CN110375711A - 一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，属于地铁施工的技术领域，包括步骤一、确定起测里程及计算起测点坐标，步骤二、计算起测点及每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程，步骤三、起测点设计轨面高程位置的定位标记，步骤四、起测点为起点，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程测量标记，步骤五、全站仪测量盾构隧道中斜距，取平均值，步骤六、确定环网支架安装高度位置，步骤七、测量过程中的抽查复核。采用地铁隧道内环网无轨测量施工方法，进场时间大大提前，在铺轨施工之前就可以进行支架安装高度测量施工，为后续的工序减轻了工期压力，减少了交叉施工的干扰，提高了施工效率。

Description

一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法

技术领域

本发明属于地铁施工的技术领域，具体公开了一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法。

背景技术

在地铁供电施工中，环网专业作为地铁正常运行的基础，在供电网络中占据着相当重要的位置。而环网支架安装作为环网专业的重要工序，支架安装高度的测量是支架安装的前提及精度控制的关键。隧道外支架普遍安装在疏散平台立柱上，有预留的孔位，不涉及安装高度测量。地铁供电施工工期普遍较为紧张，普通情况下隧道内以铺设调整完成的钢轨或联络通道为参考依据的测量施工，往往满足不了工期的要求。

发明内容

本发明提出一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，在没有钢轨及联络通道参考的情况下，在铺轨之前即可进行测量打孔施工。

为实现上述目的，本发明提供一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，包括以下步骤：

步骤一、确定起测里程及计算起测点坐标

取隧道洞口向内预设距离N1为起点，隧道洞口里程加预设距离N1所得里程即为起测里程，根据起点坐标、方位角、起测里程，通过坐标正算计算起测点的坐标；

步骤二、计算起测点及每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程

结合综合铺轨图，图中每隔预设距离N3的整数里程对应点位对应有设计轨面高程数据，根据线路坡度、里程与高程的数学比例关系，即可以计算出从起测点开始，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程；

步骤三、起测点设计轨面高程位置的定位标记

将全站仪架设在基标点1处，仪器中心对准基标点1整平，输入基标点的坐标（X1，Y1，Z1），将棱镜置于另一基标点2，输入坐标（X2，Y2，Z2），全站仪后视棱镜中心，测距误差小于3mm时，再利用点位放样功能，输入需要测量定位的起测点坐标（X，Y，起测点的设计轨面高程），调节旋调，当界面角度显示为零时，全站仪的激光点在隧道壁上的位置即为起测点设计轨面高度的位置，用油漆将此点标记起来，并标上起测点的里程；

步骤四、起测点为起点，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程测量标记

a.水准仪架设整平，将塔尺的底部放置在起测点的设计轨面高程点处，观察塔尺上水平管气泡的变动，调整塔尺摆正，水准仪对准塔尺观测，得到读数一；

b.将塔尺移动到与起测点相隔预设距离N2处，将塔尺放置在地面上，摆正后，水准仪观测塔尺得到读数二；

根据水准仪的观测原理可知，“起测点的设计轨面高程+读数一”与“预设距离N2处地面处高程+读数二”，数值相等；

若前点比后点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上“读数二﹣读数一﹣两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

若后点比前点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上：“读数二﹣读数一﹢两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

c.将塔尺向后移动预设距离N2，重复步骤b；

步骤五、全站仪测量盾构隧道中斜距，取平均值

测量斜距时，首先将计算点的坐标中的Z坐标设置成该点处的设计轨面高程数值，点位放样找到该点并标记；

然后将Z坐标设置成设计的支架安装高程的数值，点位放样得到另外一点并标记；

通过全站仪的对边测量功能，仪器先后分别对准设计轨面高程处、支架安装高度处两点，通过“对边测量”功能，即可以得到两点之间的距离，测2-3个位置的斜距取平均值；

步骤六、确定环网支架安装高度位置

在矩形隧道中，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺沿着隧道壁拉出设计环网支架安装高度的数值即为环网支架安装高度位置；

在盾构隧道中，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺拉出斜距大小数值的距离，与隧道壁相交的点即为支架安装高度位置；

在隧道壁上标点得到各点的环网支架安装高度，通过墨斗依次连接相邻点，得到环网支架安装高度线。

进一步地，上述地铁隧道内环网无轨测量施工方法，还包括

步骤七、测量过程中的抽查复核

在测量过程中，可以使用复核方法对已经确定的支架安装高度进行复核；

操作时，首先架设水准仪并整平，将塔尺放置在基标点处，水准仪对准塔尺，读数为读数一，然后将塔尺放置在复核点处的地面上，将水准仪对准塔尺，读数为读数二；

复核点处地面的高程的计算公式为：基标点高程H+（水准仪观测基标点处塔尺读数）-（水准仪观测复核点处塔尺读数）；

复核点处支架安装高度为塔尺往上：（复核点的设计轨面高程-复核点处地面的高程）+（设计规定的支架高于轨面的设计值）数值的距离；

保持复核点处放置的塔尺位置不动，调整塔尺垂直，观察水平尺气泡是否居中，根据连通器原理，在透明软管中注入水，将透明软管一端的水面对准塔尺上的h刻度处，透明软管的另一端水面对准隧道壁并观察该端水面位置是否与已经标记好的环网安装高度点重合，若误差低于50mm，则可以证明之前的测量是准确的，若误差高于50mm，则重新测量。

进一步地，盾构隧道中，步骤二中所述预设距离N2为n块盾构片的总长度。

本发明的有益效果是：

1、采用地铁隧道内环网无轨测量施工方法，进场时间大大提前，在铺轨施工之前就可以进行支架安装高度测量施工，为后续的工序减轻了工期压力，减少了交叉施工的干扰，提高了施工效率；

2、在盾构隧道中，根据设计轨面高度位置、斜距来确定环网支架安装高度位置的方法，可以极大地提高测量施工的效率，同时保证测量的精度；

3、复核方法可以及时发现测量出现错误的地方，避免返工。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的地铁隧道内环网无轨测量施工方法的流程图；

图2为实施例1提供的施工方法中盾构隧道轨面高度及环网支架安装高度示意图；

图3为实施例1提供的施工方法中矩形隧道轨面高度及环网支架安装高度示意图；

图4为实施例1提供的施工方法中全站仪操作示意图；

图5为实施例1提供的施工方法中塔尺、水平尺及加水透明软管结合示意图；

图6为实施例1提供的施工方法中测量复核时操作示意图；

图中，1.1-盾构隧道截面；1.2-矩形隧道截面；2-轨面高程位置；3-环网支架安装位置；4-基标点；5-全站仪；6-棱镜；7-水准仪；8-塔尺；9-水平尺；10-透明软管。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，包括以下步骤。

步骤一、确定起测里程及计算起测点坐标

取隧道洞口向内预设距离N1为起点，隧道洞口里程加预设距离N1所得里程即为起测里程，根据起点坐标、方位角、起测里程，通过坐标正算计算起测点的坐标。

在隧道进行环网测量时，考虑到施工的方便性，一般选取洞口向内5米（即N1=5米）的位置开始测量，隧道洞口的里程再加5米所得里程即为起测里程。结合线路平纵断面图，隧道洞口起点即结构分界点，通过CAD图中的“工具”中的“查询点坐标”即可得到结构分界点的坐标，及HZ点、ZH点的坐标，就可以得到直线段起点、终点的点坐标，并记录。这样，已知两个点的坐标，就可以通过坐标反算程序，得到这两点连线的方位角。

已知起点坐标、方位角、距离，通过坐标正算即可以计算出距离起点某个距离的点位的坐标。例如：直线起点坐标（271731.5453,490834.2307），终点坐标（272421.8754,490859.3960），通过计算即可知道此段直线的长度为690.78m，方位角为：2°5′15.85″。某点A距离起点的距离为8米，那么A点的坐标即为（271739.54，490834.5221）。

步骤二、计算起测点及每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程

结合综合铺轨图，图中每隔预设距离N3的整数里程对应点位对应有设计轨面高程数据，根据线路坡度、里程与高程的数学比例关系，即可以计算出从起测点开始，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程；盾构隧道中，所述预设距离N2为n块盾构片的总长度。

由于盾构片的宽度是固定的，普遍为1.6米，那么5块盾构片的外边之间的距离即为8米（即N2=8米），在后续的测量中，可以每隔5块盾构片，在盾构缝的间隙处测量标点，可以省去拉卷尺去测量的工作。

结合综合铺轨图，图中整数里程每5米（即N3=5米）对应一个设计轨面高程数据，根据线路坡度、里程与高程的数学比例关系，即可以计算出从起测点开始，每隔8米的每个点的设计轨面高程。

步骤三、起测点设计轨面高程位置的定位标记

将全站仪架设在基标点1处，仪器中心对准基标点1整平，输入基标点的坐标（X1，Y1，Z1），将棱镜置于另一基标点2，输入坐标（X2，Y2，Z2），全站仪后视棱镜中心，测距误差小于3mm时，再利用点位放样功能，输入需要测量定位的起测点坐标（X，Y，起测点的设计轨面高程），调节旋调，当界面角度显示为零时，全站仪的激光点在隧道壁上的位置即为起测点设计轨面高度的位置，用油漆将此点标记起来，并标上起测点的里程。

步骤四、起测点为起点，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程测量标记

a.水准仪架设整平，将塔尺的底部放置在起测点的设计轨面高程点处，观察塔尺上水平管气泡的变动，调整塔尺摆正，水准仪对准塔尺观测，得到读数一；

b.将塔尺移动到与起测点相隔预设距离N2处，将塔尺放置在地面上，摆正后，水准仪观测塔尺得到读数二；

根据水准仪的观测原理可知，“起测点的设计轨面高程+读数一”与“预设距离N2处地面处高程+读数二”，数值相等；

若前点比后点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上“读数二﹣读数一﹣两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

若后点比前点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上：“读数二﹣读数一﹢两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

c.将塔尺向后移动预设距离N2，重复步骤b。

步骤五、全站仪测量盾构隧道中斜距，取平均值

地铁中，环网支架的设计安装高度，普遍为：轨面往上3.1米。在矩形隧道环网测量中，隧道壁是平整的，卷尺底部对准设计轨面高度位置，往上拉出设计环网支架安装高度的数值，即得到该处的支架安装位置。所以此步骤，只针对盾构隧道。

斜距为盾构隧道中，设计轨面高度位置与设计环网支架安装高度的数值位置，此两点之间的斜线距离。由于环网支架安装高度普遍太高，且盾构隧道的隧道壁是圆形的，塔尺架设极不方便，利用水准仪及塔尺不能一次完成支架安装高度位置的测量，这也是需要全站仪测量盾构隧道斜距的原因。

测量斜距时，首先将计算点的坐标中的Z坐标设置成该点处的设计轨面高程数值，点位放样找到该点并标记；然后将Z坐标设置成设计的支架安装高程的数值（例如：设计环网支架的安装高度为轨面往上3.1m，那么此时的Z坐标为：3.1+设计轨面高程），点位放样得到另外一点并标记。

通过全站仪的对边测量功能，仪器先后分别对准设计轨面高程处、支架安装高度处两点，通过“对边测量”功能，即可以得到两点之间的距离。测2-3个位置的斜距取平均值。

步骤六、确定环网支架安装高度位置

以环网支架设计要求高于轨面3.1米为例，在矩形隧道中，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺往上拉3.1米即为环网支架安装高度位置；在盾构隧道中，隧道壁是圆形的，设计轨面位置与环网支架安装位置两个点之间为斜线，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺拉出斜距大小数值的距离，与隧道壁相交的点即为支架安装高度位置。

在隧道壁上标点即可得到各点的环网支架安装高度，通过墨斗依次连接相邻点，得到环网支架安装高度线。

进一步地，上述地铁隧道内环网无轨测量施工方法，还包括

步骤七、测量过程中的抽查复核

在测量过程中，可以使用复核方法对已经确定的支架安装高度进行复核。操作时，首先架设水准仪并整平，将塔尺放置在基标点处，水准仪对准塔尺，读数为读数一，然后将塔尺放置在复核点处的地面上，将水准仪对准塔尺，读数为读数二。假设基标点的高程H为27000mm，塔尺置于基标点上时的读数一为1400mm，塔尺置于复核点处地面上时的读数二为1700mm，那么就可以计算出复核点地面处的高程为26700mm。

复核点处地面的高程的计算公式为：基标点高程H+（水准仪观测基标点处塔尺读数）-（水准仪观测复核点处塔尺读数）。

复核点处支架安装高度为塔尺往上：（复核点的设计轨面高程-复核点处地面的高程）+（设计规定的支架高于轨面的设计值）数值的距离。

保持复核点处放置的塔尺位置不动，调整塔尺垂直，观察水平尺气泡是否居中，根据连通器原理，在透明软管中注入水，将透明软管一端的水面对准塔尺上的h刻度处，透明软管的另一端水面对准隧道壁并观察该端水面位置是否与已经标记好的环网安装高度点重合，若误差低于50mm，则可以证明之前的测量是准确的，若误差高于50mm，则重新测量。

本实施例中，“设计轨面高程”与“设计轨面高度位置”意思相同，“高程”为数据，“高度”为对应的位置。根据相关仪器的使用规范，全站仪必须架设在基标点，水准仪架设位置与基标点无关，处在仪器观测范围能内任一位置均可。

实施例2

在北京轨道交通新机场线一期工程供电系统及综合监控系统设备安装项目中，采用实施例1所述的一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，测量的精度及效率同时兼顾，经过实践，取得了很好的效果。

从经济效益方面来讲：第一，交叉干扰少的时候提前进场，施工的效率大大提高，相同的人数完成的工程量更多，节约了施工成本；第二，减少了多专业交叉施工时的协调支出，以及可能出现的窝工费用。

比起以往的测量施工，在给出设计轨面位置及斜距后，确定环网支架安装高度就变得非常简便，三人一组就可以快速而精确的完成安装高度确定及弹线。以往需要6人一组进行测量弹线施工，一天能完成500米左右，完成40公里需要80天，即480个工。现在6人一组完成40公里，只需要15天左右的时间，共约90个工。每个工人一天250元来算，可节约，250×390=97500元。40公里地下段，测量弹线人工方面总得可节约97500元。

该地铁隧道内环网无轨测量施工方法的使用，使得支架打孔及安装施工进场时间极大提前，交叉施工干扰较少，提高了施工效率。普通方法施工下，由于交叉施工干扰，6人一组一天可以打孔250米左右，完成40公里打孔施工需要160天，共960个工。采用无轨测量施工方法，交叉干扰少，6人一组一天可以打孔1000米左右，需要40天，共240个工。每个工人一天250元计算，可节约：250×720=180000元。40公里地下段，打孔施工，人工方面总得可节约180000元。

加上后续，减少交叉施工干扰所带来的，安装等施工效率的提升，节约的费用相当可观。

采用该地铁隧道内环网无轨测量施工方法，在工期压力巨大，交叉施工干扰大的条件下，保质保量的完成了环网地下段的施工，获得了监理，业主等单位的好评。

应用实例

1 北京轨道交通新机场线一期工程供电系统及综合监控系统设备安装项目样板段工程，北航站楼站（含）至路基段U型槽区间。

1.1 工程概况

北京地铁新机场线样板段，北航站楼站（含）至路基段U型槽区间，全处于地下，双线共约8公里，含一站一区间，已于2019年3月竣工。

1.2 应用情况

样板段作为北京地铁新机场线的示范工程，在紧张的工期压力下施工，同时得保证施工的准确度及质量。采用该地铁隧道内环网无轨测量施工方法，环网专业在铺轨之前即进场测量，为后续的施工减轻了压力，铺轨完成后的有轨复核中，测量的误差全部处在设计误差允许范围内，比较圆满地完成了样板段的环网施工。

2 北京轨道交通新机场线一期工程供电系统及综合监控系统设备安装项目，北京地铁新机场线K26U型槽至磁各庄站（含）。

2.1 工程概况

北京地铁新机场线K26U型槽至磁各庄站（含）段，全处于地下，双线共约10公里，包含一站一区间。

2.2 应用情况

环网专业采用本工法所提出的隧道内无轨测量施工工法，与铺轨单位同时进场，较早地将环网支架的安装高度线测量出来，随即与铺轨单位分段避开进行打孔施工，避免了交叉施工干扰，打孔及支架安装效率大大提高，比计划将近提前一个月完成了此段的支架安装，为后续的工序施工减轻了极大的施工压力。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种地铁隧道内环网无轨测量施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确定起测里程及计算起测点坐标

取隧道洞口向内预设距离N1为起点，隧道洞口里程加预设距离N1所得里程即为起测里程，根据起点坐标、方位角、起测里程，通过坐标正算计算起测点的坐标；

步骤二、计算起测点及每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程

结合综合铺轨图，图中每隔预设距离N3的整数里程对应点位对应有设计轨面高程数据，根据线路坡度、里程与高程的数学比例关系，即可以计算出从起测点开始，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程；

步骤三、起测点设计轨面高程位置的定位标记

将全站仪架设在基标点1处，仪器中心对准基标点1整平，输入基标点的坐标（X1，Y1，Z1），将棱镜置于另一基标点2，输入坐标（X2，Y2，Z2），全站仪后视棱镜中心，测距误差小于3mm时，再利用点位放样功能，输入需要测量定位的起测点坐标（X，Y，起测点的设计轨面高程），调节旋调，当界面角度显示为零时，全站仪的激光点在隧道壁上的位置即为起测点设计轨面高度的位置，用油漆将此点标记起来，并标上起测点的里程；

步骤四、起测点为起点，每隔预设距离N2对应点位的设计轨面高程测量标记

a.水准仪架设整平，将塔尺的底部放置在起测点的设计轨面高程点处，观察塔尺上水平管气泡的变动，调整塔尺摆正，水准仪对准塔尺观测，得到读数一；

b.将塔尺移动到与起测点相隔预设距离N2处，将塔尺放置在地面上，摆正后，水准仪观测塔尺得到读数二；

根据水准仪的观测原理可知，“起测点的设计轨面高程+读数一”与“预设距离N2处地面处高程+读数二”，数值相等；

若前点比后点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上“读数二﹣读数一﹣两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

若后点比前点的设计轨面高程大，地面处塔尺往上：“读数二﹣读数一﹢两个设计轨面高程的差”数值距离的位置，即为该地面处点位的设计轨面高程的位置；

c.将塔尺向后移动预设距离N2，重复步骤b；

步骤五、全站仪测量盾构隧道中斜距，取平均值

测量斜距时，首先将计算点的坐标中的Z坐标设置成该点处的设计轨面高程数值，点位放样找到该点并标记；

然后将Z坐标设置成设计的支架安装高程的数值，点位放样得到另外一点并标记；

通过全站仪的对边测量功能，仪器先后分别对准设计轨面高程处、支架安装高度处两点，通过“对边测量”功能，即可以得到两点之间的距离，测2-3个位置的斜距取平均值；

步骤六、确定环网支架安装高度位置

在矩形隧道中，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺沿着隧道壁拉出设计环网支架安装高度的数值即为环网支架安装高度位置；

在盾构隧道中，卷尺底部对准设计轨面高度位置，卷尺拉出斜距大小数值的距离，与隧道壁相交的点即为支架安装高度位置；

在隧道壁上标点得到各点的环网支架安装高度，通过墨斗依次连接相邻点，得到环网支架安装高度线。

2.根据权利要求1所述的地铁隧道内环网无轨测量施工方法，其特征在于，还包括步骤七、测量过程中的抽查复核

在测量过程中，可以使用复核方法对已经确定的支架安装高度进行复核；

操作时，首先架设水准仪并整平，将塔尺放置在基标点处，水准仪对准塔尺，读数为读数一，然后将塔尺放置在复核点处的地面上，将水准仪对准塔尺，读数为读数二；

复核点处地面的高程的计算公式为：基标点高程H+（水准仪观测基标点处塔尺读数）-（水准仪观测复核点处塔尺读数）；

复核点处支架安装高度为塔尺往上：（复核点的设计轨面高程-复核点处地面的高程）+（设计规定的支架高于轨面的设计值）数值的距离；

保持复核点处放置的塔尺位置不动，调整塔尺垂直，观察水平尺气泡是否居中，根据连通器原理，在透明软管中注入水，将透明软管一端的水面对准塔尺上的h刻度处，透明软管的另一端水面对准隧道壁并观察该端水面位置是否与已经标记好的环网安装高度点重合，若误差低于50mm，则可以证明之前的测量是准确的，若误差高于50mm，则重新测量。

3.根据权利要求1所述的地铁隧道内环网无轨测量施工方法，其特征在于，盾构隧道中，步骤二中所述预设距离N2为n块盾构片的总长度。