淺談地鐵車(chē)站測(cè)量方法

劉國(guó)衛(wèi)

0 引言

根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì),中國(guó)的地鐵每年在建里程超過(guò)200 km。地鐵車(chē)站的進(jìn)度對(duì)線路施工有直接影響,而測(cè)量工作對(duì)工程的施工起到很重要的作用。本文結(jié)合筆者參建的成都地鐵2號(hào)線東洪路站,對(duì)地鐵車(chē)站修建測(cè)量方法進(jìn)行探討,為類(lèi)似地鐵車(chē)站提供借鑒。

1 工程概況

成都地鐵2號(hào)線一期工程,線路為東西走向,西起三環(huán)路外側(cè)成灌客運(yùn)站,東止于繞城高速內(nèi)側(cè)的經(jīng)濟(jì)干部管理學(xué)院,線路全長(zhǎng)約23 km,設(shè)車(chē)站20座。

東洪路車(chē)站是一座中間車(chē)站,車(chē)站位于成都市東邊的東洪路與陵川路交叉口東側(cè),車(chē)站呈南北走向,車(chē)站所處位置現(xiàn)在為一個(gè)汽車(chē)修配廠和一個(gè)起伏較大高差為2.4 m左右的臺(tái)地,臺(tái)地上為果樹(shù)林和菜地。車(chē)站為地下2層標(biāo)準(zhǔn)的島式明挖車(chē)站,車(chē)站的北端為盾構(gòu)始發(fā),南端為盾構(gòu)吊出。車(chē)站主體建筑面積6 960 m2,附屬建筑面積1 721 m2,島式站臺(tái)寬度10 m,從 YCK41+494.35～YCK41+671.15,車(chē)站主體全長(zhǎng)176.8 m。車(chē)站中心里程處頂板設(shè)計(jì)覆土厚度為3.1 m,車(chē)站起點(diǎn)里程處頂板設(shè)計(jì)覆土厚度為1.7 m,車(chē)站終點(diǎn)里程處頂板設(shè)計(jì)覆土厚度為4 m,車(chē)站主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面采用兩跨箱形框架結(jié)構(gòu)。車(chē)站結(jié)構(gòu)橫向凈跨18.7 m(不含內(nèi)襯墻厚度),底板采用厚板結(jié)構(gòu),柱網(wǎng)結(jié)合建筑布局條件設(shè)置。車(chē)站頂板、底板、梁、側(cè)墻的混凝土抗?jié)B等級(jí)均為S8,圍護(hù)結(jié)構(gòu)、頂板、底板、梁、內(nèi)襯墻內(nèi)外側(cè)均使用C30混凝土;鋼筋混凝土中柱采用C40混凝土。車(chē)站主體基坑開(kāi)挖深度16.57 m,開(kāi)挖寬度20.7 m,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用人工挖孔樁+3道鋼支撐的支護(hù)形式,人工挖孔樁長(zhǎng)20.571 m,進(jìn)入坑底深度為3.5 m,樁間擋土采用掛網(wǎng)噴射混凝土。

2 車(chē)站測(cè)設(shè)實(shí)例

根據(jù)規(guī)范的測(cè)量要求,按照附合或者閉合導(dǎo)線(水準(zhǔn))網(wǎng),在接樁15 d內(nèi)完成管界內(nèi)以?xún)烧疽粎^(qū)間為一單位進(jìn)行復(fù)測(cè)并將復(fù)測(cè)成果報(bào)告上報(bào)給監(jiān)理單位審批,同時(shí)上報(bào)車(chē)站的測(cè)量方案。

本車(chē)站附近的基準(zhǔn)點(diǎn)都在居民樓的樓頂或者公路的兩側(cè),復(fù)測(cè)工作可以選擇在夜間車(chē)流、人流稀少的情況下進(jìn)行,相對(duì)外界干擾少。

控制測(cè)量分為地面控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量、地下控制測(cè)量?？刂茰y(cè)量需要分別進(jìn)行平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)和加密。

2.1 地面控制測(cè)量

1)地面控制測(cè)量主要維護(hù)施工期間地面的平面、高程主控制網(wǎng)完整,維護(hù)其可靠、可用;為了施工方便加密地面控制點(diǎn)(包括地面工程、明挖工程的地面中樁)并維持其可靠、可用。

本車(chē)站長(zhǎng)度為178.6 m,測(cè)量組根據(jù)場(chǎng)地布置和進(jìn)度情況,隨時(shí)進(jìn)行地面平面和高程網(wǎng)的加密工作,先后分幾次以首級(jí)控制網(wǎng)為基準(zhǔn)按照精密導(dǎo)線(二等水準(zhǔn)測(cè)量)的要求布設(shè)SF-1～SF-9 9個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)和SF-1,DTSⅡ001 2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn),為車(chē)站基坑土方開(kāi)挖、車(chē)站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工、車(chē)站主體的部分施工和其他施工提供細(xì)部測(cè)量放樣保證。地面控制網(wǎng)要根據(jù)工程進(jìn)度進(jìn)行不定期的復(fù)核檢查。

2)主要觀測(cè)方法及精度:

a.每個(gè)測(cè)站用全圓法進(jìn)行觀測(cè),左右角平均值之和與360°的較差應(yīng)小于4″,每測(cè)站觀測(cè)6個(gè)測(cè)回。

b.水平角觀測(cè)遇到長(zhǎng)、短邊需要調(diào)焦時(shí),盤(pán)右長(zhǎng)邊不調(diào)焦,盤(pán)左短邊調(diào)焦;盤(pán)左短邊不調(diào)焦的觀測(cè)順序進(jìn)行觀測(cè),宜采用同一方向正倒鏡同時(shí)觀測(cè)法,此時(shí)一個(gè)測(cè)回中不同方向可不考慮2C較差的限差。

c.精密導(dǎo)線的邊長(zhǎng)往返觀測(cè)各兩個(gè)測(cè)回,每測(cè)回間應(yīng)重新照準(zhǔn)目標(biāo),每測(cè)回應(yīng)3次讀數(shù),往返測(cè)兩個(gè)測(cè)回平均較差應(yīng)小于4 mm。

d.水平角觀測(cè)一測(cè)回內(nèi)2C較差,Ⅰ級(jí)全站儀為9″,Ⅱ級(jí)全站儀為13″。同一方向各測(cè)回較差,Ⅰ級(jí)全站儀為6″,Ⅱ級(jí)全站儀為9″。對(duì)于測(cè)量成果應(yīng)進(jìn)行平差計(jì)算,合格后方可應(yīng)用。

e.對(duì)于精密導(dǎo)線點(diǎn)宜在9:00～12:00,15:00～18:00進(jìn)行,其最佳時(shí)間是在大氣穩(wěn)定的陰天進(jìn)行,測(cè)量工作開(kāi)展前需要進(jìn)行氣象、溫度等全站儀的常規(guī)常數(shù)改正,保證測(cè)量的精度。

f.精密水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)方法如下:

作業(yè)前應(yīng)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行常規(guī)檢查,二等水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器的 i角不大于20″。往測(cè):奇數(shù)站上為:后→前→前→后;偶數(shù)站上為:前→后→后→前。返測(cè):奇數(shù)站上為:前→后→后→前;偶數(shù)站上為:后→前→前→后。

由往測(cè)轉(zhuǎn)向返測(cè)時(shí),兩根標(biāo)尺必須互換位置,并重新整置儀器,宜在上午或下午進(jìn)行,也可夜間觀測(cè)。

精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)的技術(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 水準(zhǔn)觀測(cè)的視線長(zhǎng)度、視距差、視線高度的要求 m

2.2 聯(lián)系測(cè)量

東洪路站采用明挖順筑法施工,開(kāi)挖深度約16.5 m,車(chē)站在施工完第一塊底板后、至整個(gè)車(chē)站長(zhǎng)度的1/2處及車(chē)站底板結(jié)構(gòu)完工時(shí)應(yīng)進(jìn)行地下加密控制點(diǎn),地下水準(zhǔn)點(diǎn)的引測(cè),一般在底板上布置三組導(dǎo)線點(diǎn)和2個(gè)～3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn),作為主體控制和盾構(gòu)始發(fā)的基準(zhǔn)方向控制線。

1)導(dǎo)線引測(cè)。

根據(jù)工程進(jìn)度和相關(guān)的規(guī)定,分別在第一塊主體底板施工結(jié)束后,按照閉合導(dǎo)線或附合導(dǎo)線的測(cè)設(shè)辦法,在底板上分別引測(cè)SF-12,SF-13一組點(diǎn)位,由于車(chē)站寬度的限值兩個(gè)點(diǎn)位橫向間距很小,須分別單獨(dú)建網(wǎng)引測(cè)并平差;以此類(lèi)推在車(chē)站跨中和最后一塊地板施工中分別傳遞SF-14,SF-15,SF-16,SF-17兩組點(diǎn)位。

車(chē)站為兩層布置,按照此布點(diǎn)方式在中板上可以布設(shè)相同的三組點(diǎn)位控制車(chē)站主體施工。

東洪路站聯(lián)系測(cè)量從地面向地下采用導(dǎo)線測(cè)量的方法進(jìn)行定向,導(dǎo)線測(cè)量垂直角控制應(yīng)小于30°。導(dǎo)線定向的距離測(cè)量必須進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)。具體的導(dǎo)線布網(wǎng)測(cè)量方法和地面控制測(cè)量基本相同。為了避免對(duì)點(diǎn)誤差的影響,在基坑頂部左右兩側(cè)已經(jīng)施工的冠梁上,直接使用角鋼加工強(qiáng)制對(duì)中器兩個(gè),傳遞導(dǎo)線坐標(biāo)。為減小點(diǎn)位誤差對(duì)盾構(gòu)始發(fā)等的影響,在實(shí)地測(cè)量中盡量使用強(qiáng)制對(duì)中設(shè)備傳遞坐標(biāo)。

2)水準(zhǔn)引測(cè)。

水準(zhǔn)點(diǎn)的引測(cè)采用鋼尺導(dǎo)入的方式,分別由基準(zhǔn)點(diǎn)按照二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求引測(cè)。

車(chē)站平面和高程測(cè)量平面掛在支架上,尺的零端垂直于井下,為避免鋼尺上下移動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,井上、井下讀取鋼尺讀數(shù),m,n必須在同一時(shí)刻進(jìn)行,變更儀器高,并將鋼尺升高或降低,重新觀測(cè)一次,同時(shí)量取井口和井下的溫度。

洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)B的高程可按下式計(jì)算:

其中,Δt為鋼尺溫度改正數(shù),即:

其中,β為鋼尺膨脹系數(shù),取0.000 012 5;t平為井上、井下的平均溫度;t0為鋼尺檢定時(shí)的系數(shù);L為鋼尺尺長(zhǎng)改正數(shù);ΔL為含三項(xiàng)對(duì)尺長(zhǎng)改正。

鋼尺的名義長(zhǎng)為 L0,檢定時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)拉力(一般為100 N或150 N)、標(biāo)準(zhǔn)溫度下測(cè)得的實(shí)際長(zhǎng)度為 L,故用該尺測(cè)量時(shí)須加入改正數(shù):

鋼尺在傳遞高程時(shí),是將鋼尺垂直懸掛應(yīng)用,故應(yīng)加入鋼尺垂曲改正數(shù):

其中,P為鋼尺的總重;H為檢定時(shí)的拉力。

鋼尺由于自重而產(chǎn)生的伸長(zhǎng)改正數(shù):

其中,r為鋼尺密度,一般取7.85 g/cm3;E為鋼尺的彈性模量,一般取 1.96×105MPa。

因此:

如果懸掛的重錘質(zhì)量與檢定時(shí)的拉力不同,則須增加由于增重而引起的伸長(zhǎng)改正數(shù):

其中,Q為重錘的質(zhì)量;F為鋼尺的橫截面面積。

為了做進(jìn)一步檢核,由地面上3個(gè)以上水準(zhǔn)點(diǎn)將高程傳遞到洞內(nèi)的兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上。

2.3 地下控制測(cè)量

車(chē)站地下控制測(cè)量與地面控制測(cè)量基本相同。由于車(chē)站施工時(shí)已經(jīng)將三組點(diǎn)位由地面引測(cè)至車(chē)站底板或者中板上,在車(chē)站細(xì)部施工中和盾構(gòu)始發(fā)及施工中,三組點(diǎn)位可以相互校核并且作為盾構(gòu)施工的控制依據(jù)。

所有的控制測(cè)量和定期或不定期進(jìn)行的復(fù)核測(cè)量工作需要及時(shí)整理測(cè)量成果,上報(bào)監(jiān)理,并由業(yè)主第三方檢測(cè)單位檢查。

2.4 其他測(cè)量

車(chē)站測(cè)量工作還包括施工放樣測(cè)量和竣工測(cè)量等,我認(rèn)為只要將基準(zhǔn)控制點(diǎn)位按照規(guī)范要求布置,也就是將控制測(cè)量做好后,細(xì)部的測(cè)量放樣和竣工測(cè)量就不應(yīng)該有很大的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

測(cè)量作為工程施工的眼睛,其重要性不言而喻。測(cè)量工作的好與壞,直接影響工程質(zhì)量和工程進(jìn)度,能夠?qū)⒁恍┸?chē)站或者類(lèi)似工程的測(cè)量順序和方法及時(shí)總結(jié),以形成教科書(shū)式的模式,使任何一名測(cè)量人員交流學(xué)習(xí)后都能按照此模式進(jìn)行測(cè)量,能減少很多不必要的摸索過(guò)程,提高測(cè)量的效率,值得我們廣大測(cè)量技術(shù)人員在工作中進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。展望未來(lái),科技的進(jìn)步,工作效率的提高,測(cè)量工作如何在保質(zhì)保量的前提下滿(mǎn)足施工進(jìn)度,是我們廣大測(cè)量技術(shù)人員追求的永恒課題。

[1] GB 50308-2008,城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].

[2] 王文銳,秦建平.公路工程實(shí)用測(cè)設(shè)技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2007.