城市軌道交通測量技術(shù)

1、目錄錯(cuò)誤！未找到目錄項(xiàng)。中鐵二局新運(yùn)公司廣州地鐵項(xiàng)目部 陳順利公司自2000年首次進(jìn)入城市軌道交通軌道工程以來，先后承建了廣州地鐵二號(hào)線、廣州地鐵三號(hào)線、廣州城市軌道交通四號(hào)線及其南延線等四個(gè)新建軌道工程項(xiàng)目。測量技術(shù)作為工程施工最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，伴隨公司城市軌道交通工程市場的不斷開拓而日益更新。七年時(shí)間，公司實(shí)現(xiàn)低精度儀器、中等精度儀器到高精度全自動(dòng)儀器的飛躍，大大提升了公司測量硬件設(shè)備的競爭力；廣州地鐵項(xiàng)目部為公司培養(yǎng)大批技術(shù)過硬的測量人員，大大增強(qiáng)了公司測量技術(shù)員的綜合能力；測量隊(duì)成功建立了適合類似于地鐵軌道工程的精密線路工程測量理論，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)資料電算化模式，大大提高了測量工作效率。七

2、年時(shí)間，測量隊(duì)曾經(jīng)歷過因測量技術(shù)不超前而影響軌道鋪設(shè)的痛楚；曾體驗(yàn)過幫助兄弟單位解決技術(shù)難題后的喜悅；曾感觸過誓保四號(hào)線按期通車的緊迫。由此可看出：在高精度的軌道工程中，測量技術(shù)以其精確性、超前性在基礎(chǔ)工程技術(shù)中表現(xiàn)尤為突出。在廣州城市軌道交通三、四號(hào)線軌道工程中，廣州地鐵項(xiàng)目部首次成立了測量隊(duì)，為公司培養(yǎng)了一支有理論、重實(shí)踐，代表公司先進(jìn)測繪技術(shù)的測量隊(duì)伍。本著“知識(shí)性、實(shí)用性”的原則，現(xiàn)將城市軌道交通軌道工程測量技術(shù)總結(jié)如下，旨在為公司城市軌道交通軌道工程技術(shù)盡微薄之力。1、城市軌道交通軌道工程測量概述近年來，我國迅速發(fā)展的地鐵、輕軌等城市軌道交通，對(duì)列車安全行駛、乘客旅途舒適性的要求越來

3、越高。由于城市軌道交通的軌道結(jié)構(gòu)采用混凝土整體道床，軌道工程一次定位，幾乎不能再調(diào)整；而鋪軌基標(biāo)是高標(biāo)準(zhǔn)軌道混凝土整體道床的軌道鋪設(shè)控制點(diǎn)，故高精度滿足鋪軌要求的測量工作，重點(diǎn)是用鋪軌基標(biāo)來保證軌道的設(shè)計(jì)位置和線路參數(shù)，同時(shí)也保證行車隧道的限界要求。這就對(duì)鋪軌精度提出了更嚴(yán)格要求，因此精確測設(shè)鋪軌基標(biāo)是保證地鐵軌道高精度施工的重要環(huán)節(jié)。何謂鋪軌基標(biāo)？鋪軌基標(biāo)是高標(biāo)準(zhǔn)軌道整體道床的軌道鋪設(shè)控制點(diǎn)，它是具有精確平面坐標(biāo)和高程的標(biāo)志；按精度等級(jí)可劃分為控制基標(biāo)和加密基標(biāo)；鋪軌基標(biāo)埋設(shè)位置有兩種，即位于線路中線或線路中線的一側(cè)。圖一為：利用直角道尺（精度0.5mm）通過沿線布設(shè)的鋪軌基標(biāo)精確確定一股鋼

4、軌的位置和標(biāo)高。    （圖一） （圖二）軌道工程測量的實(shí)質(zhì)？軌道工程測量的主要工作是鋪軌基標(biāo)測量。其實(shí)質(zhì)是按照設(shè)計(jì)線路和鋪軌綜合設(shè)計(jì)圖的要求，以一定的間隔，在線路中線或其一側(cè)測設(shè)具有精確平面坐標(biāo)和高程的標(biāo)志，作為鋪軌的平面和高程依據(jù)。見圖二。在廣州市城市軌道交通軌道工程建設(shè)中，我們總結(jié)如下城市軌道交通軌道工程測量作業(yè)流程圖：城市軌道交通軌道工程測量作業(yè)流程圖施工控制點(diǎn)交接、復(fù)測內(nèi)業(yè)計(jì)算（線路調(diào)試坡后）上報(bào)復(fù)測成果（監(jiān)理、業(yè)主測量隊(duì)、業(yè)主）上報(bào)計(jì)算成果（監(jiān)理復(fù)核）控制基標(biāo)測設(shè)、歸化改正控制基標(biāo)成果報(bào)檢（監(jiān)理、業(yè)主測量隊(duì)、業(yè)主）加密基標(biāo)測設(shè)加密基標(biāo)成果報(bào)檢

5、（監(jiān)理）基標(biāo)移交工班施工竣工測量結(jié)束從城市軌道交通軌道工程測量作業(yè)流程圖中，我們可以看出軌道工程測量主要包括：施工控制點(diǎn)復(fù)測（四等平面控制、二等高程控制）、控制基標(biāo)測設(shè)（三維放樣、歸化改正滿足規(guī)范要求精度）、加密基標(biāo)測設(shè)（三維放樣、復(fù)測滿足規(guī)范要求精度）、竣工測量、其他測量工作等。2 鋪軌基標(biāo)測量作業(yè)程序2.1 施工控制點(diǎn)的交接和復(fù)測軌道專業(yè)施工所需的中線方向、里程、高程等均是由地面精密控制點(diǎn)引入，為保證鋪軌精度，要求鋪軌前應(yīng)全面的對(duì)其檢測，通過貫通測量后，對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整和平差后再設(shè)置基標(biāo)，以保證基標(biāo)的精度。 鋪軌基標(biāo)的測設(shè)依據(jù)為業(yè)主測量隊(duì)提供的施工控制點(diǎn)。施工單位進(jìn)場后，在駐地監(jiān)

6、理工程師的主持下由施工單位測量隊(duì)、業(yè)主專業(yè)測量隊(duì)、業(yè)主代表四方進(jìn)行交接樁，各方人員持交樁表逐樁核對(duì)、交接確認(rèn)?，F(xiàn)場控制點(diǎn)移交時(shí)應(yīng)注意點(diǎn)位標(biāo)識(shí)是否清晰、點(diǎn)位是否牢固，并應(yīng)與移交資料相符?，F(xiàn)場點(diǎn)位不清晰、不牢固或與資料不符時(shí)應(yīng)在移交紀(jì)要上注明；遺失的樁位堅(jiān)持補(bǔ)樁，無樁名視為廢樁；資料與現(xiàn)場不符的應(yīng)予以定正。點(diǎn)位移交完畢后參加移交的四方代表現(xiàn)場簽署交接樁文件紀(jì)要?？刂泣c(diǎn)的交接樁記錄保存兩份原件用作竣工文件使用。而后施工單位測量隊(duì)使用經(jīng)過有關(guān)部門檢測合格的全站儀和精密水準(zhǔn)儀，對(duì)交接的施工控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核聯(lián)測?！窘?jīng)驗(yàn)交流】 復(fù)測前根據(jù)業(yè)主測量隊(duì)所給提交點(diǎn)位資料計(jì)算相鄰施工控制點(diǎn)間的轉(zhuǎn)折角、邊長、高差，通過

7、現(xiàn)場對(duì)轉(zhuǎn)折角、邊長、高差進(jìn)行實(shí)測，當(dāng)實(shí)測值與計(jì)算值相差較大時(shí)即可重新復(fù)測檢查并查明原因。現(xiàn)場實(shí)測完畢后，進(jìn)行施工控制點(diǎn)坐標(biāo)和高程的計(jì)算。一般來說，以業(yè)主測量隊(duì)所提供點(diǎn)位資料的前兩個(gè)施工控制點(diǎn)和最后兩個(gè)施工控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算（平面和高程）。如若平差結(jié)果滿足駐地監(jiān)理工程師要求的精度，即可整理施工控制點(diǎn)成果表并利用該點(diǎn)測設(shè)鋪軌控制基標(biāo)，否則應(yīng)及時(shí)上報(bào)駐地監(jiān)理工程師和業(yè)主測量隊(duì)，請(qǐng)求進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整。復(fù)核聯(lián)測應(yīng)滿足以下要求：平面：1）角度按DJ1全站儀左、右角4測回觀測，在總測回?cái)?shù)中應(yīng)以奇數(shù)測回和偶數(shù)測回(各為總測回?cái)?shù)的一半)分別觀測導(dǎo)線前進(jìn)方向的左角和右角。左角和右角分別取中數(shù)之和與360

8、度之差（測站圓周角閉合差）不應(yīng)超過±5。方向觀測法的各項(xiàng)限差（）儀器型號(hào)光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)差半測回歸零差一測回內(nèi)2C較差同一方向值各測回較差DJ11696DJ2381392）導(dǎo)線測角中誤差不大于2.5，方位角閉合差不大于±5n（n為測站數(shù)），全長相對(duì)閉合差1/35000。3）邊長按一級(jí)測距儀往返測量各一次，測回總數(shù)為4測回。一測回指照準(zhǔn)目標(biāo)一次應(yīng)讀數(shù)三次，三次讀數(shù)的較差應(yīng)小于5mm。邊長測量應(yīng)考慮儀器加、乘常數(shù)改正和氣象（溫度、氣壓）改正。4)平面控制網(wǎng)通過軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，并編寫平差報(bào)告。內(nèi)業(yè)計(jì)算最后成果的取值精確至0.1mm。高程：1)采用二等水準(zhǔn)測量作為高程控

9、制；2)按與已知點(diǎn)聯(lián)測、附合或環(huán)線往返各測一次，往返較差、附合或環(huán)線閉合差不大于±8L（L為水準(zhǔn)路線長度）；3)水準(zhǔn)網(wǎng)通過軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，并編寫平差報(bào)告。內(nèi)業(yè)計(jì)算最后成果的取值精確至0.1mm。水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求（m）項(xiàng)目等級(jí)標(biāo)尺類型儀器型號(hào)視線長度前后視距差任一測站上前后視距累積差視線高度二等因瓦DS1501.03.00.5水準(zhǔn)測量的測站觀測限差（mm）項(xiàng)目等級(jí)上下絲讀數(shù)平均值與中絲讀數(shù)的差基輔分劃或黑紅面讀數(shù)的差基輔分劃、黑紅面或兩次高差的差檢測間歇點(diǎn)高差的差5mm刻劃標(biāo)尺10mm刻劃標(biāo)尺二等1.53.00.40.61.0復(fù)測情況及處理措施報(bào)告經(jīng)駐地監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)，

10、于接樁后15天內(nèi)上報(bào)業(yè)主審定。2.2鋪軌基標(biāo)測量限差要求2.2.1控制基標(biāo)根據(jù)地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范要求：控制基標(biāo)在直線線路每120m設(shè)置一個(gè)，曲線線路除曲線元素點(diǎn)設(shè)置控制基標(biāo)外，應(yīng)每60m設(shè)置一個(gè)控制基標(biāo)?？刂苹鶚?biāo)埋設(shè)完成后，對(duì)其進(jìn)行檢查，檢測內(nèi)容、方法與各項(xiàng)限差應(yīng)滿足下列要求：檢測控制基標(biāo)間夾角時(shí)，其左、右角各測兩測回，距離往返觀測各兩測回；直線段控制基標(biāo)間的夾角與180度較差應(yīng)小于8，實(shí)測距離與設(shè)計(jì)距離較差應(yīng)小于10mm；曲線段控制基標(biāo)間夾角與設(shè)計(jì)值較差計(jì)算出的線路橫向偏差應(yīng)小于2mm，弦長測量值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于5mm；在施工控制水準(zhǔn)點(diǎn)間，應(yīng)布設(shè)附合水準(zhǔn)路線測定每個(gè)控制基標(biāo)的高

11、程，其實(shí)測值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于2mm；經(jīng)檢測控制基標(biāo)滿足各項(xiàng)限差要求后，應(yīng)進(jìn)行永久固定。2.2.2加密基標(biāo)根據(jù)地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范要求：直線上6m，曲線上5m測設(shè)一個(gè)加密基標(biāo)；埋設(shè)方法與控制基標(biāo)相同。單開道岔鋪設(shè)地段，在直股外側(cè)一定距離位置按5m間距設(shè)置加密基標(biāo)；交叉渡線鋪設(shè)地段，還應(yīng)在菱形渡線上的兩個(gè)銳角及鈍角上設(shè)置加密基標(biāo)。加密基標(biāo)平面位置和高程測定的限差應(yīng)符合下列要求：1）直線加密基標(biāo)   縱向：6m±5mm；   橫向：加密基標(biāo)偏離兩控制基標(biāo)間的方向線不大于2mm；   相鄰加密基標(biāo)實(shí)測高差與設(shè)計(jì)高差較差不

12、大于1mm，每個(gè)加密基標(biāo)的實(shí)測高程與設(shè)計(jì)高程較差不大于2mm。2）曲線加密基標(biāo)   加密基標(biāo)間縱向距離允許誤差為±5mm；    加密基標(biāo)相對(duì)于控制基標(biāo)的橫向偏距不大于2mm；     相鄰加密基標(biāo)實(shí)測高差與設(shè)計(jì)高差較差不大于1mm，每個(gè)加密基標(biāo)的實(shí)測高程與設(shè)計(jì)高程較差不大于2mm。2.2.3道岔鋪軌基標(biāo)在地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范中，將道岔鋪軌基標(biāo)單獨(dú)分類說明；那么實(shí)際施工中，道岔鋪軌基標(biāo)是控制基標(biāo)，還是加密基標(biāo)？規(guī)范并未具體規(guī)定?！窘?jīng)驗(yàn)交流】我個(gè)人認(rèn)為，道岔基標(biāo)最好作為加密基標(biāo)

13、進(jìn)行測設(shè)，原因有二：（1）道岔位于直線線路，而控制基標(biāo)在直線線路是每120m設(shè)置一個(gè)；如若將岔前點(diǎn)和岔后點(diǎn)或?qū)⒉硇狞c(diǎn)也設(shè)置為控制基標(biāo)，那么120m線路內(nèi)會(huì)多兩個(gè)或一個(gè)控制基標(biāo)，導(dǎo)致兩兩控制基標(biāo)間距離太短。從測量技術(shù)角度分析，短邊對(duì)測角精度的影響較大，這不利于道岔在120m線路范圍內(nèi)的直順。反之，將道岔基標(biāo)作為加密基標(biāo)測設(shè)，即可用間距為120m的兩個(gè)控制基標(biāo)進(jìn)行測設(shè)；這不但滿足道岔定位的精度，也滿足道岔與線路的直順。（2）規(guī)范中，明確“道岔鋪軌基標(biāo)測設(shè)方法，可按鋪軌基標(biāo)坐標(biāo)直接測設(shè)，也可先測定岔心和直股與曲股線路方向，然后利用道岔線路中線點(diǎn)測設(shè)基標(biāo)”；同時(shí)規(guī)范明確了“利用線路中線點(diǎn)測設(shè)道岔鋪軌基

14、標(biāo)時(shí)，其測定限差應(yīng)滿足的要求”。由此，可以看出：道岔鋪軌基標(biāo)的測設(shè)方法有兩種，前者“按坐標(biāo)直接測設(shè)”，即按加密基標(biāo)測設(shè)；后者“根據(jù)岔心和直股與曲股線路方向測設(shè)”，即將岔前點(diǎn)和岔后點(diǎn)或?qū)⒉硇狞c(diǎn)當(dāng)作道岔的“軸線點(diǎn)”，然后控制道岔其他基標(biāo)的測設(shè)，但也未明確“軸線點(diǎn)”一定是“控制基標(biāo)”。2.3鋪軌基標(biāo)測設(shè)的內(nèi)外業(yè)工作2.3.1內(nèi)業(yè)計(jì)算對(duì)于高精度的鋪軌基標(biāo)測設(shè)來說，其精度除了受到所選放樣方法和已知點(diǎn)精度影響外，還與鋪軌基標(biāo)坐標(biāo)、高程的計(jì)算精確程度有很大關(guān)系。坐標(biāo)計(jì)算通常是在局部坐標(biāo)系下通過截取坐標(biāo)級(jí)數(shù)展開式的有限項(xiàng)求得，這不可避免地影響坐標(biāo)的精確程度。鋪軌基標(biāo)測設(shè)數(shù)量大、精度高、報(bào)檢資料多、時(shí)間緊，故鋪

15、軌基標(biāo)坐標(biāo)及高程計(jì)算是測量內(nèi)業(yè)的重點(diǎn)工作。為滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，廣州地鐵項(xiàng)目部已完成鋪軌基標(biāo)測量內(nèi)業(yè)軟件的開發(fā)；該軟件采用統(tǒng)一坐標(biāo)系下不受線性限制的復(fù)合辛普森公式作為計(jì)算鋪軌基標(biāo)坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，在設(shè)有豎曲線地段采用不受坡度和半徑大小影響的嚴(yán)密公式作為計(jì)算豎曲線高程的數(shù)學(xué)模型；并融數(shù)據(jù)計(jì)算、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理于一體，輕松實(shí)現(xiàn)測量內(nèi)業(yè)工作程序化操作。其計(jì)算結(jié)果以Exlce表格形式保存，并自動(dòng)生成符合業(yè)主要求的報(bào)表，直接打印即可提交資料；其計(jì)算數(shù)據(jù)還可通過數(shù)據(jù)線或數(shù)據(jù)卡批量輸入全站儀，外業(yè)即可利用儀器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行作業(yè)，避免大量數(shù)據(jù)手工輸入帶來的人為錯(cuò)誤，大大提高外業(yè)效率。2.3.2鋪軌基標(biāo)

16、測設(shè)的基本原則由于軌道專業(yè)施工時(shí)，車站控制點(diǎn)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(tái)間距限差要求很嚴(yán)，不宜在車站進(jìn)行線路調(diào)整。因此在基標(biāo)測設(shè)中，堅(jiān)持“車站不動(dòng)，調(diào)整區(qū)間”的原則，以“兩站一區(qū)間”為鋪軌單位，進(jìn)行鋪軌基標(biāo)測設(shè)。2.3.3控制基標(biāo)的測設(shè)由于城市軌道交通是以車站和區(qū)間分段施工，所以測量控制基標(biāo)也是分段分批測放的。鋪軌控制基標(biāo)的測設(shè)是以“兩站一區(qū)間”為測設(shè)單位，主要采用全站儀坐標(biāo)放樣法?？刂苹鶚?biāo)的測設(shè)精度直接影響加密基標(biāo)的測設(shè)精度，故放樣控制基標(biāo)應(yīng)注意：每放樣一個(gè)控制基標(biāo)，必須進(jìn)行方向歸零檢核，歸零誤差應(yīng)在限差之內(nèi)，否則重新放樣。鋪軌控制基標(biāo)的測設(shè)包括三個(gè)步驟

17、:初步測設(shè)：根據(jù)鋪軌基標(biāo)坐標(biāo)資料，采用全站儀坐標(biāo)放樣法測設(shè)至地面，并初步固定。串線測量：控制基標(biāo)埋設(shè)完成后，應(yīng)對(duì)“測設(shè)單位”的控制基標(biāo)進(jìn)行串線測量，主要檢測控制基標(biāo)間角度、邊長、高差等幾何關(guān)系是否滿足規(guī)范要求。當(dāng)控制基標(biāo)間幾何關(guān)系超限，并與線路存在較大偏差時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)線測量。歸化改正：調(diào)線前，先計(jì)算控制基標(biāo)間夾角實(shí)測值與理論值較差，根據(jù)和控制基標(biāo)間距計(jì)算出控制基標(biāo)在垂直于線路方向的改正值s，然后在現(xiàn)場對(duì)s較差超過規(guī)范時(shí)所涉及的控制基標(biāo)進(jìn)行歸化改正。歸化改正時(shí)要照顧到相鄰基標(biāo)改正值的相互影響，往往僅改正一個(gè)點(diǎn)就可使相鄰點(diǎn)幾何關(guān)系滿足要求。鋪軌控制基標(biāo)的高程則利用施工控制水準(zhǔn)點(diǎn)測定，其觀測方法和限差

18、按二等水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求施測?！窘?jīng)驗(yàn)交流】  由于一條線路將埋設(shè)大量的鋪軌基標(biāo)，因此測設(shè)鋪軌基標(biāo)時(shí)必須采用分段控制，中間加密的方法，即先測設(shè)控制基標(biāo)，然后在控制基標(biāo)間測設(shè)加密基標(biāo)。這樣每一個(gè)鋪軌基標(biāo)的精度才能達(dá)到規(guī)范要求。由此，我們可以看出：軌道工程測量精度最高、難度最大的工作就是控制基標(biāo)的測設(shè)，而控制基標(biāo)的測設(shè)關(guān)鍵是歸化改正?？刂苹鶚?biāo)“歸化改正”往往需反復(fù)進(jìn)行多次，如若控制基標(biāo)高程及其之間的角度與邊長不能滿足限差要求時(shí)，則重新進(jìn)行“歸化改正”，直至滿足要求為止。通常，初次進(jìn)入城市軌道施工的單位，都會(huì)出現(xiàn)因測量技術(shù)無法快速解決控制基標(biāo)精度而導(dǎo)致軌道鋪設(shè)嚴(yán)重窩工的情況，比如：廣州地鐵二號(hào)線時(shí)，我們項(xiàng)目部在公-紀(jì)區(qū)間因