浅谈地铁轨道工程铺轨基标的测设方法

浅谈地铁轨道工程铺轨基标的测设方法
作者：王智军
来源：《城市建设理论研究》2014年第04期
摘要：铺轨基标测量工作一般与铺轨施工交叉作业，其效率和精度直接影响到轨道铺设的进度和施工质量，快速而准确地进行数据计算，施工现场放样控制基标点位进行调整，对提高作业效率至关重要。

本文介绍了怎样保证地铁轨道工程铺轨测设精度的作业方法、流程及测量措施，供同行参考。

关键词：地铁轨道工程；铺轨基标；测量
中图分类号： U45 文献标识码： A
1 测设依据、精度要求及准备工作
1.1测设依据
依据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008)及行业规范、地方标准进行施工。

1.2精度要求
1)导线测角中误差不大于2.5″，方位角闭合差不大于±5√n（n为测站数），全长相对闭合差＜1／35000。

测设控制基标间夹角时，其左、右角各测两测回，左右角平均值之和与360°较差应小于6″；距离往返观测各两测回，测回较差及往返较差应小于5mm；直线段控制基标间夹角与180°较差应小于8″，实测距离与设计距离较差应小于10mm；曲线段控制基标间夹角与设计值较差计算出的线路横向偏差应小于2mm，弦长测量值与设计值较差应小于5mm；控制基标高程测量测量按二等水准测量技术要求实测；实测高程值与设计值较差应小于2mm,相邻控制基标间高差与设计值的高差较差应小于2mm。

加密基标纵向相邻基标间纵向距离误差为±5mm；横向偏离两控制基标间的方向线距离为±2mm；相邻加密基标实测高差与设计高差较差不应大于1mm，每个加密基标的实测高程与设计高程较差不应大于2mm。

1.3准备工作
1)仪器准备：全站仪采用不低于II级、精度1″及以上，水准仪DS1级电子水准仪或者带测微器的光学水准仪，仪器的配置数量要满足现场测设的需要。

2)基标标志：经过长期现场测设实践经验我们自己设计的基标头共设计两种样式，如下图1所示。

第一种底部有一个圆形底座（方便固定），用于高架桥、车站、马蹄形隧道内等，使用时用砖头砌筑台座，再用水泥砂浆固定牢固。

第二种下部仅有一直杆，用于盾构区间，使用时直接在隧道主体上钻孔，插入后砂浆固定即可。

两种基标头被设计成螺丝形状能调高低是为了能方便现场调等高（所有基标头与轨顶面高度一样，避免现场轨道精调人员由于变换道尺而出现错误）要求。

图1：基标头样式示意图
3)其它物资：冲击钻、沙子、水泥、砖头、水平尺等。

2测设方法
基标测量和其他施工放样测量基本一样，为了提高现场测设的效率一般采用偏角法测设。

3测量作业的内容
3.1测量作业流程见图2：
图2：基标测量作业流程图
3.2 导线点测设
导线点是从地面平面控制网向隧道内传递了坐标和高程的控制点，它是轨道控制基标测设的基础，铺轨工程导线点一般由前期土建施工后由业主指定测量单位测设完成，铺轨施工之前要与业主、监理单位进行导线点移交，做好交桩记录之后对导线点进行复测，复测成果报监理工程师审查，如果复测成果不合格则要与业主、监理进行沟通对导线点重新测设。

3.3控制基标测设
导线点测设完经检测合格之后，就开始控制基标测设，控制基标以一个区间（两车站之间距离）为一个测量单元，由于施工现场需要在明挖、暗挖、或者马蹄形隧道内基标点位偏线路中线1.5m进行测设，圆形隧道及高架桥基标点位偏线路中线1.4m进行测设，分以下几个步骤进行：
内业计算
依据《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008)规定控制基标在直线线路每120m 设置一个；曲线60m及曲线起止点（ZH点、HZ点）、缓圆点（HY点）、曲中点（QZ 点）、圆缓点（YH点）、岔前、岔尾各设一个，根据设计单位提供的调坡调线图计算出所要测设的控制基标点位坐标值以及高程值，然后依据坐标计算出基标点偏角，通常情况下用
EXCEL进行计算，把坐标计算公式编辑到EXCEL表格中，能够快捷、准确的计算出整个区间基标坐标值和高程值，同时能计算出基标间夹角和距离，便于对计算的数据进行复核又能减少现场测设的工作量。

基标放样
将全站仪架在离所放样控制基标最近的导线点上，后视相邻导线点，用工程计算器（一般现场用卡西欧计算器）程序Pol(a-x,b-y)（其中a、b为导线点坐标，x、y为控制基标的坐标）计算导线与控制基标之间夹角放样出控制基标位置，为了后面的调整点位方便，先将点位用铅笔标注到砖块上或者盾构管壁上。

调整点位
调整点位就是一个区间的控制基标放样完成之后，按附和水准线路进行联测（从两个导线点开始，闭合到另两个导线点），联测完之后，把实测数据与理论数据进行对比如图7所示，通盘考虑。

一般来说基标间夹角和距离与理论值是基标一致，然而实际情况并非这样，因为几个方面的误差（地面控制网的误差、导线点误差、基标测设误差）迭加难以完全消除，实测夹角和距离值与理论值相差很大，有的远超出规范要求的范围，所以要对基标间夹角与距离进行调整，使线路在《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008)要求范围之内达到另一种状态下平顺。

调整点位有下列几个步骤：
a把实测夹角和距离值与理论值差值统计出来绘制成图表进行分析，那些点位需要调整，调整多少，要通盘考虑，这样避免出现反复调整，提高成功率。

b初步调整之后进行第二次联测，分析联测数据用公式＆*a*b/(a+b)/206265(其中＆为所测基标夹角，a为所测基标与前一个基标之间距离，b为为所测基标与后一个基标之间距离）检查是否超限，如果超限就要局部调整，由基标构成的线路就像一把折尺，，改动一个基标夹角，前后两个基标夹角也随之改变，这就需要测设人员要有扎实的理论知识，同时具备丰富的实践经验，实践证明只依靠理论知识是很难调整合格一条线路，只有理论与实践相结合才能保证调整的成功率。

控制基标固定
一个区间控制基标点位调整完之后，先将带基座的棱镜对准铅笔点，然后在砖块上放基标头或者在管壁上钻孔，棱镜的对中点对准基标头中心孔位，用水平尺保证基标头水平，否则调整基标高程的时升降基标头会改变其点位位置，最后用砂浆初步固定。

等砂浆达到一定强度之后，再进行一次联测，如果在固定基标过程中没有出现问题，所测的数据与调整好的数据应该一致，否则在基标头上进行微调整，调整的时候要把基标头原来中心孔用铝进行封填，然后从新做孔，以免轨道精调人员弄错孔位。

控制基标高程联测
控制基标固定完之后，用附和水准测量方法对基标的高程进行联测，对数据进行平差，平差后的数据作为最好报验数据。

控制基标报验
控制基标夹角、距离及高程值都符合规范要求之后，将这些数据填写到规范或者业主指点表格内，上报监理和业主，然后监理或业主依据所报数据对控制基标进行检测，检测合格后的基标才能作为精调人员精调轨道的依据。

3.4加密基标测设
加密基标是以控制基标为控制点进行测设，依据《城市轨道交通工程测量规范》
（GB50308-2008)规定加密基标在直线上每6m、曲线上每5m各设一个点如下图3所示。

加密基标的距离是用检验过的钢尺直接量出，直线段上直接每6米一个点，曲线段就要适当比5米长一点，因为拉尺量的是弦长，具体放长多少就按曲线半径决定。

加密基标定向直线段上直接通过两个控制基标穿线就可以，曲线段分缓和曲线和圆曲线两段用偏角法定向。

公式分别为：缓和曲线＆=30*( L^2-Ls^2)/π/R/L(其中: ＆为所放样加密基标偏角，L为缓和曲线长度，Ls为所放样加密基标到直缓点距离，R为曲线半径)，圆曲线＆=90*Ls/π/R(其中: ＆为所放样加密基标偏角， Ls为所放样加密基标到后视点距离，R为曲线半径)，上述工作完成之后固定基标，加密基表的测设由监理工程师监控，不必报业主。

图3:加密基标平面布置示意图
3.5单开道岔基标测设
地铁轨道道岔控制基标设在岔头、岔尾、岔心和曲股位置或一侧，道岔加密基标如图4所示
图4:道岔基标平面布置示意图
4测量保证措施
1)对所有施工用的测量仪器按计量要求定期到指定单位进行标定，施工过程中，如发现仪器误差过大，必须即时送修，并重新标定，精度满足要求之后，方可使用。

2)对设计单位交付的测量资料进行检查、核对，如发现问题要补测加固、移设或重新测校，并通知设计单位及现场工程师。

3)测量工作专业性强，责任重大，工作艰苦，测量人员应当尽职尽责，努力完成任务。

4)测量工作必须坚持复核制，复核制贯彻测量工作的每个环节，如外业操作上采用重复多余观测法，原始数据记录整理计算后，应指定专人复核。

内业计算前应对原始起算数据再次复核，确认无误后再进行坐标计算，计算完成后，应指定有经验的测量工程师对成果以及计算过程全面检查，如发现错误或误差超限应分析原因，及时提出纠正错误的措施等等。

按照规范要求进行测量设计、作业。

保证各项测量成果的精度和可靠性。

5)测量记录资料应真实、准确、整齐。

测量记录必须在现场同步进行，严禁事后补记。

原始资料上不能涂改，不合格的应当重测。

6)施工基线、水准点、测量控制点，应定期半月校核一次。

各工序开工前，应校核所有的测量控制点。

7)测量仪器专人保管，并做好日常养护，仪器日常检校应由测量工程师负责。

8)如在施工中发现测量错误，应及时如实上报现场监理工程师和业主，并及时进行补救。

9)控制基标作为铺轨依据以及竣工验收的一部分，要严加保护，不得随意破坏。

结束语
总之，地铁铺轨工程中，铺轨基标的测设点多、精度要求高、作业程序复杂，环环相扣只有合理组织，对测量作业过程的每一个环节、测量过程中使用的仪器、测设方法和流程都要严格控制，才能满足所需测量精度要求，提高工作效率。