数据的好坏直接影响到地铁建设的质量问题，平面坐标和高程数据作为其中最关键的两项内容，它的重要性尤为突出。施工测量是贯穿于整个地铁工程建设的关键性项目，需要测量技术员根据现场实际情况谨慎选择测量方案，严格把控井上、井下以及上下数据传递这三个环节的测量精度，进行科学合理的作业。

参考文献：

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