远程城市地铁施工测量管理模式的研究.doc

专业知识分享版摘 要: 目的 研究一种基于网络的信息化地铁施工测量管理模式。方法 采用 B/S 模式构建远程城市地铁施工测量管理系统，划分出测量系统、监测系统、管理系统 3 个子系统，规范各单位的权限及其工作内容。结果 实现了浏览器端的地图可视化查询与分析、数据更新、各标段测量成果的查询与报检等功能。结论 远程城市地铁施工测量管理模式优于传统管理模式，达到了动态管理与办公自动化一体化，应用在西安地铁 1 号线的施工中，起到了良好的效果。关键词: 城市地铁; 三网; 联系测量; 监测中图分类号: TB22 文献标识码: A 文章编号:1000-274 为了改善城市交通问题，我国各大城市都相继开始修建地铁1。测量工作在地铁建设过程中起着至关重要的作用，为了保证安全施工，测量工作应贯穿于整个施工过程，而且为了确保测量成果的正确性，需要不同的队伍对同一测量内容进行独立监测。地铁施工在要求高测量精度的同时，会对周边一定范围内的建( 构) 筑物造成影响2。因此，测量工作不但要指导地铁隧道沿正确的方向掘进，而且还要对施工结构体和周边环境进行监测3。如此繁杂的测量工作给测量管理提出了很高的要求，如果管理不当，轻则会影响施工进度，重则会造成施工安全事故。 目前，城市地铁施工测量仍然采用传统报检的管理模式4，所有测量成果都是通过纸质文档进行传递和上报。这种传统的测量管理模式经常会出现测量、复测、报检等环节上的脱节，从而影响施工质量和进度。通过对国内外地铁施工测量管理的研究发现，当前地铁施工测量管理多集中于测量技术的改进以及测量精度的提高，并没有应用信息化的管理系统，无法从根本上解决传统管理模式的种种问题5 7。为此，利用网络 GIS 技术开发了适用于地铁施工的测量管理系统，使业主单位能够清楚地了解整个工程的测量情况，对测量管理体系实施科学的组织领导和协调配合，并且能够使各测量人员高质量、高效率地完成各项测量业务操作; 同时由于网络系统的实时性，能够及时准确地掌握工程的运行状况，协调工作进度，将测量数据成果与工程项目融合到一起，达到工程动态管理与办公自动化于一体的科学管理水平。通过系统平台架起监理单位、业主测量队、施工方测量队和第三方监测单位沟通的网络桥梁，实现对工程项目的高效、科学、动态管理。 1 城市地铁施工测量的内容1 1 三网的建立及复测 三网是城市地铁施工的基本控制网，它包括GPS 网、精密导线网、精密水准网8。GPS 网一般在城市独立坐标系下建立 C 级 GPS 控制网，沿地铁线路每 4 km 布设一对 GPS 点; 精密导线网是在每对GPS 点之间布设平均边长 350 m 的精密导线点; 精密水准网是沿地铁线路布设二等水准点。在地铁施工前，首先要建立三网，为地铁施工建立测量和施工基准。 随着施工工作的进行，隧道施工会对周边环境产生影响，有可能破坏之前布设的 GPS 点、导线点和水准点。为了保证其可靠性，需要对三网进行定期全面复测工作，将复测成果与建网成果进行对比，如果其变化满足施工要求则可继续使用，如果三网基准数据变化超过了施工要求，则需要及时采取其他测量措施。1 2 联系测量 联系测量是将地面的平面坐标和高程引入井下，使井上下具有相同的坐标系统9。在地铁修建过程中，当车站始发井施工完成后，要及时将地面的平面坐标及高程传递到始发井井下，以便指导盾构施工掘进。传递到井下的平面坐标和高程是地铁盾构施工的起算数据，其成果的正确与否、精度高低直接关系到隧道的掘进方向，关系着施工的安全。因此，一般施工方施测完成后，由业主测量队独立进行复测，确保联系测量成果的正确性。1 3 井下导线的延伸及复测 盾构每向前推进 200m，井下延伸导线随着向前跟进。这就需要对跟进导线及时进行观测，更新推进后的导线数据，传入盾构指向系统，指导盾构沿设计方向掘进10。1 4 监 测 城市地铁施工建设过程中会对地下原有土层、岩石应力造成破坏，被开挖隧道周边的土层、岩层会发生一定的移动，同时地下水平衡也会发生变化，对周边的建筑物、构筑物会造成一定的影响11。为了安全施工、预防灾害的发生，根据地铁工程的要求，需要做大量的监测工作。监测的内容有: 建( 构) 筑物的沉降、倾斜、裂缝观测及成因分析; 地下水位监测; 沿线重要设施，如桥梁、立交桥、人行天桥、铁路、高压铁塔、电视塔等沉降和倾斜监测; 道路及地表沉降监测; 地下管线沉降监测; 车站基坑围护结构变形监测; 矿山法施工隧道拱顶下沉和收敛监测; 地裂缝监测。 2 城市地铁施工测量管理2 1 测量部门及其测量分工 在地铁施工过程中涉及到的单位主要有施工监理单位、业主测量队、第三方监测单位和施工方测量队12。 首先，业主测量队对全部标段的三网数据进行复测，如果复测结果满足要求，则报监理部门，同意施工单位使用该三网数据。如果复测结果不满足要求，则对不足之处进行控制点加密，并对每个标段的联系测量、井下导线进行复测，并将测量成果提交给负责各标段的施工单位。 施工方测量队对获得的三网数据进行地面导线复测，通过联系测量进行地下控制网的测量与维护，并在区间盾构施工的过程中进行盾构指向测量。 第三方监测单位对业主测量队和施工方测量队的测量内容进行复测、检核，然后上报给监理单位。 监理单位对第三方监测单位的复核成果进行审核，经过确认无误后，提交监理报告，签署施工同意书，方可进行施工。 各单位的工作内容及关系如图 1 所示。 2 2 传统测量管理模式 虽然各单位之间具有不同的测量分工，建立了行之有效的复核、审核以及监督制度，但由于地铁线路是按照标段进行施工建设的，一条线路往往划分为多个标段，各标段的施工单位不同，测量人员层次不齐、测量仪器有差别、测量数据观测时间不同、测量成果报检不统一，且所有测量成果在各个单位之间的传递和上报都只是通过纸质文档进行的，仍然采用手工管理的方式。 随着施工工作的推进，产生的数据量越来越大，不仅本单位、本标段的数据难以管理，在不同单位之间进行数据传递也极易出现数据交换不及时，测量成果丢失等情况，进而影响到施工的整体进度。 对于业主管理人员来说最重要的是能够直观形象地查看地铁线路图，而当前只能查看 CAD 格式的施工设计图，这种方式对于标段的划分很不清楚，且图上并不能表现属性信息，也不能展示点位的空间位置以及图形数据。 因而迫切需要变革传统测量管理模式，为此在WebGIS 研究的基础上进行网络化测量管理模式的探索13。2 3 网络化测量管理模式 城市地铁测量的网络化管理模式，是利用 Web-GIS 技术构建远程城市地铁施工测量管理系统，建立起交互式、分布式、动态的信息平台，将地铁施工中涉及到的所有单位通过网络平台连结在一起，使得各单位之间的数据交流全部在网络上实现，即先将施工过程中所产生的全部测量数据数字化，然后上传到数据库服务器进行海量数据的存储和管理，不同单位根据设定的权限读取和使用相应数据，数据之间的传递完全无纸化，第三方监测单位以及监理单位能够对数据进行电子审核，并及时向施工单位反馈审核结果，以便及时指导施工的进行，保证施工工作的顺利展开。 同时借助于 GIS 的强大工具，使得测量成果的图形数据和属性数据相结合，直观表现地铁线路分布状况，可视地展现点之记信息，并能完成浏览器端的数据查询与分析。 城市地铁施工测量的网络化管理模式旨在实现测量数据成果的数字化、信息化管理，实现数据的网络共享以及数据传递的实时性，将测量数据同工程项目融合到一起，及时准确地掌握工程的进度，明确各单位的职责，提高测量人员的测量效率。 3 远程城市地铁施工测量管理系统的开发3 1 系统设计 采用 B/S3 层架构，在 Visual Studio 开发平台下，采用 ArcGIS Server 作为 GIS 服务器，通过 Arc-GIS Server REST 接口以及第三方 DEV 控件进行地图的部署和发布14，使用 SQL Server 数据库进行测量数据的管理15，构建由测量系统、监测系统、管理系统 3 个子系统组成的远程城市地铁施工测量管理系统，实现地图可视化查询与分析、数据更新、各标段测量成果的查询与报检等功能。3 2 典型功能3 2 1 测量系统 测量系统的用户是负责测量任务的业主测量队和施工方测量队。对于业主测量队，可以实现对三网复测、控制检测、贯通测量复测、井下导线复测、重点提示五大类数据类型的管理。对于施工方测量队，可以实现对地面导线复测、联系测量、盾构指向测量、放样、施工进度和计划五大类数据类型的管理。 可针对用户的单位类型进行权限的设置，当资料以文档的形式上传后，绝对不允许随意更改，用户只能查看、上传、下载自己的成果资料。同时用 P可以根据工程测量的需要建立新的文件类型。例如工程施工中需要添加点之记文件，通过系统的新建功能后能自动更新并保存到数据库系统中。如图 2所示。 当用户需要查看某个点的点位信息时，只需在地图上点击点号的标记即可查看到相应点的点号、点名、X 坐标、Y 坐标等信息，由于坐标属于保密性资料，故只有具有权限的用户才能查看。3 2 2 监测系统 监测系统的用户是负责监测任务的第三方监测单位和施工方测量队。 对于第三方监测单位，可以实现对基准点、初始值、月报、报警情况四大数据类型的管理。 基准点，主要记录作为参照的基准三网数据。 初始值，主要记录建( 构) 筑物、地表以及地下重要设施的初始数据。 月报，提交各单位监测内容的月报数据。 报警情况，根据监测数据，通报超过警戒值的设施，研究其原因并进行设计改正。 对于施工方测量队，可以实现对原始数据、日报、周报、月报四大类数据的管理。 原始数据，记录本标段的初始三网数据以及建( 构) 筑物、地表以及地下重要设施的初始数据。 日报，提交监测对象的日报表。 周报，提交监测对象的周报表。 月报，提交监测对象的月报表，与第三方监测单位的报表进行比较。如图 3 所示。3 2 3 管理系统 管理系统使管理员完成对系统的管理与维护过程，其主要功能包括城市管理、线路管理、标段管理、单位类型管理、文档类别管理、单位管理和用户管理。 在城市管理菜单中，可以实现城市信息( 名称、行政区划、坐标、备注信息) 的管理，包括城市的新建、编辑、删除等操作。 在线路管理菜单中，可以实现对指定城市中线路的管理，并加以地理位置坐标和线路概要描述。在标段管理菜单中，可以实现对指定城市的指定线路中标段的管理，并对标段包含的区间以及里程、全长进行简要描述。 在单位类型管理菜单中，可以实现单位类型信息的管理。 在文档类型管理菜单中，用户可以根据单位类型的不同，对文档大类以及涉及到的文档小类进行编 辑。 在用户管理菜单中，可以对用户的基本信息进行编辑和修改，包括用户所属单位、用户名称、用户类别、登录账号、登录密码、联系电话等。 其中用户类别包括系统管理员、数据管理员、数据录入员和普通用户。系统管理员主要负责整个系统的管理工作，通过登录管理系统来实现对其他单位和用户的管理。数据管理员主要负责上传测量数据和监测数据，并能实现对数据的修改和删除操作。数据录入员主要负责数据的上传工作，但不能对数据进行修改和删除操作。普通用户只能以浏览的方式来查看数据而不能对数据有任何操作。如图 4 所示。4 结 论 1) 真正意义上利用 GIS 技术解决了实际工程问题。开发的系统软件正在中铁隧道设计院西安地铁 1 号线项目试验运