行业要闻

广州地铁六号线B标段施工控制网测量

 

摘要:介绍广州地铁六号线B标段施工控制网的精度设计、选点原则、施测方法等并对结果进行分析,该方法可以保证车站与线路连接的整体性,同时可满足定位测量、施工放样和隧道贯通的需要。

关键词:地铁　施工控制网　测量　精度评定

 

1 工程概况

      广州地铁六号线首期工程为浔峰岗—燕塘段,其中B标段起始文化公园站,沿途经一德路站、海珠广场站、北京路站、越秀南站、东湖站、东山口站、区庄站、黄花岗站、水荫路站、沙河站、天平架站至燕塘站。其中有6个站点设置与其它线路换乘或衔接,由于沿线多老城区、线路曲折且为广州市繁华地段,测量难度较大,工程已于2006年6月开工,2010年建成并投入运营。

2 控制网精度设计

      广州市平面坐标系,西投影带坐标,投影面高程为广州高程系H=5 m。

2.1 GPS点精度

      ①最弱点点位中误差≤±12 mm;②相邻点的相对点位中误差≤±10 mm;③最弱边相对点位中误差≤1/90 000。

2.2 导线(控制)点精度

      ①导线附(闭)合长度3~5 km;②测距中误差≤±6 mm;③测距相对中误差≤1/60 000;④测角中误差≤±2.5″;⑤方向闭合差导线全长相对闭合差≤1/35 000;⑦最弱点点位中误差≤±15 mm;⑧相邻点的相对点位中误差≤±8 mm。

2.3 主要测量仪器

      GPS点和施工控制网测量使用仪器见表1。

 

2.4 布网原则

      1)设在地铁线路两侧,沿线路走向尽可能布设成直伸状,并形成附(闭)合或多个结点网,导线附(闭)合长度3~4 km左右。

　　2)首级GPS控制网点连接时,连接角应>30°,个别极困难时亦应>1°;

      3)由于首级GPS控制网点已埋设在沿线两侧的楼顶上,与首级GPS控制网点连接边的俯仰角应<20°,个别极困难地点亦应<30°。

      4)根据地铁工程的特点,在车站、竖井附近适当加密,每个车站(或竖井)布设3个以上的控制点,形成小闭合环或节点网。

      5)相邻点之间的视线距障碍物的距离应不受旁折光的影响,视线穿过区域应无散热体、强磁场等,以免影响距离测量。

      6)相邻导线边长不宜相差过大,其边长比值应≤3倍,为满足特殊需要时,其边长比值亦≤5倍。最短边长≥100 m。

      7)加测的GPS点除满足上述要求外,还应满足GPS布点的要求,即对天通视,视场周围障碍物高度角应<15°,远离电磁波发射及吸收源,以克服电磁波对GPS测量的影响。

2.5 控制网布设

      首先在1/2 000线路图上选点布网,然后现场踏勘,认真筛选,反复比较,逐一落实确定。全网布设控制点59个(借用和联测桩点4个),使用C级GPS起算点7个,加密GPS点6个,共72个控制点组成了广州轨道交通六号线B标段精密导线控制网。

      由于海珠广场、东湖、燕塘等站附近无GPS控制点和高级附合方向,个别区段导线附合长度较长约5km左右。因此用GPS测量手段将LJ044、贸易中心(二号线GPS点)、LJ058、LJ060、LJ082、LJ084等点加密,按C级GPS网观测要求施测,以增加导线网的附合方向、缩短导线附合长度提高导线网的精度,GPS网形示意图见图1。

3 控制网测量

3.1 加测GPS点的技术要求

      测量前对GPS接收机进行必要项目的检验测量,保证GPS接收机在良好状态下工作;制订GPS卫星星历表,确定最佳观测时间和时段;外业观测卫星高度角≥15°,有效观测卫星数≥4,几何图形强度因子(PDOP)≤6或(GDOP)≤8,重复设站数≥2,同步观测接收机台数≥3等。

3.2 控制网施测要求

      1)测站点只有两个方向时,采用左右角各两测回观测,左右角平均值与360°之差<4″;多于两个方向时用全圆法观测4测回,测回间方向值之差<6″。测回间应按180°/n(J-1)(n为测回数,J为测回序号)变换度盘。

      2)与GPS控制点连接测量时,联测方向应多于1个,最好两个方向。在倾角>15°时,水平角6测回,每两测回将仪器旋转120°重新对中整平,以减小仪器竖轴不竖直对水平角测量的影响。本工程中除个别只有一个通视方向的GPS点外,均接测了两个GPS起算方向。

      3)前后视距离相差较大时,应注意调焦对测量结果的影响,采用盘左长边调焦,盘右长边不调焦,盘右短边调焦,盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。

      4)每条边均应往返测距各两测回,每测回间应重新照准目标,四次读数,读数较差<3 mm,测回间平均值的较差<3 mm,往返平均值的较差<5 mm。

      5)所有测量方向均用正倒镜测量两点间高差,全线分4处与Ⅱ等水准点联测,以便计算各点高程进行投影改正。

      6)距离测量时,仪器加乘常数及气象改正可根据全站仪的性能,现场给仪器输入气压(精确到10 Pa)、温度(精确到0.5℃)等相关资料使仪器在测距时直接改正。

3.3 控制网外业质量措施

      1)水平角观测,对于左右角平均值之和与360°之差>3.5″的测站及三个以上方向测站测回差接近6″的站点,加测两测回水平角;前后视距离相差较大需要调焦的测站,采用后后—前前的测量方法施测并加测两测回水平角。

      2)边长测量,往返测距互差根据测距边的长短控制,200 m以下的短边控制在3 mm以内,200~500 m以下边长控制在4 mm内;500 m以上的边长往返互差尽可能控制在5 mm内,个别>5 mm的边长补测两测回并根据实际情况分别取中;往返测均采用正倒镜测距;大倾角边长另测两测回垂直角和斜距。

      3)适当增加多余观测,提高整个控制网的结构强度,以保证测量精度满足要求。

      4)所有测量方向均用正倒镜测量两点间高差,全线分别在文化公园、越秀南、区庄、燕塘等4处与Ⅱ等水准点联测,以便计算各点高程进行投影改正。

4 数据处理

4.1 GPS测量数据处理及精度指标

      基线解算符合上述指标后,进行优化平差处理,各组结果中选其精度最高且相对关系最好的结果作为本工程加测GPS点的测量结果。

4.2 精密导线控制点数据处理

      所有测量记录均应100%复核,检查无误后方可进行下道工序。导线边长除进行仪器加乘常数及气象改正外,还进行大地水准面投影改正和高斯投影改正。平差处理使用清华山维平差软件用不同平差方法(纯迭代法、验后定权法)对计算机全网整体平差处理。对平差结果进行分析比较,各项指标均满足规范要求后,取其各项指标最好的平差结果作为本工程的测量结果。

5 测量统计及精度评定

5.1 数据采集质量评定

      1)水平角测量。全网共测水平方向160多个,其中GPS起算方向10个,待定方向150余个;两个方向的单导线测站,采用左右角各两测回观测,测回差4″以下的约占80%,最大6″;左右角平均值与360°之差3″以下的约占85%,其余全部符合规范要求<4″;多于两个方向的测站用全圆法观测4测回,有高低点的测站两次对中并加测两测回。各测回间方向值之差5″以下的约占85%,均满足规范规定的质量标准。

      2)边长测量

      全网共测导线边长约160条(其中GPS起算边10条,其测量值与GPS坐标返算边长相对精度基本满足1/90 000的要求)。测回间边长互差均<3 mm;往返测距互差3 mm以下的约占85%,3~4 mm的约占10%,均满足规范规定的质量标准。

5.2 闭合差统计与精度评定

      全网共测水平方向160多个,其中GPS起算方向10个,待定方向150余个;导线边长约160条(其中GPS起算边10条,导线边约150条,LJ052~LJ053A是最短边97.2 m(北京路最困难地段),LJ068至电子大厦是最长边748.8 m,导线平均边长约400 )。共有多余观测约50多个,叙述如下:

      1)加测6个GPS起算点后,方向附合条件22个(附合导线、闭合导线、固定角等), 26×2个坐标附合条件(附合导线、闭合导线等)。

      2)方向附合条件中,闭合差最大为9.6″<14.1″(限差),大于限差1/2的有1处,占4%,其余均小于限差的一半。闭合差5″以下的18个约占82%,闭合差5″~10″的4个,约占18%;

      3)附(闭)合环导线长度,最小附合长度438 m相对精度1/104 022;最长附合线路5 963 m,相对精度1/360 851;附(闭)合环线路平均附合长度1 864 m,相对精度1/180 000;

      4)在坐标附合条件中,导线全长相对精度在1/70 000~1/100 000之间的3×2个约占12%;导线全长相对精度在1/100 000~1/200 000之间的10×2个约占38%;1/200 000以上的13×2个约占50%,各项测量指标符合规范要求。

5.3 精度统计及评定

      六号线B标段精密导线网全网使用清华山维软件纯迭代法和验后定权法等方法计算机整体平差处理。数据处理后,对计算结果进行了比较,各点坐标差异均<1 mm。各项精度指标符合规范规定及相关技术要求,全网采用上述平差方法平差处理后,其点位精度统计见表2。

　　从上述表格坐标比较说明,六号线B标段控制网的测量精度满足规范及相关技术要求。

6 结论及建议

      六号线B标段控制网的测量精度满足《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》要求,可以提供地铁工程建设使用。使用六号线控制网成果时,尽可能以长方向或直接测量方向起算或定向,最好不要使用短边或间接方向(坐标返算方向)。本线路有6个站点设置与其它线路的换乘或衔接条件,在控制布设时,对已运营的一号线东山口站、二号线海珠广场站换乘点,联测当时作起算的高级GPS点,保证换乘连接精度。对正在建设中的五号线换乘站大坦沙站、区庄站,联测其施工控制点。对有预留条件的八号线文化公园站、九号线沙河站、三号线北延段燕塘站布设以后衔接联测的控制点位。

 

参考文献

[1]首都规划建设委员会办公室.GB50308—1999　地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2000.

[2]国家质量技术监督局.GB/T 18314—2001　全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京:中国标准出版社,2001.

[3]徐顺明,陈焕然.精密导线测量在广州地铁珠江新城线的应用[J].基建优化,2006(5):118-121.