国铁地铁一体化共建施工测量技术.doc

国铁地铁一体化共建施工测量技术摘要：在地铁高速发展的今天，尤其是在一线发达城市，如何使地铁与国铁融合到一起而又不影响建设工期已经成为一个重要话题。一体化共建成功利用国铁老线土地资源建设城市快速轨道交通，不仅投资少，建设周期短，能快速缓解市区交通压力，而且建设期间基本不对城市交通现状造成影响。车站作为线路连接的枢纽，在建设过程中更是重中之重。本文以宁波铁路枢纽工程宁波火车南站站施工测量为例，简要介绍国铁地铁一体化共建施工过程中的测量放线的过程和方法，对今后的施工提供指导。关键词：GPS控制测量 一体化共建既有线施工 工程测量 宁波铁路南站站是宁波市一个重要的交通枢纽站，地理位置为：北纬29512957国铁和地铁2、4号线在此换乘，结合铁路南站改建同步设计，同步施工。2号线车站位于国铁南北联系通廊地下,线路呈南北走向。车站内净结构长约322米；标准段宽40.9米。车站是地下二层半33.3米宽岛式车站，埋深-22.65米。共设有4个独立出入口，其中北侧两个出入口结合北广场设置，南侧两个出入口结合国铁落客平台设置。设有4组风亭，北侧广场设有二组风亭,一组新、排风结合北广场绿化设置，均为低风亭，另一组活塞风井靠近南站西路，结合4号线出入口设置，为高风亭，南广场设有二组风亭，分别位于地铁车站两侧结合国铁站房设置。 GtxX 1. GPS控制网复核及加密测量为确保施工中不发生任何差错，保证路线符合设计文件的要求，施工单位在施工前必须把设计单位提交的全部控制桩点（平面控制点、水准点等）进行复测。施工复测的工作内容基本上与定测相同。施工复测的主要目的是检验原有桩号的准确性，而不是重新测设。所以，经过复测，凡是与原来的成果或点位的差异在允许的范围内时，一律以原有的成果为准，不作改动。对经过多次复测确定，证明原有成果有误或点位有较大变动时，应报有关单位，经审批后，才能改动。我宁波火车南站站用经过有关部门检测合格的3台徕卡GX1230和1台华测X91D型GPS接收机（仪器的标称精度为5mm+1ppm，技术状态等都满足控制测量的要求），对控制点进行复测和加密测量。对设计院提供的控制点按CPI精度要求施测，控制网测量采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。对加密控制点按CPII精度要求施测，CPII控制网控制测量采用边联结方式构网，形成由三角形和大地四边形组成的带状网，并与CPI联测构成附合网。表1 CPI、CPII控制网GPS测量的主要技术指标控制网类型固定误差a比例误差b基线方位角中误差约束点间的边长相对中误差约束平差后最弱边长相对中误差CPI5mm1mm/km1.31/250 0001/180 000CPII5mm1mm/km1.71/180 0001/100 0001.1 外业观测基本技术要求根据规范要求，CPI、CPII控制网施工测量外业测量严格按照表2的技术要求执行表2 GPS测量作业的基本技术要求项目二等卫星截止高度角15同时观测有效卫星数4颗观测时段长度60min观测时段数12数据采样间隔15秒几何图形强度因子PDOP71.2 GPS测量网型设计CPI、CPII平面控制网控制测量，应与设计院所提交的原控制网网形保持一致。为保证取得高精度的观测成果，GPS观测采用边连接或网连接相结合的方式，在网形设计时做到：（1） 每个点有3条及以上独立基线相连接；（2） GPS独立基线传递必须是边连接，组成大地四边形或多边形连接；（3） 在选取独立基线构网时，要考虑以临近点之间的短边传递为佳，每一时段中尽量不选择太长的边。1.3 GPS数据处理每天外业观测后，随即进行基线解算，并按以下要求进行闭合环、重复观测基线的检验。（1）独立闭合环闭合差检验若干条独立基线构成闭合环时，各坐标差分量闭合差应符合下式：WX3 WY3 WZ3 W3其中，n为闭合环的边数，其中为相应级别规定的精度，其相应计算公式为：=其中 a=5mm，b=1ppm，d 为相邻点间平均边长，以 km 为单位。（2）重复观测基线检核 同一条边重复观测两个时段的成果互差，应满足： ds2s 式中：ds 为重复观测的基线较差，s 为相应等级的标准差（计算同前式）。 （3）GPS 网平差计算本次 CPI、CPII 平面控制网控制测量，网平差采用武汉大学 COSA GPS 平差软件进行。 GPS 网平差是在基线质量检验合格的前提下进行的，先进行三维向量网无约束平差，各项指标合格后再进行约束平差。1) 三维向量网无约束平差基线解算各项质量指标均满足要求后，以全网有效观测时间较长、 观测条件较好、接近全网中部的控制点的 WGS-84 坐标作为起算数据， 进行全网的无约束平差。 无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应符合下式：VX3s VY3s VZ3s否则，认为该基线或者其附近的基线存在粗差，应予剔除。平差合格后，提供无约束平差 WGS-84 坐标系中的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度信息。2） CPI 控制网约束平差在三维无约束平差确定的有效观测基础上，进行约束平差。以设计提供的国家 GPS 控制点对 CPI 控制点的三维空间直角坐标作为约束条件，进行 CPI 控制测量网三维约束平差。平差合格后，提供约束平差后相应坐标系的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度。约束平差后，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：dVX2s dVY2s dVZ2s3) CPI 控制点的工程独立坐标计算根据设计提供的坐标系投影带划分，将三维约束平差得到的 CPI 控制网的空间直角坐标分别投影到相应的平面坐标投影带中，计算出 CPI控制点的工程独立坐标值，得出 CPI 控制点的控制测量坐标成果。4) CPII 控制网约束平差GPS 基线网（CPII 控制测量网）三维无约束平差合格后，以所联测的、经控制测量确认点位稳定可靠的 CPI 控制点作为约束点进行二维约束平差，计算 CPII 控制点的工程独立坐标值，得出 CPII 控制点的控制测量坐标成果。约束平差中，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：dVX2s dVY2s dVZ2s（4）控制网控制测量评判方法及标准 1） 控制测量网的精度分析控制测量网数据处理完成后，首先应对其精度进行统计分析，确保控制测量网的成果能够满足相应等级的精度要求。主要项目及标准如下：GPS 控制测量网独立环闭合差及重复基线较差应满足本技术方案中的相关要求；GPS 自由网平差和约束平差后最弱边方位角中误差和边长相对中误差应满足与原测相同，CPI、CPII 控制网均采用 GPS 测量方法施测，GPS 测量的精度及主要技术指标如表 1 所示。水准测量测段间往返测较差、附合水准路线高差闭合差、水准路线每千米高差偶然中误差应满足相关要求。2） 控制测量与原测成果的对比分析控制网等级相邻点间坐标差之差的相对精度限差备注CPI1/130 000CPII1/80 000在确认控制测量网精度满足要求的前提下，将控制测量成果与原测成果进行对比。主要项目和标准如下：平面控制网控制测量与原测坐标成果较差的限差应满足表 6 的规定。表 6 CPI、CPII 控制点控制测量坐标较差限差GPS 网控制测量与原测相邻点间坐标差之差的相对精度的限差应满足表 7 的规定。表 7 GPS 控制测量相邻点间坐标差之差的相对精度限差控制点类型控制测量坐标较差限差（mm）备注CPI20指X、Y坐标分量较差CPII15注：表中相邻点间坐标差之差的相对精度按下式计算：式中：Xij =(Xj-Xi)复(Xj-Xi)原Yij =(Yj-Yi)复(Yj-Yi)原Zij =(Zj-Zi)复(Zj-Zi)原S-相邻两点间的二维平面距离或三维空间距离Xij，Yij-相邻点i和j间二维坐标差之差，单位mZij-相邻点i和j间二维坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零，单位m。2、与相邻施工单位间的坐标系吻合及高程吻合2.1坐标系吻合宁波火车南站站房工程隶属国铁施工范畴，而宁波地铁2号线火车南站站隶属宁波市地铁施工范畴。前者使用的是国铁WGS84坐标系，后者使用的是宁波市政坐标系。由于我项目部施工范围为地铁基坑及部分国铁站房（基坑内站房及行包房通道），而站房工程由中铁建筑公司和本单位驻地一来完成，另外北侧地铁部分由中铁十三局承建。这就产生与相邻其他施工单位间的所使用的坐标系不同的问题，为了解决这一问题我们采用联测的办法。首先，我们采用的是国铁84坐标，而中铁建筑公司的施工范围是国铁站房，因此两家采用了同一坐标系（即施工过程中使用同一控制点同一坐标）。基坑北侧施工范围由十三局来完成，他们使用的是宁波市政坐标。要验证坐标系是否吻合，首先应该由一家单位来依据图纸某些固定的点来放出其实际位置，而另一单位用自己的坐标系来测出其坐标，依据结果来判断点的实际位置是否正确，同时依照相关施工规范及施工要求来判断坐标是否需要转换。如需要就报设计院要求做出变更。2.2高程吻合国铁、地铁一体化共建非常容易造成原来设计同一标高面的建筑施工完后不在同一高度，因此图纸审核时也显得尤其重要。但施工过程中如何回避这一问题最好的办法就是与所有相邻施工单位使用同一高程点。设计单位所给的水准点距离较远，一般都在500m以上，我标段的水准点距离在1000m左右，施工时使用很不方便。应根据地形和工程需要，可以沿路线方向间隔200m左右补测一个施工用水准点。水准点可设在稳固、醒目、易于引测以及施工时不易破坏的的附近房基、岩石等较坚固处，或自己埋设，并对每个加密水准点位置做详细记录、做点之记。 3、既有线沉降观测一体化共建通常遇到临近既有线上施工，尤其是在国铁线路上施工，由于不能彻底拆除所有线路轨道导致不得不临近既有线施工。宁波枢纽工程火车南站就属其中一例。既有线施工存在很大的安全隐患，尤其是在施工过程中容易导致列车轨道线路沉降，甚至导致列车脱轨事故。因此既有线沉降观测十分重要。沉降观测布点可随线路方向间隔2030米布置沉降观测点。我项目部在现有的5、7道火车线路两侧共布置15个沉降观测点，并每天进行沉降观测，以实时了解线路运行状况。4、施工放样在施工放样工作前，必须利用多种工具来计算复核坐标，我们采用了CASIO 5800计算器、EXCELL及A