大连104标地铁测量技术方案精密.docx
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大连104标地铁测量技术方案精密
大连市地铁一期工程104标
（功成街站～会展中心站～星海广场站区间隧道工程）
测量方案
1工程概况
1.1．工程概述
✧工程名称：
大连市地铁一期工程104标功成街站~会展中心站~星海广场站区间隧道工程
✧建设单位：
大连地铁集团有限公司
✧勘察单位：
大连市勘察测绘研究院有限公司
✧设计单位：
中铁隧道勘测设计院有限公司
✧监理单位：
北京地铁监理公司
✧施工单位：
宏润建设集团股份有限公司
大连市地铁一期104标段工程施工，工程内容包括功成街站、会展中心站、星海广场站及功成街站～会展中心站～星海广场站区间。
功成街站～会展中心站～星海广场站区间隧道工程是大连市地铁一期104标段工程的一个重要组成部分。
本工程起始于功成街站南端头井，止于星海广场站北端头井。
左线功成街站至会展中心站推进里程为DK13+034.753－DK13+548.054，左线会展中心站～星海广场站推进里程为DK13+830.554-DK14+546.630。
全长1242.764m；右线功成街站至会展中心站推进里程为DK13+034.753－DK13+592.954，右线会展中心站至星海广场站推进里程为DK13+830.554-DK14+546.625。
全长1271.397m，区间隧道总长约2514.161m。
盾构法区间隧道设计断面形式为圆形，外径为6.0m，内径5.4m。
采用两台海瑞克复合式土压平衡式盾构进行隧道掘进施工。
全线最小平曲线半径为R＝300m；最大纵坡为25‰。
具体详见下表。
区间隧道
起～止里程
区段长度
（m）
最小平曲线
（m）
最大纵坡
（‰）
顶覆土
（m）
功成街站～会展中心站
DK13+034.753～DK13+592.954
左线514.661
450
19
9.47～12.3
右线558.275
会展中心站～星海广场站
DK13+830.554～DK14+546.625
左线728.103
300
25
9.2～17.7
右线713.122
根据工程整体筹划考虑，第一台盾构自功成街站始发推进（右线）至会展中心站进洞后盾构机过站（约237.6m），推进会展中心站～星海广场站段隧道。
第二台盾构自功成街站始发推进（左线）至会展中心站进洞后盾构主机过站，继续进行会展中心站～星海广场站左线隧道推进施工。
总体筹划详见下图：
1.2．沿线地面环境及地下情况
本工程处于大连市区，沿线主要为交通主干道和构筑物。
其主要经过道路有西安路、中山路、富国街等，主要在建和已建成的建（构）筑物为大连生产力促进中心、大连国有资产委员会、中国国航、德源小区、世嘉星海小区、星海人家住宅小区、金玉星海小区、证劵大厦，大连现代博物馆和飞通广场二期等。
道路两侧管线布设密集，管线大致沿隧道走向，管线与隧道间距较小，部分地段隧道轴线与管线存在平面交叉。
2测量依据
（1）.《大连地铁一号线土建工程104标招标文件》、《合同文件》
（2）.《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；
（3）.《城市测量规范》CJJ8-99；
（4）.《铁路工程测量技术规范》TB10101-2009；
（5）.《工程测量规范》GB50026-2007；
（6）.《卫星定位城市测量规范》CJJT73-2010；
（7）.《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-2003；
（8）.《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008；
（9）.《国家一、二等水准测量规范》GB12897—2006；
（10）.《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；
（11）.《大连市地铁工程施工测量管理办法（试行）》；
（12）.《大连市地铁工程施工测量管理办法（试行）补充规定一》
（13）.大连市勘察测绘研究院有限公司交付的《104标段—控制点成果表》；
（14）.与本工程施工关联的其他行业现行的国家及地方有关规范、强制性标准等。
3测量人员及设备
盾构施工是一项系统工程，对人员和设备要求很高，根据合同段的工程特点，我们将配备经验丰富的测量工程师参与本标段的施工测量工作，并且保证测量组人员不少于4人。
测量人员配置表
序号
人员名称
组内分工
备注
1
负责测量技术工作
2
负责日常测量技术工作、测量数据处理
3
观测、及测量数据处理
4
后视、测量自动系统维护、及测量数据复核
5
测量前视
主要测量设备名称、数量及精度要求
序号
设备名称
数量
规格、型号
主要工作性能
备注
1
拓普康全站仪
1
GTS-332N
2″、2+2PPm
2
天宝水准仪
1
DINI
0.3mm/Km
3
条码尺
2
2M/N3
4
钢尺
2
50m
1mm
5
塔尺
2
3、5m铝合金塔尺
4测量管理及组织机构
为了做到测量成果准确无误，本工程测量坚持三级制，配备测量经验丰富的工程技术人员和精密的测量仪器。
经理部测量队进行日常的施工放样，并安排专业人员对测量工作进行检查、复核。
公司测量队负责布置、测量加密控制点，复测导线点和水准点。
测量组织机构图
5测量技术方案的制定
1、根据工程的施工工序，测量工作分为三个阶段：
、盾构机掘进前的测量工作；
、盾构机掘进过程中的施工控制测量；
、隧道贯通后的贯通测量和竣工测量。
2、施工控制测量工作，首先对大连市勘察测绘研究院有限公司提交的平面和高程控制网的控制点进行复测，建立施工控制网，加密施工控制点，测量数据整理后附原始测量记录上报审批。
开工后用已审批的测量数据进行施工测量。
大连市勘察测绘研究院有限公司提交首级平面控制点GPS点3个，精密导线点8个，城市二等水准点4个，城市一等水准点1个分别是：
DTG[1]24、DTG[1]26、DTG[1]27，DTJ[1]28、DTJ[1]29、DTJ[1]30、DTJ[1]31、DTJ[1]32、DTJ[1]33、DTJ[1]34、DTJ[1]35，DTS[1]II12、DTS[1]II13、DTS[1]II14、DTS[1]II15，DTS[1]I06。
对大连市勘察测绘研究院有限公司提交的控制点均需按同精度进行复测，检测限差必须满足如下要求：
地上导线点的坐标互差≤±12mm；
地下导线点的坐标互差在近井点附近≤±16mm、在贯通面附近≤±25mm；
地上高程点的高程互差≤±3mm；
地下高程点的高程互差≤±5mm；
地下导线起始边（基线边）方位角互差≤±16〞；
相邻高程点高差的互差≤±3mm；
导线边的边长互差≤±8mm；
经竖井悬吊钢尺传递高程的互差≤±3mm；
3、盾构机掘进的前期测量工作，其主要工作内容是地面上平面和高程控制测量、竖井的联系测量。
4、隧道的贯通误差
隧道在任何贯通面上的贯通中误差：
m横≤±50mm，m竖≤±25mm。
隧道的贯通误差主要是三部分组成：
横向贯通中误差m横；竖向贯通中误差m竖；纵向贯通中误差m纵。
纵向贯通中误差是由距离测量引起，对贯通面在距离上的影响可以不考虑，只对横向贯通中误差m横；竖向贯通中误差m竖进行分析。
按《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》的有关规定，横向贯通中误差m横≤±50mm，竖向贯通中误差m竖≤±25mm。
横向贯通中误差的影响主要是由：
地面控制测量的误差影响m1；竖井联系测量的误差影响m2；隧道洞内导线控制的误差影响m3等三项组成。
考虑三项的误差都是相互独立的，根据误差传播理论横向贯通中误差m横2=m12+m22+m32。
5、根据对隧道误差的组成分析及《规范》对贯通误差的限差要求，结合本标段特点，我们采用以下方案件实施：
地表控制网：
在大连市勘察测绘研究院有限公司提交的GPS网和精密导线网的基础上建立施工导线控制网。
联系测量：
利用车站的两个端头井采用两井定向法、一井定向法（联系三角测量）或闭合导线法。
地下控制网：
以联系测量定向边为基边，与洞内导线点（吊篮）组成闭合导线网，导线控制网按精密导线设计。
6盾构隧道测量设计及贯通精度的预计
《新建铁路工程测量规范》规定：
直线隧道长度大于1000m，曲线隧道长度大于500m，均应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计；隧道相邻两开挖洞口间高程路线长度大于5000m，应根据高程贯通精度要求进行隧道高程控制测量设计。
考虑到本标段工程曲线段较长，地面控制网点到贯通面投影长度与距离较大，根据相关经验与技术规程做以下贯通精度估算
导线测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差，应按下式计算：
m=
式中myβ-------由于测角误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）
myl--------由于测边误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）
myβ应按下式计算：
myβ=mβ
mβ---------由导线环闭合差计算的测角中误差（″）
Rx----------导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各点至贯通面的垂直距离（m）
ρ″---------弧秒，取206265
myL应按下式计算：
myL=±mL/L*SQRT（Σd2y）
ML/L---------导线边边长相对中误差
Σd2y---------导线在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各点至贯通面的投影长度的平方和（m）
6.1．功成街站～会展中心站区间左线做测量设计与贯通精度预计
设计图如下：
说明:
1、地表控制网为DTG[1]24、DTG[1]26、DTJ32～DTJ34；
2、洞内控制网以两井定向边G1～G2为起算边；
3、地表精密导线边长按实测计算。
洞内精密导线沿隧道中线布设直线隧道导线平均边长200~300米，特殊情况下不应小于150米，曲线隧道导线平均边长不应小于60米。
考虑到本标段区间线路曲线较长，平均边长取100米进行估算。
本设计导线等级为精密导线设计，测角中误差为≤±2.5″，边长相对中误差为1/60000，下面对地面、地下导线控制网进行解析：
地面、地下导线测量误差解析
导线点距贯通面垂距RX（m）
导线边投影长度的dy（m）
地面控制测量
点名
RX
R2X
导线边
dy
d2y
DTG[1]24
74
5476
DTG[1]24~DTG[1]26
490
240100
DTG[1]26
1070
1144900
DTG[1]24~DTJ[1]32
406
164836
DTJ[1]32
149
22201
DTJ[1]32~DTJ[1]33
128
16384
DTJ[1]33
198
39204
DTJ[1]33~DTJ[1]34
128
16384
DTJ[1]34
852
725904
DTJ[1]34~DTG[1]24
406
164836
ΣR2X
1937685
Σd2y
602540
地下控制测量
点名
RX
R2X
导线边
dy
d2y
ZD1
552
304704
ZD1~ZD2
12
144
ZD2
421
177241
ZD2~ZD3
37
1369
ZD3
310
96100
ZD3~ZD4
40
1600
ZD4
197
38809
ZD4～ZD5
10
100
ZD5
80
6400
ΣR2X
623254
Σd2y
3213
根据解析表，下面对横向贯通误差进行分析
6.1.1地表控制网在贯通面上的误差
myβ=±mβ*SQRT（ΣR2x）/ρ″
=±2.5*SQRT（1937685）/206265
=±17（mm）
myL=±mL/L*SQRT（Σd2y）
=±1/60000*SQRT（602540）
=±13（mm）
所以地表控制网在贯通面上的横向中误差为
±m=
=±SQRT（172+132）
=±21（mm）
6.1.2地下控制网在贯通面上的误差
myβ=±mβ*SQRT（ΣR2x）/ρ″
=±2.5*SQRT（623254）/206265
=±10（mm）
myL=±mL/L*SQRT（Σd2y）
=±1/60000*SQRT（3213）
=±1（mm）
所以地下控制网在贯通面上的横向中误差为
m=±SQRT（72+12）
=±10（mm）
6.1.3联系测量误差
本区间的联系测量采用联系三角形或导线直接传递方法，按照规范要求和以往经验，测得的井下导线起始边方位角均值中误差可以满足≤±12″。
本区间隧道贯通距离为514米，联系测量引起的横向贯通误差为：
±（2.0/206265*514）=±5mm。
6.1.4接收井洞门中心测量中误差
接收井洞门中心坐标为从地面控制网直接传递至井下得到，或者用联系测量方法传递至井下得到，坐标中误差为+10mm。
6.1.5盾构姿态测量中误差
盾构姿态误差主要来自于观测标志的安装误差，盾构回转角读取的误差和仪器照准误差。
根据我们的施工经验和熟练程度，盾构姿态测量的中差可以控制在≤+10mm。
根据误差传播理论，在贯通面上总的横向误差为
m=±SQRT（212+102+52+102+102）
=±28（mm）
6.2．会展中心站～星海广场站区间左线做测量设计与贯通精度预计
其设计图如下：
说明:
1、地表控制网为DTG[1]24、DTG[1]26、DTG[1]27、DTJ28～DTJ32；
2、洞内控制网以两井定向边G3～G4为起算边；
3、地表精密导线边长按实测计算。
洞内精密导线沿隧道中线布设直线隧道导线平均边长200~300米，特殊情况下不应小于150米，曲线隧道导线平均边长不应小于60米。
考虑到本标段区间线路曲线较长，平均边长取100米进行估算。
下面对地面、地下导线控制网进行解析：
地面、地下导线测量误差解析
导线点距贯通面垂距RX（m）
导线边投影长度的dy（m）
地面控制测量
点名
RX
R2X
导线边
dy
d2y
DTG[1]24
186
34596
DTG[1]24~DTG[1]26
1272
1617984
DTG[1]26
115
13225
DTG[1]26~DTG[1]27
64
4096
DTG[1]27
715
511225
DTG[1]27~DTJ[1]28
225
50625
DTJ[1]28
200
40000
DTJ[1]28~DTJ[1]29
55
3025
DTJ[1]29
145
21025
DTJ[1]29~DTJ[1]30
225
50625
DTJ[1]30
169
28561
DTJ[1]30~DTJ[1]31
269
72361
DTJ[1]31
300
90000
DTJ[1]31~DTJ[1]32
401
160801
DTJ[1]32
443
196249
ΣR2X
934881
Σd2y
1959517
地下控制测量
点名
RX
R2X
导线边
dy
d2y
ZD6
420
176400
ZD6~ZD7
87
7569
ZD7
370
136900
ZD7~ZD8
86
7396
ZD8
320
102400
ZD8~ZD9
85
7225
ZD9
269
72361
ZD9～ZD10
81
6561
ZD10
208
43264
ZD10~ZD11
58
3364
ZD11
127
16129
ZD11~ZD12
29
841
ZD12
30
900
ΣR2X
548354
Σd2y
25387
根据解析表，下面对横向贯通误差进行分析
6.2.1地表控制网在贯通面上的误差
myβ=±mβ*SQRT（ΣR2x）/ρ″
=±2.5*SQRT（934881）/206265
=±12（mm）
myL=±mL/L*SQRT（Σd2y）
=±1/60000*SQRT（1959517）
=±23.4（mm）
所以地表控制网在贯通面上的横向中误差为
m=±
=±SQRT（122+23.42）
=±26（mm）
6.2.2地下控制网在贯通面上的误差
myβ=±mβ*SQRT（ΣR2x）/ρ″
=±2.5*SQRT（548354）/206265
=±9（mm）
myL=±mL/L*SQRT（Σd2y）
=±1/60000*SQRT（25387）
=±3（mm）
所以地下控制网在贯通面上的横向中误差为
=±SQRT（92+32）
=±10（mm）
6.2.3联系测量误差
本区间的联系测量采用联系三角形或导线直接传递方法，按照规范要求和以往经验，测得的井下导线起始边方位角均值中误差可以满足≤±2.0″。
本区间隧道贯通距离为728米，联系测量引起的横向贯通误差为：
±（2.0/206265*728）
=±7mm。
6.2.4接收井洞门中心测量中误差
接收井洞门中心坐标为从地面控制网直接传递至井下得到，或者用联系测量方法传递至井下得到，坐标中误差为+10mm。
6.2.5盾构姿态测量中误差
盾构姿态误差主要来自于观测标志的安装误差，盾构回转角读取的误差和仪器照准误差。
根据我们的施工经验和熟练程度，盾构姿态测量的中差可以控制在≤+10mm。
根据误差传播理论，在贯通面上总的横向误差为=±SQRT（262+102+72+102+102）
=±32（mm）
根据以上各项误差因素计算出影响横向贯通误差中误差为：
6.3．高程测量误差影响所产生在贯通面上的横向中误差
应按下式计算：
m△h=±M△
M△--------------每千米水准测量高差中数的偶然中误差,二等水准取2（mm）
m△h-------------高程控制测量影响所产生在贯通面上的高程中误差
L---------------两开挖洞口间水准路线长度
标段地面水准线路长度按照5KM，地下线路长度0.8KM计算：
地表高差中误差：
m△h=±M△*SQRT（L）=2*SQRT（5）=±4.4（mm）
地下高差中误差：
m△h=±M△*SQRT（L）=2*SQRT（0.8）=±1.8（mm）（与地表同精度观测）
高程联系测量中误差：
m=±2（mm）
最终产生在贯通面上的竖向贯通误差为：
m△h=±SQRT（4.42+1.42+1.82）
=±5（mm）
7地面控制网测量
7.1．地面控制网的分级与布置原则
地铁建设与城市建设密不可分，初步设计所需的测量资料互相利用，因此地铁控制网必须在城市二等网基础上布设，坐标系统、高程系统应与城市网一致，这样既能满足地铁工程分期建立的需要，又能便于使用各期测绘资料，而地铁工程为带状结构，车站一般为250m，站间距离一般为1000m左右，沿线有一定数量的竖井。
因此在城市二等网下只建立一个等级的首级GPS网，则网点的数量偏少，满足不了施工测量需要，所以应该在首级GPS网下再加密二级网（精密导线网）是适宜的，即地面控制网应在城市二等网基础上分两级布设：
首级GPS网和精密导线网，因此我们以精密导线精度复测和加密导线网并建立施工导线网。
7.2．平面控制网测量
7.2.1交接桩点情况
本合同段共接到大连市勘察测绘研究院有限公司提交首级平面控制点GPS点3个，精密导线点8个，分别是：
DTG[1]24、DTG[1]26、DTG[1]27，DTJ[1]28、DTJ[1]29、DTJ[1]30、DTJ[1]31、DTJ[1]32、DTJ[1]33、DTJ[1]34、DTJ[1]35.。
GPS点间用精密导线连接,对业主提交的控制点均需按同等精度进行复测。
导线网的选点布设
1、点位附近不宜有散热体、测站应尽量避开高压电线等强电磁场的干扰。
2、相邻点间的视线距离障碍物的距离以不受旁折光影响为原则。
3、相邻边长不宜相差过大，边长不宜短于100米。
4、GPS控制点与相邻精密导线点间的垂直角不应大于30°。
5、每个导线点应保证两个以上的后视方向，点位选者应能控制地铁线路和岔道井位置，导线点埋设应避开施工可能影响的范围，导线点应方便使用，利于长期保存。
6、点位埋设：
用砼包钢筋头，然后在钢筋头上刻十字表示点位，导线边长300~400m，布设成附合导线或导线网，必须附合在两个GPS点或精密导线点上。
在盾构始发、接头的车站工作井附近，将点位布设成为强制归心标的形式。
7、始发井地面导线加密点布置成闭合导线网形式，控制区域为整个监测区，点位布设成强制归心标形式，以提高测量质量，具体布设情况将在施工前根据现场条件进行布设。
7.2.2导线网的观测
1、外业按精密导线网精度施测，水平角采用全圆测回法观测6测回（测角精度不低于2.5″），往返观测距离2个测回，单向测距4次并加入气象、仪器加、乘常数改正（测距精度不低于1/60000或4mm）。
2、当精密导线点上只有两个方向时，宜按左、右角观测，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″。
3、水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，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、在附合精密导线两端的GPS点上观测时，应联测两个高级方向，若只能观测一个高级方向，应该适当增加测回数。
5、精密导线测量的主要技术要求应符合下表中的规定。
精密导线测量的主要技术要求
平均边长（m）
导线总长度（km）
每边测距中误差（mm）
测距相对中误差
测角中误差（″）
测回数
方位角闭合差（″）
全长相对闭合差
相邻点的相对点位中误差（mm）
I级全站仪
II级全站仪
350
3～4
±4
1/60000
±2.5
4
6
±5√n
1/35000
±8
注：
n为导线的角度个数。
7.2.3观测成果处理
1、附合精密导线或精密导线环的角度闭合差，不应大于下式计算的值。
Wβ=±2mβSQR（n）
式中：
mβ----------设计测角中误差（″）；
n---------附合导线或导线环的角度个数。
2、精密导线网方位角闭合差计算的测角中误差应按下式计算：
M=±SQR[（f*f/n）/N]
式中：
f----------附合导线或闭合导线环的方位角闭合差；
n---------计算f时的角度个数；
N--------附合导线或闭合导线环的个数。
3、平面网的平差以GPS点为已知点，对整个控制网进行严密平差。
数据处理采用《清华山维智能平差软件NASEW》软件处理。
4、测量数据整理后附测量原始记录上报审批。
7.3．高程控制网测量
7.3.1交接桩点情况
本合同段接到城市二等水准点4个，城市二等水准点1个：
DTS[1]II12、DTS[1]II13、DTS[1]II14、DTS[1]II15，DTS[1]I06；
水准点的选点布设
地面高程控制网应是在城市二等水准
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