2018沈阳市地铁一、二号线精密导线测量中的实践分析

2573526

　　【摘要】本文主要介绍了沈阳市地铁一、二号线精密导线控制测量中的一些方法，步骤，并根据测量过程中的一些实际问题提出了几点见解。
　　【关键词】沈阳市地铁;精密导线
　　1.概述
　　地铁是城市或城际轨道交通主要的形式之一 。根据沈阳市政府规划，到2020年沈阳市地铁建设总规划规模约210km，由二横、三纵、两L7条线构成。目前，沈阳地铁一号线全长约28公里，车站22座，已建成通车。二号线一期工程线路全长18.8公里，计划设车站16座，是连接浑河南北两岸的骨干线路，形成城市南北向主要客运交通走廊，连接沈阳北站铁路客运交通枢纽，现在正在建设之中。
　　地铁建设大致需要几个阶段：洞通、轨通、电通和车通。测量工作贯穿于整个施工建设。为了确保地铁贯通施工，必须在地面布设控制网，精密导线网是地面平面控制测量的重要组成部分。
　　2.精密导线的布设
　　2.1选点原则
　　精密导线点的位置选在地铁站口附近的楼顶，且便于施工使用的地方;导线点相邻边长不宜相差过大，最短边长不宜短于100m;相邻点间的视线距离障碍物的距离应避免旁折光的影响;保证每个精密导线点至少有2个通视方向(可以与首级GPS控制点通视)。
　　2.2埋设控制点
　　点位选好后，按照规范中的标石埋设要求，在建筑物楼顶，用工具将楼顶刨至楼板(预制板)，用射钉枪在楼板上订5个以上射钉，埋设对中钢标，现场进行混凝土浇制，做好防水。点位埋设后详细填写点之记。
　　2.3精密导线布设情况
　　2.3.1一号线精密导线布设情况
　　在地铁一号线首级GPS平面控制网的基础上，按一号线地铁站点沿线布设精密导线点21个，所有点位都选在楼顶上，导线全长17587.97米，最大边长1017.58米，最小边长253.76米，平均边长636.71米，由2段闭合导线4段附合导线共6段导线组成。
　　2.3.2二号线精密导线布设情况
　　在地铁二号线首级GPS平面控制网的基础上，按地铁站点沿线布设精密导线点，由于地铁二号线首级GPS平面控制网的选点与其精密导线选点同时进行，所以地铁二号线首级GPS平面控制点与精密导线点的选择互相兼顾，提高其点位利用率，共布设精密导线点14个，导线全长13795.92米，最大边长1200.73米，最小边长377.06米，平均边长739.17米，由1段附合导线网，3段附合导线共4段导线(网)组成。
　　3.精密导线的外业观测、内业计算与精度分析
　　3.1外业观测
　　精密导线外业观测采用徕卡TCA1800型全站仪，按左、右角方法进行观测，角度观测4个测回，距离观测2个测回，3个方向的，按方向观测法进行观测，角度观测4个测回，距离观测2个测回。观测水平角时，半测回归零差小于6，一测回内2C较差小于9，同一方向值各测回较差小于6，特别是按左、右角法观测时，左、右角平均值之和与360的较差应小于4;测距时，一测回三次读数的较差应小于3mm，测回间平均值的较差应小于3mm，往返平均值的较差应小于5mm 。仪器及反光镜必须严格对中、整平，对点中误差小于1mm。气压记、干湿温度记，放置仪器附近一段时间后，在进行距离测量时，输入气压、温度、湿度。取仪器直接观测往反高差，取平均值后，与GPS拟合高程平差后共同获得测站高程，以进行距离改化。
　　3.2内业计算
　　根据《城市测量规范》CJJ8-99计算出各段导线角度闭合差、全长相对闭合差、测距边水平距离的高程归化和投影改化结果后计算得到实测边长和实测角度，然后采用清华山维NAESW95软件的平面边角网平差功能进行平差。
　　3.3精度统计分析
　　3.3.1精度统计
　　沈阳市地铁一、二号线精密导线由2段闭合导线、7段附合导线、1段附合导线网共10段导线组成，各段精密导线中最大平均边长837.94米，最小平均边长490.20米，测角中误差最大值1.16，其限差为2.5;方位角闭合差最大值-10.90，其限差为12.25;导线全长相对闭合差最大值1/5.2万，其限差为1/3.5万;相邻点相对点位中误差最大值15.6mm，其限差为17.3 mm。
　　3.3.2精度分析
　　由以上精度统可以看出，沈阳市地铁一、二号线精密导线的精度达到设计要求，能够满足地铁施工建设的需要，地铁一号线已经建成通车，就是最好的证明。但全长相对闭合差最大值和相邻点相对点位中误差最大值都出现在了平均边长最大的那个一号线018-024测段中，由此我们可以分析得到，冬季观测，平均边长太大，可能是精度降低的重要原因之一。
　　4.遇到的问题及解决方法
　　4.1选点中问题、经验
　　4.1.1一号线精密导线点选点是在一号线首级GPS控制网建立完成2年以后才开始的，GPS控制点难免由被破坏的情况发生，而且根据地铁施工方、监理方的要求，点位必须选在地铁沿线地铁站附近，这样就要求所选点位即要兼顾首级GPS控制点的通视问题，还要兼顾其点位所在的楼体本身在地铁施工过程中不会出现偏移、下沉或拆迁的情况发生。所以在选点开始之前对一号线的GPS首级控制点进行了普查，果然在034-036段有一个GPS点由于拆迁原因被破坏，需要新布设一个GPS首级控制点，更好的进行符合精密导线闭合差的检验。
　　4.1.2由于地铁二号线首级GPS控制网和精密导线同时进行选点，这样GPS控制点和精密导线点的选择可以互相兼顾，大大提高了点位的利用率，和一号线比较起来，相同距离的线路控制点的数量减少了1/3，提高了工作进度和工作效率。
　　4.1.3地铁一、二号线是+分布的，在青年大街站交汇，这样，在二号线精密导线青年大街段选点时，同时选取了一号线精密导线的2个点D70、D71作为共用点，这样既能保证青年大街站作为一、二号线的中转站的施工精度，也是二号线精密导线精度检验的又一精度指标。
　　4.1.4二号线横跨浑河，所以在这段的选点中，特别注意跨河段的点位分布，在浑河南、北两岸分别布设首级GPS控制点，中间加密少量精密导线点，保证跨河精度。
　　4.2测量中的问题
　　4.2.1一号线精密导线测量是在2005年冬天进行的，所以观测有很多困难，冬季天气的原因决定了只有晴天上午10点至下午2点这段时间才能进行观测，由于冬季阴、阳面墙体的温差很大，阳面墙体气温上升，引起的上升暖气流对观测影响非常大，所以在选点时要注意点位不能离楼顶女儿墙太近。还要注意的是温度计的温度一定要以仪器等高空气温度为准，进行温度改正。
　　4.2.2二号线精密导线测量是在2006年夏天进行的，观测与一号线不同，多在上午10.30以前，下午2.30以后观测，晴天观测时必须配备遮阳伞，而且温度计的温度以仪器等高背阴空气温度为准，进行温度改正。
　　4.3计算中的问题
　　4.3.1由于沈阳地铁的分布走向位于城市中心地区，所选点位都位于楼顶自上，而且由于地铁站点与城市楼群建筑分布原因，使所选的精密导线点间平均距离都比较长，这样在计算精度指标时就要考虑，例如《地下铁道、轨道交通工程测量规范》GB50308-1999规定导线平均边长为350m，相邻点相对点位中误差限差为8mm;而实际平均边长都远远超过350m，所以相邻点相对点位中误差限差是根据要有所调整。
　　即Mij=  ; mt=S(1/T);mu=Sm/。式中1/T―测距相对中误差;m―测角中误差();S―导线平均边长(m);Mij―导线相邻点的相对点位中误差(mm)。若以018-024段为例，取1/T=1/60000，m=2.5，S=837.94m，=206265，代入上面公式，mt=14.0mm;mu=10.2mm; Mij= 。而不是平均距离350m的8mm限差。
　　4.3.2由于所有点都处于楼顶，而二等水准点位布设在地铁车站附近的楼体上，所以没有必要进行导线点与水准点的联测，而是仪器直接观测往返高差，取平均值后，与GPS拟合高程平差后共同获得测站高程，以进行距离改化，不会影响距离改化精度。
　　5.几点体会
　　(1).如果条件允许的情况下，首级GPS控制点和精密导线点的选点布设要同时进行，在满足规范和设计的同时，这样能减少控制点的个数，提高点位的利用率和工作效率。
　　(2).如果精密导线点位在城市中心，要选在近期没有动迁规划的楼顶，点间的距离可以适当增长，但相邻边不能相差太大，长短比例不能超过1：3。点位在保证通视和能正常传到地面的情况下，尽量远离女儿墙，以避免热气浪对观测的影响。
　　(3).最好在观测时采用3脚架固定法，暨观测时三个脚架和对中器固定不动，仪器和觇标向前传递，这样能把对点误差的影响降到最小。
　　(4).线路观测前对仪器进行校正。每天观测前对对中器要进行校正，确保避免仪器运输、传递、碰撞给对中器带来的误差。
　　(5).精密导线的类型理想的是双定向符合导线，但根据实际情况可以多样化，可以建立闭合导线、符合导线网、附合单定向导线等。
　　(6).精密导线的最佳观测季节在北方城市来说，应该是秋天，但由于实际工程进度需求，哪怕是在最不适合的冬季也要进行观测，在高纬度城市冬季进行精密导线测量时，要注意温度对仪器的影响，还有城市供暖系统对观测视线的影响。
　　(7).如果有地铁线交汇的地方，必须要尽可能多的选取公共点进行联测，提高附合精度。
　　(8).对已经完成的精密导线进行检查复测时，要尽可能选取该段导线相同的观测环境，至少在相同的观测时间段进行观测，这样能够保证检测误差最小，尤其北方城市冬季观测时要特别注意。