地铁工程测量技术分析

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摘要：随着交通事业的蓬勃发展，地铁线路的增加，在施工中测量控制非常重要，关系到施工安全。GPS测量技术在地铁项目中的发挥着作用，精准，方便是GPS测量技术的代名词。本文根据测量经验，对地铁工程测量控制进行探讨。

关键词：地铁项目；测量技术

中图分类号：U231文献标识码： A 文章编号：

前言

经济的快速发展，物质要求的提高，人们的主要交通工具再也不是两个轮子的自行车，而是变成了四个轮子的轿车。随着道路上车辆的越来越多，城市地面上的交通呈现严重拥挤的状态。为了缓解道路交通的压力，许多大型城市开始效仿国外，相继兴建地下地铁。而在建设地铁时，测量跟施工是有着相辅助作用，精准的测量技术能让地下工程施工进行得更为顺利。

一、GPS控制网测量

（一）GPS控制网的布设

某地铁项目全部为地下工程，全长22 km，根据实地踏勘、收集到的城市Ⅱ等GPS点及该线路沿线周边建筑物等情况，沿线路走向进行GPS点的选埋工作。以车站附近尽可能布设一个GPS控制点为原则，每隔1～2km布设一个控制点，车站附近的GPS控制点尽可能有两个通视方向；采用边连方式布网，并由独立基线边构成闭合环，每个闭合环的边数不大于5条 尽量联测其他轨道工程与该线换乘处的测量控制点，确保轨道工程精确对接。

（二）GPS外业观测

采用天宝5700、天宝5800、天宝R8三种型号共7台GPS接收机按静态相对定位模式进行同步作业，观测前利用随机软件，根据GPS网图、观测要求、重复设站数、各点的观测环境、交通状况等因素制定详细的作业调度表。为了保证外业观测数据质量，对GPS观测进行了严格控制，主要采取了以下措施：①观测前对GPS接收机、对点器、量高尺等仪器进行检校；②平面控制网外业测量采用7台双频接收机同步进行，每天测量前，先编制作业调度计划表 各观测人员严格遵守调度命令，按规定的时间、地进行同步作业架设好天线后，在天线间隔120°方向上分别量取三次天线高，三次量取结果互差小于2mm，取其平均值记入测量手薄，并在观测结束后再量取一次天线高以作检校；④检查确认接收机各电缆连接无误后方可开机，开机后检查指示灯显示是否正常，发现异常时，作好记录，并立即向调度员报告；⑤测站信息记录规范、整洁，观测过程中避免阳光直接照晒接收机，确保接收机正常工作；⑥观测员细心观测，观测期间防止接收机震动，同时防止其他人员或其他物体碰动天线或阻挡信号；⑦同一观测时间段不重新启动接收机，不改变天线位置；⑧在进行观测时，手机、对讲机通话时均远离站点，不在恶劣天气情况下（如炎热、潮湿、雷电天气)进行了GPS测量；⑨对每天的观测数据及时进行处理，统计同步环、异步环和重复基线的闭合差，对不合格或超限的基线根据情况及时安排重测。

（三）GPS控制网数据处理

采用Trimbie公司提供的随机软件包《Trimbie Geomatics Office1.63》进行基线解算和自由网平差计算。

（1）基线向量解算

使用广播星历进行基线解算。在控制网中选择一个设站时间较长的测站单点定位WGS-84系的坐标作为起算值，按单基线模式解算，采用符合要求的双差固定解作为基线解算的最终结果，数据采用率达90%以上。

（2）基线数据质量检核

为保证GPS观测数据的精度与可靠性，及时发现粗差，在基线解算结束后，对同步环、异步环的坐标闭合差及重复基线的长度较差进行检查计算。

①同步环检核。基线解算后，对同步观测时段，检查由合格基线组成的同步环闭合差，同步环坐标闭合差的限差按下式计算：

每一个观测时段统计一个同步环，共统计15个同步环，同步环的检核，结果最大为1/188万均满足规范要求(规范要求≦1/33万)。

表1 同步环环线全长相对闭合差统计表

②最简异步环检核。为反映GPS基线向量的精度和发现基线向量粗差，对由独立基线组成的最简异步环坐标闭合差进行检查。异步环坐标闭合差的限差按下式计算：

GPS控制网74条独立基线组成55个最简基本异步环。最简异步环的检核情况见表2。

表2GPS异步环闭合差统计表

③重复基线长度较差的检核。共组成重复基线57对，重复基线的长度较差限差按下式计算。

重复基线的长度较差分布情况见表3

表3重复基线长度较差精度统计表

从同步环、最简异步环、重复基线的检核结果来看，同步环闭合差、异步环闭合差、重复基线较差均满足规范限差的要求，GPS外业观测数据质量和基线解算精度较高。

（3）GPS控制网平差

①无约束平差。为了检验GPS基线向量网本身的内部符合精度以及基线向量之间有无明显的系统误差和粗差，首先对基线向量网进行无约束平差。无约束平差网参与因子为1.00，X平方检测通过（置信度：95%），自由度为135。观测值改正数全部通过了t检验，基线向量中末发现粗差观测量。

②约束平差。采用商用软件Cosa GPS2000V3.0进行GPS约束平差处理。本项目GPS控制网共联测4个Ⅱ等GPS点（WR1062、WR1549、WR2025、WR2238），在进行约束平差前，对这4个Ⅱ等GPS点进行了符合性检验：以WR1062、WR1549为起算点，求解WR2025、WR2238两个点的坐标，将检核坐标与原坐标进行比较，较差数据见表4。

表4起算点符合性检查表

从表4中检核坐标与原坐标的较差均小于50mm，符合规范的规，4个Ⅱ等GPS点的符合性较好，可作为本GPS控制网的起算控制点。

二、精密导线测量

（一）精密导线布设

精密导线以GPS控制网为基础，布设成附合导线、闭合导线或多个结点的导线网，精密导线起闭于GPS控制点；精密导线点的位置选在施工变形影响范围以外的地方，在建筑物密集区，导线点布设在建筑物楼顶，其它区域设布设在地面。地铁线路交叉处布设了适量的共用导线点。

（二）精密导线点标志埋设

精密导线点标石中心均设有中心标志，中心标志用清晰、精细的十字丝相交刻成直径小于1mm的中心点，精密导线点按两种形式埋设，分别为楼顶标石和混凝土地面标石。

①楼顶标石为钢芯砼标，标石高10mm，标石

面为250mm×250mm的正方形。

②混凝土地面标石使用钻机在地面直接钻孔，钻头直径为10mm，孔深80mm，钻孔完毕后，用水清洗钻孔再将不锈钢螺杆标芯插入钻孔中，再用水泥浆填充。以标芯为中心，用切割机切割边长为200mm×200mm的正方形，刻以点号，以红漆涂字。

（三）精密导线观测

①测量仪器。采用索佳SET220K（标称精度：2"，2mm+2ppm）和尼康DTM352(标称精度：2"，2mm+2ppm)全站仪进行观测。导线测量前对仪器进行常规检查与校正，同时记录检校结果。

②水平角测量。精密导线水平角测量符合表5规定。

③距离测量。精密导线距离测量符合表6规定。

表5水平角观测技术要求（"）

表6 距离测量限差技术要求（mm）

注：（a+b·D）为仪器标称精度，a为固定误差，b为比例误差系数，D为距离测量值（以千米计）。

④各外业观测数据准确、清晰、工整记录在手薄上。外业观测完成后，对外业观测数据进行检查 对各项精度指标进行统计，各项精度指标均满足规范的要求。

（四）精密导线数据处理及精度评价

观测数据内业处理采用导线测量平差软件进行平差处理。精密导线网计算采用严密平差。共5分个导线网和7条单导线处理所有数据。

①精密导线严密平差后的精度情况如下：相邻点的相对误差最大为3.5mm，最小为0.0mm，允许值为≤±8.0mm;最弱点（D906)点位误差9.0mm；最弱边（D997-D903，边长171.496米）边长相对精度：1/63万；导线全长相对闭合差最小为1/55.4万、最大为1/5.8万，允 值为≤1/3万。全测区测角中误差1.5秒，允许值为≤2.5秒，各项精度指标符合规范要求。

②与其它轨道交通线路的控制点联测。联测其它轨道交通线路控制点11个，最大较差25mm（D2-58），最小较差3mm（GPS3014），详见表7。

表7 联测其它轨道线路控制点较差统计表

③与城市控制点联测。联测城市控制点9个，最大较差35mm（D986），最小较差4mm（D986），详见表8。

表8联测城市控制点较差统计表

点

三、结束语

随着城市地铁建设线路的增加，GPS测量技术具有精度高，受限因素较少等特点，在地铁工程发挥着重要的作用。