唐振兴

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司， 北京 100176

0 引言

随着我国城市化水平的不断提高，城市道路交通拥堵现象日益严重，限制了城市的发展，影响了城市居民的生活质量的提升。地铁工程不仅高效、安全、可靠、准时、方便、舒适，而且地面空间的利用少，对环境的影响小，是目前城市公共交通的首选方式，并成为衡量城市现代化的重要标志。为保证地铁施工和后期起运行维护安全，必须提高地铁工程施工测量精度同时采取变形监测技术，以提升地铁工程的建设质量，保证安全高效运行。

1 城市地铁定向测量技术特点及内容

1.1 城市地铁工程定向测量特点

近年来，随着城市地下工程规模的扩大和新设备、新技术的应用，地铁工程的施工难度加大，地下施工环境，地质条件复杂，对竖井定向精度的要求也更高，同时城市地下隧道长度也在不断增加，对精密导向测量技术的精度持续提升，使得地铁施工测量表现出新的技术特点：

1） 地铁工程施工复杂、投资规模大、工期长，一般建设过程都是以线带面方式，分期建设，这就要求测量工作在考虑近期施工精度同时还要顾及全局规划，在规划线路交叉点预留一定量的控制点重合，以保证各相关线路准确衔接；2） 受地铁工程线路长度，工期要求等限制，地铁建设一般由不同的承包商施工。各施工段在保证本段测量任务的同时还要顾及与邻接工程的衔接；3） 地铁工程施工测量的内容多，涵盖从地质勘测到施工到运维的各个阶段，从地面到地下，包括施工放样、贯通测量变形监测等多项测量工作；5） 地铁工程测量环境差、对精度的影响因素多。

1.2 城市地铁工程施工测量主要内容

城市地铁工程施工测量主要包括三个方面的内容：地面控制网测量、地铁施工测量以及变形监测。

地面控制网测量主要是沿地铁线路采用全站仪数字测量方法或是GPS 静态控制测量方法建立二等首级平面控制网（GPS网），同时采用导线测量的方式对首级网进行加密，控制网精度要求城市三、四等。

地铁施工测量主要包括施工控制测量、细部放样测量、竣工测量、环境监测等。施工控制测量中的地面控制测量包括维护施工期间地面的平整、高程主控制网完整，维护其可靠、可用，为施工方便加密地面控制点并维持其可靠、可用，通过竖井投点、定向，高程传递等方式实现地上、地面的联系测量，最后是进行地下控制测量，控制地下主导线，地下主水准网，确保各区间隧道贯通，保证轨道安装质量。

地铁工程变形监测是保障地下铁道工程建设的质量、沿线建筑环境保护以及车辆运营安全的重要手段。监测的项目主要包括支护、结构变形测量、沿线地下管线变形测量；沿线地表沉降观测；围岩变形及压力量以及地下隧道变形测量等工作。

2 城市地铁工程定向测量的主要方法

在地铁工程施工中，为了控制隧道施工的贯通误差，需要根据施工现场条件采用适当的施工措施，同时设计和采用合理的测量方法，以保证隧道按照设计精度和要求贯通。

2.1 联系三角形法

联系三角形法主要是通过在地铁隧道施工竖井处悬挂两根钢丝，由井上近井点测定到悬挂钢丝的距离和角度，算出钢丝的坐标及与钢丝间方位角，同时在井下测量作业时，认为钢丝坐标和方位角已知，通过坐标传递和数值计算等方式得出地下导线起始边的坐标和方位角的测量方法。竖井三角形联系测量主要优点是运用普遍,精确度高,缺点是对钢丝稳定度要求高,观测繁琐,时间长,计算量大,对测量环境的要求较为严格。

2.2 竖直导线定向法

竖直导线定向是竖井联系测量的一类，该测量方法的原来是将地面控制点的坐标、方向通过竖井传递到井下，并使地上和地下同处于同一坐标系统。竖直导线定向法对地铁工程的定向测量尤为适用，城市地铁工程一般深度较浅，处于地面20米范围以内，采用竖直导线定向法原理更简单，且易于操，布网灵活，利于优化设计，测量精度较高，能满足施工精度要求。同时采用竖直导线定向法测量对施工测量现场的场地要求低，对施工的干扰较小。

2.3 水准陀螺仪联合定向法

水准陀螺仪联合定向方法原理就是利用垂准仪投出地上、地下在同一铅垂线上的点位，根据地上、地下陀螺定向成果算出投点在空间的平面夹角，使地上、地下的导线连成一体，把地上导线坐标、方位角传递到地下导线。在地铁工程施工，联合定向法相比其它定向测量方法而言，作业效率更高，同时不受井筒孔径大小限制，作业精度也能够满足要求，应用相对广泛。

3 城市地铁工程变形监测研究

近年来，许多地铁项目前期试验、调研工作不充分，建设规模大，线路长，专业多，要求精度高，且工期偏紧，工期压力导致安全机制变形；同时，由于地铁工程受空间发展的限制，基坑深、隧道深，技术复杂，地铁建设工程监测和预警机制不完善，地铁建设的风险管理制度还处于摸索阶段，因此，开展地铁工程变形监测是很有必要的。

地铁工程变形监测工作要遵循规范标准、设计要求。监测方案要经过评审，施工变形监测频率最低为每天一次，第三方监测为每三天一次，变形监测的核心是设置基准点，基准点应选设在远离地铁基坑或隧道施工影响区的稳固位置，沉降、位移等各项监测均要设置基准点，并满足规范要求。变形监测的初值要在施工影响前测定，至少两次独立观测合格结果取均值，监测数据必须真实、准确，保留有效的原始记录，监测仪器需要保持正常，按规定进行检定，并经常比对测试结果。

4 结论

随着近年来城市地铁建设规模的不断扩大以及人们对地铁出行依赖程度的提升，地铁的安全施工和运维成为关系民生的大事。而测量工作为地铁安全提供了重要的数据支撑和保障。本文在分析地铁施工定向测量方法、特点、影响因素等问题的基础上，对变形监测技术进行了分析，其结果对指导地铁施工测量，保证地铁安全稳定运行具有重要意义。

[1]杨永寿.隧道控制测量中竖井定向方法[J].济南交通高等专科学校学报，2002，10(1)：29-31.

[2]李洪志.竖井联系测量在隧道施工中的应用[J].西部探矿工程，2005(104).

[3]陈志良.竖直导线定向测量理论及工程应用[J].铁路勘察，2005(1)：51-55.