北京地鐵某區間控制測量技術

華北地質勘查局綜合普查大隊 武 娟

北京中色測繪院有限公司

陜西鐵路工程職業技術學院 郭亞宇

北京地鐵某區間控制測量技術

華北地質勘查局綜合普查大隊 武 娟

北京中色測繪院有限公司

陜西鐵路工程職業技術學院 郭亞宇

一、工程概況

北京地鐵某線工程起自南四環北側馬家樓，向北沿馬家堡西路、菜市口大街、宣武門外大街、宣武門內大街、西單北大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口，再由新街口向西，沿西直門內大街、西直門外大街至首都體育館后轉向北，沿中關村大街至清華西門，之后向西進入頤和園路，并經圓明園、頤和園，終至龍背村。該線路全長28.14 km，共設車站24座。

二、工程特點

1.施工方法多而復雜。該標段包括一站兩區間，全長3 001 m。如，北京南站主體采用明挖順作法施工，出入口過路段輔以暗挖法施工；兩區間采用盾構法施工，區間聯絡通道使用暗挖法施工。

2.施工干擾多，施工配合要求高。如，北京南站地處交通樞紐，人員流動性大，車輛多，施工場地狹小，施工交通干擾大；車站周圍住房密集，且大多為民房，擾民和民擾問題突出。盾構法施工從陶然亭車站進入，從角門北站推出，和相鄰標段的施工配合、施工協調要求高，同時相互間的施工干擾多。盾構法施工通過北京南站，要求北京南站配合施工，同時對北京南站的施工造成一定影響。

3.工程量大，工期短。區間線路長3 001 m，施工工期529 d；北京南站施工工期592 d，同時還要配合區間施工。標段的工期壓力非常大，要求較高的設備完好率和較強的施工生產組織能力。

4.管網改移及建、構筑物監測工作量大。如，北京南站附近地下管線密布，大部分為市政主干線，數量多、種類多，涉及的管線管理單位多、牽涉面廣，大部分需要改移，協調難度大；區間沿線穿越居民住宅樓、橋梁、河道多，對地表沉降控制要求高，監控量測工作量大。

三、施工測量技術方案

施工測量指的是標定和檢查施工中線、測設坡度和放樣建筑物等作業。測量是施工的導向，是確保工程質量的前提和基礎。地鐵工程的施測條件和復雜環境，對于施測的精度要求相當高，必須精心施測、仔細整理成果，工程測量成果必須符合相關規范要求。如，北京地鐵隧道工程規定開挖的貫通中誤差為橫向±50 mm、豎向±25 mm，極限誤差為貫通中誤差的2倍，縱向貫通誤差限差為L/5 000（L為貫通距離,以km計）。

1.測量控制網的檢測。為滿足盾構施工的需要，應檢測業主提供的首級GPS控制點、精密導線及精密水準點，保證上述各級控制點、相鄰點的精度（精密水準路線閉合差）分別小于±10 mm，±8 mm和（L為線路長度，以km計），并以此作為盾構測量工作的起算依據。地面控制網是隧道貫通的依據，受施工和地面沉降等因素的影響，這些點有可能發生變化，所以在測量時和施工中應先對地面控制點進行檢測，確定控制網的可靠性，檢測內容包括檢測相應精密導線點、檢測高程控制點等。

2.施工控制網布設。在地面控制網檢測無誤后，依據檢測的控制點加密施工控制網，以保證日后施工測量及隧道貫通測量工作的順利進行。施工控制網的加密測量包括施工平面控制網加密測量和施工高程控制網加密測量兩個方面。

（1）施工平面控制網加密測量。通常，地面精密導線的密度及數量都不能滿足施工測量的要求，因此應根據現場的實際情況，進一步加密施工控制網，以滿足施工放樣、豎井聯系測量和隧道貫通測量的需要。施工平面控制網采用Ⅰ級全站儀進行測量，測角4測回（左、右角各2測回，左、右角平均值之和與360°的較差應小于)，測邊往返觀測各2測回，用嚴密平差處理數據，點位中誤差小于±10 mm。

（2）施工高程控制網加密測量。根據實際情況，將高程控制點引入施工現場，并沿線路走向加密高程控制點，高程控制點必須布設在沉降影響區域外，且保證其穩定。水準測量采用二等精密水準測量方法，施測精度為（L為水準路線長，以km計）。

3.聯系測量。聯系測量是將地面測量數據傳遞到隧道內，以便指導隧洞（道）施工。具體方法是：將施工控制點通過布設使其趨近導線和趨近水準路線；建立近井點，通過近井點把平面和高程控制點引入豎井下，為隧道開挖提供井下平面和高程依據。聯系測量是聯接地上與地下的一項重要工作。為提高地下控制測量精度，保證隧道的準確貫通，應根據工程施工進度進行多次復測，復測次數應隨貫通距離的增加而增加，一般1 km內取3次。聯系測量主要包括以下幾個方面：

（1）趨近導線和趨近水準測量。地面趨近導線應附和在精密導線點上。近井點與GPS點或精密導線點通視，并使定向具有最有利的圖形。趨近導線測量用Ⅰ級全站儀測量，測角四測回（左、右角各2測回，左、右角平均值之和與360°的較差應小于4，測邊往返觀測各2測回，用嚴密平差處理數據，點位中誤差應小于±10 mm。測定趨近近井水準點高程的地面趨近水準路線應附合在地面相鄰的精密水準點上。趨近水準測量采用二等精密水準測量方法，施測精度要求為

（2）豎井定向測量。為保證盾構施工基線邊方向的準確性，采用投點儀和陀螺儀定向方法或吊鋼絲聯系三角形法為主要手段進行定向測量。以豎井聯系三角形定向測量為例，首先通過豎井懸掛2根鋼絲，由近井點測定與鋼絲的距離和角度，從而算得鋼絲的坐標以及它們的方位角，然后在井下認為鋼絲的坐標和方位角已知，通過測量和計算便可得出地下導線的坐標和方位角，這樣就把地上和地下聯系起來了。豎井聯系三角形定向測量如圖1所示。

（3）高程傳遞測量。高程測量控制通過豎井采用長鋼卷尺導入法把高程傳遞至井下，向地下傳遞高程的次數與坐標傳遞同步進行。先作趨近水準測量，再作豎井高程傳遞，豎井傳遞高程采用懸吊鋼尺（經檢定后），井上和井下2臺水準儀同時觀測讀數，每次錯動鋼尺3～5 cm，施測3次，高差較差不大于3 mm時，取平均值使用。當測深超過20 m時，3次誤差控制在±5 mm。豎井高程傳遞如圖2所示。

地下施工控制水準點，可與地下導線點合埋設于一點，亦可另設水準點。水準點密度與導線點數基本相同，在曲線段可適當增加一些，其測量方法和精度要求與地面精密水準測量相同。地下施工水準測量可采用S3水準儀和5 m塔尺進行往返觀測，其閉合差為（L以km計）。

4.地下施工控制導線測量。地下導線測量按Ⅰ級導線精度要求施測。測角中誤差導線全長閉合差≤1/15 000。在隧道未貫通前，地下導線為一條支導線，建立時要形成檢核條件，以保證導線的精度。地下施工控制導線是隧道掘進的依據，每次延伸施工控制導線前，應對已有的施工控制導線的前3個導線點進行檢測。將地下導線點布設為導線鎖的形式，形成較多的檢核條件，以提高導線點的精度。導線點如有變動，應選擇另外穩定的施工控制導線點進行施工導線延伸測量。施工控制導線在隧道貫通前應測量3次，其測量宜與豎井定向測量同步進行。重復測量的坐標值與原測量的坐標值較差小于±10 mm時，應采取逐次的加權平均值作為施工控制導線延伸測量的起算值。曲線段施工控制導線點宜埋設在曲線5大樁（或3大樁）點上，一般邊長不小于60 m，導線測量采用全站儀施測，左、右角各測2測回，左、右角平均值之和與360°較差應小于邊長往返觀測各2測回，往返觀測平均值較差應小于7 mm。

5.施工放樣測量。施工中的測量控制采用極坐標法進行施測。為了加強放樣點的檢核條件，可用另外2個已知導線點作起算數據，用同樣方法來檢測放樣點位置正確與否；或者利用全站儀的坐標實測功能，用另2個已知導線點來實測放樣點的坐標，放樣點理論坐標與檢測后的實測坐標X，Y值相差均在±3 mm，可用這些放樣點指導隧道施工；也可放線2個點，用尺子量測兩點之間的距離進行復核，如距離相差在±2 mm，可用這些點指導隧道施工。暗挖隧道施工放樣主要是控制線路設計中線、里程、高程和同步線。隧道開挖時，在隧道中線上安置激光指向儀，調節后的激光代表線路中線或隧道中線的切線或弦線的方向及線路縱斷面的坡度。每個洞的上部開挖可用激光指向儀控制標高，下部開挖采用放起拱線標高來控制。施工期間經常檢測激光指向儀的中線和坡度，采用往返或變動兩次儀高法進行水準測量。在隧道初支過程中，架設鋼格柵時要嚴格控制中線、垂直度和同步線，其中格柵垂直度允許誤差為3°,中線和同步線的測量允許誤差為±20 mm。

6.盾構機始發的相關測量和掘進測量。

（1）盾構機始發前的相關測量。主要包括：盾構機始發設施的定位測量，其中包括盾構導軌安裝測量和盾構機拼裝測量等；盾構機內參考點復測，即盾構機拼裝竣工后應進行的測量，主要包括盾構機各主要部件幾何關系測量等；SLS-T導向系統的正確性與精度復核，主要包括對SLS-T導向系統中的TCA儀器和棱鏡位置的測量。

（2）掘進測量。主要包括：一是洞內平面控制點測量。洞內控制導線點應布設在隧道貌岸然的兩側墻壁上，采用強制對中標志，在通視條件允許的情況下，每100 m布設一點。以豎井定向建立的基線邊為坐標和方位角的起算依據觀測。采用Ⅰ級全站儀進行測量，測角4測回，測邊往返觀測各2測回。二是洞內高程控制測量。洞內水準測量以豎井高程式傳遞水準點為起算依據，采用二等精密水準測量方法施測，測量精度要滿足三是盾構機姿態測量。測量瞬時盾構機與線路中線的平面、高程偏離值，盾構機的旋轉角度等數據。四是對SLS-T導向系統的檢核測量，以保證襯砌環的環中心偏差和環片在豎直和水平兩個方向的姿態。五是成環管片環位置和姿態測量，以保證隧道施工的精度達到施工設計要求。

四、結論

本文，筆者針對北京地鐵區間線路控制測量的要求和特點，提出了具體實施方案，重點解決了施工控制測量的精度問題。該方案能夠實現地鐵車站及線路高的精度施工,確保各標段能以高精度順利貫通,為地鐵施工提供有力保證。