城市轨道交通工程测量范文

导语：如何才能写好一篇城市轨道交通工程测量，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键字】轨道交通；工程测量；施工

随着我国经济社会的快速发展，轨道交通也获得了长足的发展。未来解决城市交通问题的根本出路是发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统已成为世界各国的共识。轨道交通的建设之前要做好工程测量工作，那么工程测量施工的展开就需要一定的技术与操作方法。

1 轨道交通测量的工作流程

一般情况下，测量作业的工作流程可以分为工程承接、现场踏勘、编制技术设计、控制测量、地形图测量、装箱调查测量、地下管线测量、产品质量检验、测量成果验收、测量成果交付等部分，具体流程如图1所示：

图1 测量工作流程图

2 测量的精度设计和要求

轨道交通工程测量的精度设计是根据一系列的因素综合确定的， 主要包括线路特征、施工精度、施工方法、贯通距离和设备安装精度等。不仅要保证隧道和线路的贯通，还要满足线路定线和放样、轨道铺设及设备安装的精度要求。

轨道交通工程测量的一个主要任务是保证隧道贯通，贯通误差的大小将直接对工程建设质量和工程造价带来影响。因此，合理规定隧道贯通误差及其允许值是轨道交通工程测量中的一项重要任务，必须认真加以研究。《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308-2008)中规定隧道横向贯通误差在±50 mm 之内，高程贯通误差在±25mm之内，该指标的应用范围主要是在采用盾构和喷锚构筑法进行的隧道施工中。

3 地面施工控制网的测量及误差

隧道贯通测量精度的要求是轨道交通各个环节测量工作中要求最高的，而且大多数都是两竖井间贯通，测量环节多，测量难度大。因此，在地面施工控制网测量指标的确定中，要以隧道贯通的精度要求为主，在此基础上兼顾其它工程的需要。测量精度指标的确定既要保证隧道贯通后满足线路的行车要求，又不能是期望过高而难以实现。目前，广州、北京等地的轨道交通隧道贯通测量线差，主要考虑施工误差、隧道变形误差、车辆运行动态限界裕量、测量误差等因素，参照我国干线铁路隧道贯通经验。

考虑客观环境因素，从贯距长短、测量的难易程度等方面来看，轨道交通隧道贯通测量由易至难依次是定向联系测量(一井或陀螺定向)、地下导线、地面控制网，且各个部分测量精度相差比较大。在实际工作中，根据工程之间的差异，可以采用加权(随机应变)的分配方案。一般情况下，1-1.5千米的隧道贯通测量误差比较合理的分配比例是3:2:2或者3:3:2，联系测量误差占贯通横向总误差的比例为2/7或3/8,也就是±24.2或±32.0mm，地下控制导线或控制导线网的测量误差占贯通横向总误差的比例为3/7或3/8，也就是±36. 3或±32.0mm，地面控制网测量误差一般占贯通横向总误差的比例为2/7或2/8，也就是±24.2或±21.3mm。由于±21. 3mm误差较小，因此，选择将其作为地面控制网设计的精度依据。

4 隧道施工控制测量及贯通测量的技术方法

轨道交通工程测量的主要任务就是确保地下隧道在预定的误差范围内正确的贯通，隧道施工控制测量是在隧道内建立起一套平面测量和高程测量控制网，其作用是确定放样隧道的中线位置，指示隧道掘进方向和确定放样施工中各设施的位置等。

4.1 平面施工控制测量的技术方法

首先，控制测量的起算依据是竖井定向测设的基线边的方位和坐标，采用Ⅰ级全站仪进行测量，测角测回( 左、右角分别两测回，左、右角平均值之和与360°的较差应该小于 4″； 测边往返观测分别两测回。相对于起点，施工控制网最远点的横向误差应该小于±25 mm。

其次，隧道内控制点的设置根据施工方法和隧道结构形状来确定。一种方法是埋设在线路中线一侧结构边墙上，安装放置仪器的强制对中支架；另一种方法是埋设在隧道地板线路的中线上，采用钢板在上面钻2mm小孔并镶上铜丝作为点的标志。

由于在隧道贯通之前，地下控制是一条导线，它起着指示隧道掘进方向的重要作用，因此必须是十分准确的。实践中经常采用布设双导线和交叉导线的方式来提高地下控制的测量精度，每当设置一个新的导线点，都用两条导线测其坐标，在检核无误的条件下取两次测量的平均值作为新点的测量数据。又因为地下施工场地通常是一个不稳定的载体，测量控制点埋设在上面其稳定性肯定会受到一定程度的影响，为了保证测量结果的可靠性，必须随着导线的延伸进行重复性的测量。

4.2 高程施工控制测量的技术方法

第一，洞内水准测量的起算依据是竖井高程传递下来的水准点，按照水准路线闭合差小于±8 mm的精度要求和二等精密水准测量方法进行测量施工。

第二，可以在边墙上设置水准点，也可以将地下水准点与导线设在一起，并焊一个突出的金属标志在设置导线点的钢板上作为水准点。

4.3 隧道贯通误差测量的技术方法

为了证实所有的测量工作都满足精度要求，在暗挖隧道贯通后要及时进行贯通误差测量，包括横向、纵向贯通误差测量和高程贯通误差测量。

第一，可以根据隧道两侧控制导线点，相向测定贯通面上同一点坐标的闭合差来确定横向、纵向误差，将实际测量的坐标闭合差分别投影到线路以及线路的法线方向上，以此计算横向、纵向贯通误差值。

第二，高程贯通误差应该根据两侧控制水准点测定贯通面附近同一个水准点的高程差来确定。

5 地下隧道工程联系测量

联系测量是将地面坐标、方位和高程传递到地下隧道，作为地下控制测量起算数据的一组测量工作，它是一项综合测量工作，是实现地下隧道工程贯通控制的核心与关键。联系测量的方法主要有三角形法、导线直接传递法、陀螺经纬仪与铅垂仪(钢丝)组合法、投点法等几种，实践中可以根据测量条件和施工场地环境选用。

三角形法是一种传统的方法，适用进口小、深度大的竖井的测量，由于其精度稳定，目前国内地铁工程中应用较多，三角形法的缺点是工作量较大。

导线直接传递法适用于井口大、深度浅的明挖车站或隧道以及出入隧道的斜井的测量，是一种将坐标和方位直接传递到隧道内的测量方法。其有点事精度高、简单易行且工作量小，因而，应用比较多。

陀螺经纬仪与铅垂仪(钢丝)组合法拥有多检核和灵活快捷的特点，克服了传统三角法因施工场地狭窄限制图形强度的提高、占用竖井时间过长的缺点，在广州、北京等地有广泛的应用。

投点法是一种精度最优的方法，利用车站两端的出土井、下料口等，采用垂直仪直接降坐标传递到隧道内，作为地下坐标的起算数据，加强了平面位置与方向的控制。

参考文献：

[1]王荣权. 轨道交通工程联系测量方法的应用[J].北京测绘,2008(1).

[2]. 城市轨道交通工程隧道施工贯通误差测量精度设计与探讨[J].北京测绘,2009(3).

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[关键字] 轨道交通工程;联系测量;隧道贯通

城市轨道交通工程对隧道贯通有较严格的要求， 为确保隧道安全贯通， 城市轨道交通工程的测量工作， 从首级控制网的建立到地上地下联系测量以及地下控制测量等各环节均作了误差估算和精度分析。通过实践我们不难发现， 使地上地下坐标统一起来的联系测量， 是影响隧道贯通的主要误差来源之一， 同时也是由地上到贯通面整个测量工作中最难控制的环节。因此， 对城市轨道交通工程测量中有瓶颈效应的联系测量的方法研究与经验总结非常重要， 尤其是对新开展轨道交通工程建设的地区或城市， 显得更为必要。

1 地下隧道工程联系测量精度设计

联系测量是一项综合测量工作， 它是将地面坐标、方位和高程传递到地下隧道， 作为地下控制测量起算数据的一组测量工作的统称， 是实现地下隧道工程贯通控制的核心与关键。

联系测量精度的确定， 首先依据《地下铁道工程施工及验收规范》确定贯通测量误差的允许值(88.3mm)， 然后再根据测量误差的主要来源进行误差配赋， 从而进行联系测量精度的设计。

经推导， 地面 GPS 控制网点位测量中误差为±20mm; 地面精密导线和近井导线测量中误差为±15mm; 联系测量中误差为±20mm; 地下控制导线最远点点位中误差为±30mm。

2 隧道工程联系测量方法与实例

依据施工场地环境和测量条件， 联系测量可选择联系三角形法、陀螺经纬仪与铅垂仪(钢丝) 组合法、导线直接传递法、投点法。

2.1 联系三角形法

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关键词：地铁测点监测量测观测频率预警

中图分类号：U231文献标识码： A

1.工程概况

某轨道交通区间采用明暗挖结合法施工，设置竖井及横通道，横通道垂直交通干线呈南北向布置，主要下穿DN600污水管、DN350污水管。

施工竖井为临时竖井，施工完毕后回填封闭。施工横通道用砖墙封堵，为永久结构。施工竖井净尺寸为5m×7m，竖井深14.701m。

2.技术标准及监测目的、项目、监测点布设

2.1技术标准

(1)《设计规范》GB50157-2003；

(2)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；

(3)《轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；

(4)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；

(5)《国家一、二等水准测量规范》GBT12897-2006；

(6)城市轨道交通工程区间竖井及横通道竖井结构施工图

2.2监测目的

（1）监视分析基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。

（2）掌握支护体系的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价。

（3）通过现场监测信息反馈和施工中的地质调查，及时调整支护参数和采取相应的工程措施，优化施工工艺，达到工程优质、安全施工、经济合理、施工快捷的目的，并为今后类似工程提供借签。

2.3监测项目

根据规范及设计施工监测必测项目要求，竖井及横通道施工期间必须要监测的内容如下：

（1）建（构）筑物沉降；

（2）竖井及横通道周边地表沉降；

（3）竖井及横通道周边重要管线沉降；

（4）初期支护净空收敛；

（5）初期支护拱顶下沉；

（6）井内外及洞内外观察；

2.4测点布设

2.4.1基准点（工作基点）、监测点布设时间要求

监测点位及监测元器件的埋设主要以《竖井及横通道监控量测平面图》和设计具体要求为依据。

要使各监测项目能有效反映出竖井开挖对围护结构本身及周边环境的影响程度，各监测项目测点必须在相关工序开展之前埋设，本工程各监测项目测点埋设时间要求如下。

2.4.2监测点埋设要求

（1）建（构）筑物沉降监测点

建（构）筑物观测点一般埋设于能明显反映建（构）筑物变形的竖向结构上，且便于观测，便于保护。

（2）地表沉降观测点

测点为顶部光滑的钢筋，用钻孔取芯钻机在测点位置钻Ф125mm的钻孔，钻孔须穿破路面地面持力层，保证钢筋能在钻孔中自由沉降。钢筋打入土体中的长度要有0.6～1米。

（3）重要管线沉降监测点

地下管线沉降测点埋设，用冲击钻在地下管线轴线上方的地表钻孔，然后放入直径20～30mm的半圆头钢筋，其深度应与管线底一致，四周用细砂填实。新迁移的管线在施工时埋入直接测点，将直径20～30mm的半圆头钢筋固定在管顶并伸出地面，外加PVC套管保护。

（4）支护净空收敛

竖井初支结构的长、短边中点，沿开挖面2m范围内设置互相垂直的两个监测断面，每个断面2个测点。横通道初期支护边墙两侧，沿开挖面2m范围内设置监测断面，每个断面两组，每组2个测点。

（5）拱顶下沉

拱顶下沉布设在与净空收敛同一断面，位于拱顶中线处，每个断面1个测点，按设计间距布设断面，间距为10～30m。

2.4.3监测点布设、监测仪器及精度要求

2.4.4基准点的引测和检校

基准点直接采用城市轨道交通平面控制网及高程控制网中的点，使用前复测，确认无误后可以直接使用。

2.4.5监测点保护措施

（1）施工前土建施工单位必须给各工序施工队伍强调监测点位的重要性，提高对监测点的保护意识；

（2）监测点旁边设立标志牌，并用红色油漆标示出监测点位置，重要、易损坏的监测点，设置保护盖或在其周围设置防护围栏进行保护；

（3）如土建施工单位对监测点造成破坏，必须按照要求进行补埋；

（4）如施工中造成监测点破坏的，必须暂停相关工序施工，立即补充布设监测点，待监测点补充布设完毕，监测工作能够正常开展后，再恢复相关工序施工。

3.监测方法及数据处理

3.1监测初始值的读取

各监测项目初始值应在相关施工工序之前测定，至少连续观测2次较稳定数值，取其平均值作为该项目初始值。具体读取时间与读取方法如下：

3.2监测方法及数据处理

3.2.1地表沉降监测

(1)基准网的观测

按国家二等水准测量的技术要求进行观测，作业过程严格遵守规范要求，每次观测由固定的测量人员，采用固定仪器按相同的观测路线进行，观测记录至0.01毫米，计算结果至0.1毫米。其精度要求按下表标准执行。

沉降监测基准网精度（限差）要求

(2) 地表沉降监测点的观测

地表沉降精度按照三等精度进行。作业过程严格遵守规范要求，每次观测由固定的测量人员，采用固定仪器按相同的观测路线进行。其精度要求按下表标准执行。

沉降监测精度（限差）要求

3.2.2建构筑物沉降监测

监测方法与地表沉降监测基本相同。

3.2.3重要管线沉降监测

管线沉降精度按照二等精度进行，监测方法与地表沉降监测基本相同。

3.2.4初支结构净空收敛

用电子收敛仪进行测量；并对测读环境温度，进行记录；每次测量结束后，确定初始值时应同时记录下当时的环境温度，以后再次进行收敛观测的同时也应同时测量环境温度，通过温度修正的数据才能与初始值进行收敛变化的比较。修正计算公式为

ΔLC=K×ΔT×L

式中 ΔLC――温度修正值；

K――修正系数（选取12×10-6m/m/oC）；

ΔT――温度变化量；

L――测点距离。

3.2.5初支结构拱顶下沉

初期支护结构拱顶下沉采用水准仪倒挂钢尺法监测，监测点为钢筋挂钩，将钢尺悬挂于钢筋挂钩上，读取数值。测量技术要求及精度指标与地表沉降监测基本相同。

4.监测频率、报警值及应急措施

4.1监测频率

施工监测频率根据规范及设计要求确定，如下表所示：

施工监测频率表

4.2监测报警值

监测报警值的确定应满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的相关要求。结合本工程实际情况，各监测项目的监测报警值确定如下：

4.3监测预警应急措施

当出现下列情况之一时，必须立即进行预警；若情况比较严重，应立即停止施工，并对基坑围护结构和周边的保护对象采取应急措施。

（1）当监测数据达到报警值。

（2）支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流砂、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等。

（3）支护结构的支撑或锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象。

（4）周边建（构）筑物的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。

（5）周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄露等。

（6）根据当地工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。

施工监测不仅为工程的安全提供保障，更为以后工序的优化以及施工工艺的改进提供数据支持，随着城市轨道交通的建设，施工检测必将在工序的优化和工艺的改经方面发挥更大的作用。

参考文献：

(1)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007；

(2)《轨道交通工程测量规范》GB50308-2008；

(3)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；

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    平面测量平面测量工作应该结合

    选点对于测量来说是很重要的一个环节,首选要考虑实测方便,所以应该在车站,洞口附近选择和布设导线点,点的选择要保证至少两个方向通视,二等导线点可以与洞口通视。操作过程中,注意相邻边长相差必要太大,其中个别短边应保证不小于100m,保证与城市轨道交通路线和车站结构建筑物的距离大于30m为宜。测量中,为获得精准的数据,应该把导线设置在楼顶,这样的测量效果更好。测量过程中,正确预设相邻导线点间以及导线点与其附合的GPS点之间的垂直角,保证这个角度不大于30度。另外注意在交通线路相叉的地方,或者是前后两期工程衔接的地方,适当布设一定数量的公用导线点,在此基础上进行精密的测量。角度按DJ1全站仪左、右角进行最少4次观测,在总测回数中分别以奇数测回和偶数测回观测沿线走向的左角和右角。测得的左角和右角分别取中数之和与360°之差,这个数据不应超过±4″。实测中,人员要在GPS点上或者结点上观测,或者进行符合导线两端的GPS点上观测时,要把相邻点间的通视导线的GPS点进行联合侧量,测量采用方向观测法,使夹角的平均观测值与GPS坐标反算夹角间的差不超过6秒为宜。在进行导线点上的观测时,注意要采用左右角度观测的方法。关于调焦的问题,通常情况当水平角度遇到长短边时,就需要进行调焦,调焦的目的是为了动态测量,获进行边长的测量,要往返侧,如果是1级全站仪,应保证往返观测各两个测回。如果是2级全站仪应保证往返观测三个测回,这样获得的数据采购精准。而且每测回应重新照准目标进行复测,连续读数四次。保证测回总数为4测回。所谓一测回,就是指照准目标一次,进行读数三次,保证三次读数的较差小于5mm。进行边长测量时,技术人员应考虑仪器加、乘常数改正和气象(温度、气压)改正。数据要进行改正,读取温度,气压。边长需要改正的测量,斜距一定要进行加常数的处理,成常数改正,和气象改正。如果需要斜距改为平距,那么应该加地球曲率,大气折光改正。在实际测量中,我们根据城市原有控制网的基准面,做了高程归化或投影改化的工作。依照施工图设计所采用的坐标基准面具体确认。进而使其归化到城市轨道交通工程线路测区平均高程面上的测距边长度上来。资料收集情况及起算点检核。平面控制网通过软件进行严密平差计算,并编写平差报告。本项目平面控制测量复测的起算点采用天津市测绘院收集的2个二等三角点新马家寺和西泥沽(新)和我院于2009年10月加密的6个平面控制点、G607、G616、G621、G639、G647、SJZ共8个点组成起算点。8个起算点的边长相对精度均小于1/100000,可以作为卫星定位控制网的起算点。平面GPS控制网的观测。按照《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》,本项目平面GPS控制网测量采用8台Trimble5700/5800GPS接收机,按《城市轨道交通工程测量规范》组织进行静态定位测量。由于布设在沿线车站及车辆段附近的GPS控制点成线状分布,为了保证点位精度,采用双参考站或三参考站的作业方式进行布网,这样保证每个点不少于3条基线边进行连接,有利于提高网的整体精度和可靠性。

    控制网的复测

    我国的交通事业空前发展,基础设施投入不断增加。未来的测量技术将有很大的发展空间,测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,将对测量行业起到颠覆性的改革,对影像、图形和数据处理方面将进一步得到改善。通过对天津地铁6号线的实际测量工作,我们总结出地铁线路测量应该注意的问题,那就是要具有高度的责任感和使命感,具备高精度的仪器,拥有专业的测量技术人员,其次要精确探看和科学计算。只有这样,才能保证测量的准确性,保证测量数据的科学性,为日后的施工提供精准的技术数据。

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【关键词】联系测量；陀螺仪、钢丝组合；定向测量

1.工程概况

大连地铁1、2号线线路总长为65.1公里，2号线由东海公园经辛寨子至南关岭，线路长36.5公里，共设车站28座。测量位置位于港湾广场站竖井处。

2、测量依据

1、《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）

2、《大连市地铁工程施工管理办法（试行）》大地发[2010]43号

3、陀螺仪、钢丝定向测量

3.1、起算数据

按《城市轨道交通工程测量规范》要求对港湾广场站竖井近井导线进行测量和计算，数据见表1。

3.2测量人员

为保证测量的同步性和提高测量精度的要求。现场测量工作由两个测量小组共同完成，每个小组分别配备测量工程师1名、测量技师2～3名、测量技工2名。

3.3测量设备

现场测量工作所采用的仪器数量、精度及检定情况如下。

3.4测量、计算

3.4.1、联系三角形测量

3.4.1.1技术要求

联系三角形边长测量，每次独立测量三测回，各测回较差小于1mm，地上与地下丈量的钢丝间距较差小于2mm。角度观测用方向观测法观测六测回，测角中误差小于±2.5″。联系三角形定向推算的地下起始边方位角的测回较差小于12″，方位角平均值中误差小于±8″。

3.4.1.2、联系三角形测量

（1）导线布设

导线布设情况如图1。垂线1、垂线2是通过竖井绞车及导向滑轮悬挂并吊有重锤的高强钢丝，重锤完全浸没在机油里。假设D、A为已知的地面导线点，B、G为待求的井下导线点。

（2）三角形测量

观测e、f、e’、f’角度，观测a、b、c、a’、b’、c’边长。

（3）重复观测

进行联系三角形测量时，为保证精度，要重复3次观测数据。每组只将两垂线位置稍加移动，测量方法完全相同。由各组推算井下同一导线点之坐标和同一导线边之坐标方位角。各组数值互差满足限差规定时，取各组的平均值作为该次测量的最后成果。

3.4.2、陀螺仪定向测量

3.4.2.1、技术要求

陀螺仪的标称精度应小于±20″。隧道内定向边边长应大于60m，视线距隧道边墙的距离应大于0.5m。

测定仪器常数的地面已知边边长宜与地下定向边的平面位置相接近。绝对零位偏移大于0.5格时，应进行零位校正；观测中的测前、测后零位平均值大于0.4格时，应该进行零位改正；测前、测后各测回测定的陀螺经纬仪常数平均值较差不应大于±15″。测回间陀螺方位角较差应小于±20″。

3.4.2.2、陀螺仪测量方法

（1）此次测量首先在地面已知点03G架设陀螺全站仪，测量已知边03G—DGW1的陀螺方位角。陀螺方位角测量采用逆转点法测量，在三天之内共测量两次，每次测三测回，求平均仪器常数。

（2）然后分别在井下的Y4、Y5点架设陀螺全站仪，测量Y4-Y5和Y5-Y4的陀螺方位角，测量并计算仪器常数和井下控制点的子午线收敛角，从而计算出井下Y4-Y5坐标方位角值，为248°05′7.5。

3.4.3、导线测量

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【关键词】 沉降稳定观测

城市轨道交通工程标准高、技术难度大，工后沉降控制严格。在施工期间为监测填筑路堤的安全与稳定，我们于2010年3月至2011年7月对杭州城市轨道交通某路堤段进行了的沉降和稳定观测工作。

一、工程概况

该段路堤长2.016 km，表层为松软砂土，上部为砂质粉土，中部为饱和淤泥质软土，下部为软土层，局部夹有细砂和粗砂透镜体；地下水为第四系孔隙潜水，埋深1.2～1.6米，填土高度从3.5～8.1米。地基分别采用砂垫层、塑料排水板、砂桩、碎石桩、袋装砂井、粉喷桩加固。全段共设置观测断面19处，其中路桥过渡段观测断面6处。

根据现场实际情况，沉降观测采用几何水准观测方法，即在路堤表层中心处埋设沉降板，在路堤顶面距路肩0.5m处埋设钢钎，使用水准仪测量测杆顶部高程，从而求出地表沉降量。稳定观测通过观测地表面位移边桩的水平位移量而获知。

二、沉降与稳定观测等级的确定

本文以观测点沉降量高程中误差和水平位移的点位中误差来确定观测等级。工后沉降量（允许变形量）取路桥过渡段不大于8cm，即m沉允=80。根据《工程测量规范》关于变形测量的精度指标确定的方法（第9.1.4条文说明），则沉降观测点的高程中误差为：

M沉≤1/20*m沉允=1/20*80=4 mm

水平位移只进行施工期间的变形监测，没有允许变形指标。按照设计要求，水平位移量每昼夜不大于0.5cm，即VH≤5mm/昼夜。根据变形观测精度与复测周期及变形速度的关系，得：

设于ti时刻测得观测点坐标为Xi，观测精度为M水。在t=ti+1-ti期间的变形量为X，相应误差可认为是m=√2*M水，则变形发展速度为：

V=t/X

设K为由误差分布类型和置信水平所决定的系数，则只有当X≥Km时才可认为X是路基的变形，反之X＜Km，这很可能是测量误差的反映，不能确认为是路基的变形。若已知变形速度并已确定了复测时间间隔，则观测精度：

M水＜(t*V)/( √2*K)

若每填一层进行一次监测，根据路堤填筑实际情况，一般三天为观测的时间间隔，并取K=1.5 ,水平位移观测点的点位中误差为：

M水≤(t*VH)/( √2*K)=3*5/(√2*1.5)= 2.4 mm

根据沉降和水平位移观测点的误差要求，即M沉≤4.0mm ，M水≤2.4mm，并考虑设计图关于沉降观测采用二等水准测量的要求，综合采用三等精度沉降测量和二等精度水平位移测量。主要技术要求见表一、表二。

表一沉降监测网的主要技术要求

等级 相邻基准点高差中误差（mm） 每站高差中误差（） 往返较差、附合或环线闭合差（）三、监测网的布设及观测路线的确定

根据现场实际情况，选择两条附合水准路线作为沉降监测网。即以勘测设计单位提供的勘测设计水准点基BM03为高程起算点，经过基BM02，附合于基BM01点。其中基BM01、基BM02为新建基准点，其点位采用钢筋砼桩深埋设置。沉降监测网采用国家高程系统。监测网及观测路线见图一。

水平位移监测网以勘测设计导线点A1、A10为起算点，与位于路基两侧的各工作基点相连形成一闭合导线网。A5为新建基准点，其点位采用钢筋砼桩深埋设置。水平位移监测网采用国家大地坐标系统。水平位移监测网及观测路线见图二。

四、沉降与稳定观测的作业方法

1．观测断面的设置

按照设计要求，每100～200m设一观测断面。每个观测断面在线路中心地面设一观测沉降板，预压土卸载后，在路堤顶面距路肩0.5m处各设一个沉降观测桩。在路堤两侧坡脚2m及12m处各设一水平位移边桩，各观测桩及沉降板在同一断面上。路桥过渡段观测断面一个设在距桥台台背中心1.0m处，一个设在过渡段中部。一般断面的布设见图三。

沉降观测基准点、工作基点桩设置于不受填土荷载影响的稳定地基内，采用150号钢筋砼桩，尺寸为1.5m×0.15m×0.15m，埋设于地表以下1.5m，桩顶露出地面不大于0.1m。沉降板由钢筋砼底板、金属测杆和保护套管组成，底板尺寸为50cm×50cm×3cm，测杆为￠40mm钢管，与底板固定在垂直位置上，套管采用高强度PVC管，尺寸以能套进测杆为宜。路堤顶部沉降观测桩采用￠40mm钢钎，长1.0m，采用铁锤打入。

水平位移观测桩采用150号钢筋砼桩，尺寸为1.5m×0.15m×0.15m，桩顶预埋刻有十字形的半圆形不锈钢测头。埋设于地面以下1.4m，桩四周用150号砼浇筑固定。

2.仪器选择及技术要求

沉降监测网测量及校核采用S1型水准仪和因瓦水准尺，严格按照《国家工程测量规范》二等水准测量要求施测，主要技术指标参见表一。沉降观测点高程采用S1型水准仪按二等水准测量施测，观测误差小于1mm。

水平位移监测网及校核采用索佳SET 2010型全站仪按照《国家工程测量规范》二等三角要求观测，主要技术指标参见表二。位移观测点测量采用DJ2＋NS3001型半站仪观测，采用极坐标法进行测量，使用SHARP PC-E500编程计算位移值。位移矢量应分解到线路切线和法线方向上，以法线位移量控制填土速率。

3.观测时间及观测要求

观测严格按照设计和合同文件要求同步进行,施工期间路基每填筑一层进行一次观测,如两次填筑间隔较长时,每3天至少观测一次。路堤经分层填筑达到预压高程后，在预压期前2～3个月内，每5天观测一次，3个月后7～15天观测一次，半年后1个月观测一次，一直观测到预压期末。在观测值变化较大和埴土接近临界高度时应增加观测频率。观测后及时整理绘制“时间-填土高-沉降量”关系曲线。

五、 内业计算与成果整理

1.每次观测结束后，要检查记录计算是否正确，精度是否合格，并进行误差分配。然后将观测值列入观测成果表中，计算出累计沉降量和位移量。并注明观测日期、气象情况和荷重变化情况。

2.绘制时间-填土高-沉降量曲线。时间-填土高-沉降量的关系曲线，系以时间T为横轴，路堤填筑高度H为正纵轴，沉降量S为负纵轴，根据每次观测日期、填土高度和下沉量按比例画出各点，然后将各点连接起来，并在曲线的一端注明观测点号。如DK272+886断面（粉喷桩处理地基）的时间-填土高-沉降量曲线见图四。

3.观测点的变形分析

根据观测成果表和时间-填土高-沉降量曲线，对变形点进行分析，主要考虑：①、相邻两观测周期，相同观测点有无显著变化；②、结合荷载、气象和地质等外界相关因素综合考虑，进行几何和物理分析。

六、结语

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【关键词】地铁屏蔽门；施工测量；放样

0.引言

城市化的高速发展，高科技的不断创新，地铁项目在我国各大城市偏地开花，而对地铁项目的成本、质量和进度控制要求是越来越高，测量在项目施工中的重要性也是越来越重。

1.施工测量依据

（1）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308—1999。

（2）《城市测量规范》CJJ/T8—2011。

（3）《工程测量规范》GB50026—2007。

（4）安装设计图。

（5）国家其他有关技术规范及强制性标准。

2.测量目的

（1）测定轨道中心线、有效站台中心线。

（2）确定测量基准、建立施工测量三维坐标系。

（3）为屏蔽门的设计提供可靠的测量依据。

（4）为屏蔽门的安装提供可靠的施工依据。

3.施工测量流程

测量准备（制定测量方案、测量仪器准备）基标交接确认轨道施工完成底座安装的轴线控制线放样底座安装的工程控制线放样上部组件安装的轴线控制线放样上部组件安装的高程控制线放样端门尺寸测量测量成果报告编写。

4.施工测量内容及方法

4.1安装施工坐标系的测定

屏蔽门安装施工测量示意图

4.1.1 X轴（轨道中心线L4）

以业主提供的轨道测量基标点为依据，利用测量仪器放出轨道设计中心线，以此线作为安装施工坐标系的X轴，记作L4。

4.1.2坐标原点

在测量基标点上架设测量仪器，放出轨道设计中心线与有效站台中心线的交点，以此为安装施工坐标系的原点。

4.1.3 Y轴(有效站台中心线L3)

以轨道设计中心线为依据，在安装施工坐标原点上架设测量仪器，旋转90°放出垂直于轨道设计中心线（X轴）的有效站台中心线，以此线作为安装施工坐标系的Y轴，记作L3。

4.1.4高程原点

以有效站台中心线与轨道垂直相交处的设计顶面，为安装施工的高程原点。

4.2站台板控制线

4.2.1横向控制线

以站台面上的Y轴线（有效站台中心线）作为屏蔽门下部安装时该方向的控制线，分别向站台两端平移并与纵向控制线垂直，如按4560mm平移即为门槛单元控制线，记作L7。

4.2.2纵向控制线

在测量基标点上架设测量仪器，在站台面放出平行于轨道中心线（X轴）2.1m的控制线定位点，一般放设5个点左右，将定位点连接起来并用墨线弹出伸于屏蔽门范围之外，作为下部安装时平行于X轴方向的纵向控制线，记作L1。

4.2.3标高控制线

为了门槛安装施工操作，用水准仪在站台边缘侧面（轨道侧）每隔5m左右，放出距轨道设计顶面850mm的高程控制线定位点，将控制线定位点连接起来并用墨线弹出，作门槛安装施工的高程控制线，记作Z1，此高程控制线与轨道设计顶面平行，并与3‰坡度的站成面平行。

4.3站台顶板控制线

地铁屏蔽门安装顶部控制线测定测量示意图

4.3.1顶板纵向控制线

以控制线L1为基准，在控制线L1上架设激光经纬仪，将控制线L1投影至站台顶板上，并用墨线弹出，以此线作为上部安装纵向控制线，记作L6。

4.3.2顶板横向控制线

以有效站台中心线（Y轴）为基准，在有效站台中心线上架设激光经纬仪，将有效站台中心线投影至站台顶板上，并用墨线弹出，以此线作为上部安装纵向控制线，记作S1。

4.3.3顶板标高控制线

为了上部安装施工操作，用水准仪在站台顶板边缘侧面（轨道侧）每隔5m左右，放出距轨道设计顶面4280mm的高程控制线定位点，将控制线定位点连接起来并用墨线弹出，作上部安装施工的高程控制线，记作Z2，此高程控制线与轨道设计顶面平行，并与3‰坡度的站成面平行。

5.测量记录及数据的整理与编制

（1）现场测量过程的每一步均作详细的记录并画出草图，做为原始资料。

（2）对现场的测量记录进行整理计算归纳总结并形成书面数据。

（3）对既成书面数据进行仔细检查，且经各必需的部门确认无误后方可上报并归档保存。

6.结论

施工测量提供屏蔽门安装时的相对基准，屏蔽门的安装基准是轨道中心线、轨道顶面线和站台中心线，测量时如果没有专门的测量仪器是很难准确测定与它们的相对尺寸，在站台上设置平行轨道中心线和轨道顶面的控制线是解决这一问题的方法。

【参考文献】

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关键词：地铁；SCP网；测量；平差

地铁轨道基础控制网测量技术是基于高铁CPIII测量技术及轨道铺设模式而引入地铁领域的一项先进的测量技术。实践表明，与传统铺轨控制基标测量技术相比，该项新技术能够明显提高轨道的铺设精度及工作效率，保证轨道的高平顺性，在几何线形控制方面能够达到旅客的高舒适度要求。此外，轨道基础控制网使用方便，利于长期保护，可为运营期间轨道维护及结构沉降变形监测提供永久基准。沈阳至铁岭城际铁路工程（起点～辽宁大学段）成功采用了该项技术指导轨道铺设，现已投入试运行。

1 工程概况

沈阳至铁岭城际铁路工程（起点～辽宁大学段）线路起点在沈阳地铁二号线一期起点三台子站站后折返线，之后线路沿黄河北大街、京沈街向北至辽宁大学站，铺轨里程K0+000～K6+714，共设车站4座，全部为地下线，线路全长6.752km。正线最小平曲线半径350m，最大线路坡度30‰。本工程于2013年底与地铁二号线一期工程贯通运营。

2 轨道基础控制网的建立

地铁轨道基础测量控制网分两级布设：第一级为首级控制网（SCPS）；第二级为轨道控制网（SCP网），即在SCPS的基础上加密的测量控制网。

首级控制网直接采用土建工程竣工后移交的隧道内测量控制点（即贯通平差后的施工控制点，点位间距直线段约150米，曲线段不短于60米），以两站一区间为单元联测，平面测量和高程测量分别按一级导线及地铁二等水准技术要求及精度指标施测。各区间联测后精度见表1。

表1 区间联测精度表

次级轨道控制网（SCP网）点位沿线路两侧每隔40米左右布设一对，横向间距不超过结构宽度；根据隧道结构类型及设计图纸，各SCP控制点布设位置高于设计轨道顶面20～30cm、大致等高且确保不影响后续设备安装等相关专业施工。

控制点测量组件由预埋件、平面测量杆、专用平面测量棱镜、高程杆四部分组成，采用精加工原件，由1Cr18Ni9不锈钢材料制作，控制点标志重复安装精度和互换安装精度X、Y、Z三方向分别小于0.4mm、0.4mm、0.2mm。

3 SCP网施测

3.1 平面测量

SCP控制网平面测量使用具有自动观测功能的TCRP1201+全站仪（1″，1mm+2ppm）采用自由测站边角交会法施测，以前后各2对共8个SCP点为测量目标，每站与前一站重叠观测2对SCP点，递进2对SCP点，以保证每个SCP点被测量3次，同时保证观测视距不大于120m，施测过程中每200-400m联测一个SCPS网控制点。如图1所示。

3.2 高程测量

SCP控制点水准测量使用天宝电子水准仪（0.3mm/km）及配套的铟瓦尺，采用闭合环相接的方式按与SCPS网同精度施测。每个闭合环为2对点，连续向前，并搭接上一对点。观测路线如图2所示。

4 SCP网测量数据处理

4.1 平差软件

为保证轨道基础控制网的精度和成果处理质量，数据处理软件全线统一采用经铁道部审核通过的西南交大高铁CPIII软件。

4.2 SCP平面网数据计算与平差

4.2.1 平面测量后先采用独立自由平差，再采用合格的平面起算点进行固定约束平差。

4.2.2 平面测量自由网平差时，按表2的要求对各项技术指标进行统计分析，检核控制网自由网平差的精度。

表2 SCP平面自由网主要技术指标

4.2.3 自由网平差满足要求后，进行平面约束平差，并按表3的要求对各项技术指标进行统计分析，检核控制网约束平差的精度。为保证控制网成果质量，约束平差前对采用的平面起算点进行精度检核，采用检核合格的起算点进行约束平差计算。

表3 SCP平面控制网主要技术指标

4.3 SCP高程网数据计算与平差

精密水准测量SCP控制点高程测量进行严密平差，平差过程中完成各项限差的统计，各项限差要求见表4。

表4 SCP SCP高程控制网测量限差

5 轨道施工测量

在整体道床施工前，先依据轨道基础控制网采用全站仪自由设站法进行道床模板及铺轨基标放样，为轨排初步定位和轨排粗调提供基准，通过钢轨支撑架支撑杆对轨道几何状态进行粗调，在钢筋绑扎和模板安装结束后采用全站仪自由设站配合轨道几何状态测量仪进行轨道精调，轨道精调后采用轨道几何状态测量仪对轨道的平顺度进行检测，在长钢轨应力放散并锁定后，采用全站仪自由设站配合轨道几何状态测量仪进行长轨精调测量。

6 结束语

轨道基础控制网测量技术采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式，有效保证了测量精度的整体统一。SCP轨道控制网的布设无需参考铺轨综合设计图，可在调线调坡前全线一次性布网，较控制基标铺轨法节省了工期，后期技术经济效益显著。但由于设备安装、装修装饰等专业的无法直接利用SCP点指导施工，铺轨期间须保留车站范围内土建工程竣工后移交的测量控制点作为后续工程的测量基准。

参考文献

[1]GB50308-2008.城市轨道交通工程测量规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

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关键词：中压交流电；并网供电技术；城市交通轨道；地铁列车；城市交通 文献标识码：A

中图分类号：U416 文章编号：1009-2374（2017）02-0051-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.02.024

伴随着现代经济的高速发展，城市交通轨道的规模不断扩大，运营系统也在不断成熟，面对着形形的交通方式，地铁已经成为现代人在城市生活中的最佳选择，在现代生活的发展过程中，地铁凭借着运输量大、运输速度快的优势在解决城市用地和交通拥挤等问题上发挥着不可替代的作用。供电系统是地铁工程中最重要的系统之一，它能够有效地为地铁列车和各种辅助设备提供电能，而供电技术作为供电系统的关键，中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用是地铁安全可靠运行的重要保证。

1 中压交流并网供电技术概述

1.1 中压交流并网供电技术的优点

中压交流并网供电技术的优点在于有效地改善了传统的交叉式供电系统结构复杂，设备笨重且数量多，成本高，可靠性低且不易于维护的劣势，其在地铁列车供电系统上的应用能够达到简化电路，易于控制的目的，并且保证地铁列车的安全运行。

1.2 中压交流并网供电技术的控制参数

中压交流并网供电技术的控制参数与地铁供电系统的逆变器输出端有直接关系，通常相关热源会采用测量公用电流和电压的方式对中压交流并网供电技术的控制参数进行测量，这免除了过去传统的对每个电机分别进行速度测量的繁琐的过程，有效地提高了工作效率，保证了工作质量。

2 中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用

中压交流并网供电技术的出现和其在城市交通轨道上的应用，使得城市地铁列车的供电辅助系统更加成熟，在运行过程中也更加安全可靠。现阶段，中压交流并网供电技术已在大中型城市的地铁辅助供电系统上得以应用，相比于传统的交叉式供电结构，中压交流并网供电技术能够更加快速、准确地应对地铁在运行过程中可能出现的各类供电故障情况，为地铁的安全平稳运行提供了安全保障。

2.1 中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用原理

中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用原理在于三点：当地铁列车再生制动时、当地铁列车处于加速状态时、当地铁列车出现惰行状况时。下面对这三种应用原理分别进行介绍。

2.1.1 当地铁列车再生制动时，中压直流电将会发出牵引动作，致使整个电网出现电压升高的状态，这时需要中压交流并网供电技术进行电压平衡工作，其工作路径是利用变换器改变电路模式，使得地铁列车供电系统的超级电容组再生制动能量，达到降低直流并牵引电网电压的目的。

2.1.2 当地铁列车处于加速状态时，与第一种情况恰恰相反的是，中压直流电将会发出牵引动作，致使整个电网出现电压降低的状态，当然此时直流牵引电网电压也将会被拉低，中压交流并网供电技术进行电压平衡工作，其工作路径是用过控制器改变电路模式，使得地铁列车供电系统的储能装置与电网实现导通，这样一来可以达到降低地铁列车供电系统的峰值，由此可以达到节能减排的目的。

2.1.3 当地铁列车出现惰行状况时，地铁列车供电系统的能量存储状态可能会出现与正常运行过程中的差异，这时则需要中压交流并网供电技术进行电容平衡工作，其工作路径是借助控制器对地铁列车供电系统的能量存储状态进行平衡，以达到能量存储平衡的目的。

总之，中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用是为了解决地铁列车运行过程中可能出现的种种问题而存在的。

2.2 中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用系统

2.2.1 地铁列车辅助供电系统概述。

首先，地铁列车的辅助供电系统的基础设备有逆变器，在辅助供电系统不断成熟和发展的过程中，尤其是中压交流并网技术的应用，辅助供电系统越来越精简、越来越实用。

其次，地铁列车根据电压的不同，可分为高压、中压和低压，中压交流并网供电技术在地铁辅助供电系统中的应用电压一般为400/230V，如果地铁列车因某些不可抗力的原因出现供电方面紧急状况时，中压交流并网技术与辅助供电系统最长可紧急供电45分钟。

最后，地铁列车的辅助供电系统主要服务于地铁的车厢内外照明、空调、空压机以及牵引冷却风机等部分，对地铁的整体运行情况有着重要的影响和意义。

2.2.2 地铁列车辅助供电系统结构。传统的地铁列车辅助供电系统结构，多利用交叉式供电方式，其结构具有一定的复杂性和多样性，而新型的地铁类车辅助供电系统则利用了新型的中压交流并网供电技术，其系统具有集中化和精简化的优势（详情可参考图1：地铁列车辅助供电系统结构）。

图1 地铁列车辅助供电系统结构

2.3 中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用模式

就现阶段中压交流并网供电技术的成熟度来说，其在地铁列车的应用可分为电阻耗散型、逆变回馈型以及超级电容储能型三种模式。

2.3.1 电阻耗散型是当前国内外大中型城市地铁列车中常用的中压交流并网供电技术应用模式，其应用原理与地铁列车再生制动时相似，但容易造成能源的不合理利用，对节能环保的现代绿色出行方式造成影响。

2.3.2 逆回馈型应用模式主要是通过大功率电子逆变器进行电压平衡来保证辅助供电系统的正常运作。其优势在于节能环保，完成速度快，对外界温度影响较小，而缺点在于设备损耗大，电路结构复杂，维护费用高，增加地铁运行的整体费用。

2.3.3 超级电容储能型是利用中压交流并网供电技术，并借助控制器对地铁列车供电系统的能量存储状态进行平衡。

3 中压交流并网供电技术在地铁列车上应用的意义

3.1 提高地铁的节能效果

中压交流并网供电技术在地铁列车上的逆变回馈行应用模式对外界环境的温度影响较小，同时能够有效地达到节能减排的效果。之所以能够产生这样的效果是因为中压交流并网供电技术在地铁列车上的逆变回馈行应用过程中能够有效地减少制动电阻因散热而产生的能耗，并减轻地铁列车的重量，从而达到节能减排的明显效果。众所周知，现代社不仅仅是经济发展的社会，是绿色环保的社会，更是资源节约型和环境友好型的社会，中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用不仅符合绿色环保的时代主题，更能够对改善城市环境、提高城市居民生活质量、减缓全球变暖速度起到十分重要的作用。

3.2 增加整体效益

中压交流并网供电技术在地铁列车上超级电容储能型的应用中具有结构简单、效率高等优点，由此可以知道中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用可以有效地增加整体的运营效益。

当地铁列车开始运行时，通过中压交流并网供电技术在地铁列车上超级电容储能型的应用，并利用其平衡电容的功能，避免地铁列车的相关用电设备受到干扰，使地铁列车的整体运行变得既轻松又简单。

3.3 促进城市交通发展

中压交流并网供电技术在地铁列车上应用的最大意义在于促进城市交通的进一步发展，地铁列车在大中型城市的应用为解决城市交通拥挤不堪和城市能源和土地资源匮乏问题提供了新的方向，并促进了城市居民更好地使用高效、便捷、优质的公交出行服务。中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用也将进一步提高地铁列车运行的安全程度，保证乘客的使用安全，提高城市居民日常的机动性，促进城市居民生活节奏的加快，对于提高城市居民的生产积极性和生产力有着巨大的帮助，进而推动现代经济的进一步发展，为我国能够更快更好地迈向现代化社会做出了巨大的贡献。

3.4 环网接线中的应用

通过以上的分析了解到中压交流并网供电技术在地铁列车中的作用，在地铁行业中得到广泛的应用，其中环网接线则主要应用了中压交流并网供电技术，与传统供电技术相比，具有供电可靠性高、安全性高等优势。传统的环网接线方式在供电网络运行的过程中，一旦供电线路出现故障，则需要消耗大量的经济以及花费大量的时间进行维修，而且在维修过程中还需要进行人工倒闸，只有在维修完成之后才能恢复正常供电，总的来说供电稳定性较差。而地铁列车环网接线应用了中压交流并网供电技术，有两个独立的平行电源，一旦一个电源出现问题，另一个电源会正常供电，并不会影响环网的正常运行。在维修过程中，主要将故障区域隔离，再对其进行维修，保证非故障区域正常供电，进而保证环网运行的可靠性。环网主要利用合并开关的方式对线路进行控制，提高环网控制的可靠性，弥补了传统供电系统的弊端。

3.5 地铁中压交流环网系统的应用

环网系统是保证地铁列车正常运用的关键，随着人们对地铁交通的重视，对地铁列车运营的安全性也越来越重视，在科学技术飞速发展下，地铁列车环网系统也在不断改进和创新，将中压交流并网供电技术应用供电网络设计中，主要需要做到以下三点：

3.5.1 供电线路的容量应留有一定的容量空间，避免负荷过高或用电量增加而影响到供电系统的稳定性。

3.5.2 应保证线路连接简单，保证系统运行的经济性、灵活性以及可靠性，同时更便于后期的维修维护工作。

3.5.3 由于地铁交通的发展极为迅速，环网系统的用电量也在不断增加，因此为了满足地铁未来的发展趋势，在环网系统设计中应留有备用线路。另外，中压交流并网供电技术的应用，应保证环网设计按照最高标准设计，一旦某一条线路发生故障，备用线路承载最大负荷时，需要保证供电系统能够正常工作，这样才能保证地铁列车运行的安全性、可靠性。

4 结语

中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用对城市交通国道发展的意义和作用，城市交通轨道发展到今天经历了十分复杂和漫长的过程，每一个细节、每一个过程都需要相关人员悉心钻研和拿捏。现阶段，中压交流并网供电技术在地铁列车上的应用还在不断优化和不断进步，传统交叉式供电结构与新型中压交流并网供电技术的融合和发展也在不断推进当中，同时这也将是现代供电技术发展的重要方向，有理由相信，现代供电技术将会有更加广阔的未来，而城市交通的发展也将有着更加美好的明天。

参考文献

[1] 地铁设计规范（GB 50157-2003）[S].

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关键词：高铁；监测；方案设计；实施要点

Ming dig pit across the operating high-speed rail security protection monitoring design

Zhu Mao-guo，He Xiao-hui

（China RailWay Tunnel Survey & Design Institute Co.，Ltd. TianJin 300133）

Abstract： With Harbin High-speed Rail near subway foundation pit construction influence produced by the deformation analysis to predict the premise， in combination with the practical situation of the field construction to carry out high-speed protection monitoring scheme design， at the same time， puts forward several monitoring points， hope to provide reference for similar engineering monitoring.

Keywords： High-speed rail； Monitoring； Monitoring design； The point of implementation

引言

明挖基坑施工的开挖过程会引起基坑围护结构侧向位移形变和坑底隆起回弹，扰动周边土体从而改变周边土体初始应力状态，对周边环境产生一定的形变影响，而高铁路基及线路设备变形控制标准极其严格，变形超标且处理不当可能影响铁路的运营，甚至严重的安全事故，所以，临近高铁的基坑施工全程必须对既有高铁路基及线路开展严格的监控测量，掌握既有线路变形程度及发展趋势。

1.工程概况

某合同段地铁区间设计采用明挖基坑施工型式，设计总长377.1m、相对标高-22.61m～-16.7m，与已投入试运营的哈大高铁线路垂直交叉，高铁路基顶面相对标高约-1.89m，正线线间距5m，路基顶部宽度12m，路基边坡坡度为1：1.5，由于封闭式运营，因此路基外侧设有栅栏。

地铁穿越高铁线路施工过程采用先放坡至地铁区间顶标高位置，而后灌注桩和内支撑联合支护型式，为保证哈大高铁正常运营不受影响，正线开挖期间高铁采用过渡便线方案，同时，地铁区间分A、B、C和D四个区段依次施作：先期施工A区82m范围，而后高铁转线至过渡便线，施工B区81m范围和C区129m范围，最后高铁转线至正线，施工D区85m范围。详见图1：

图1 地铁区间施工分区示意图

2.形变分析预测及监测控制

为确保高铁长期安全运营，必须厘清地铁基坑施工对哈大高铁的形变影响及监测控制重点，继而实施监测方案设计。

2.1地铁项目开始之前，高铁正处于建设期，其正线的沉降基本稳定，但过渡便线的施工工期很短，在列车动荷载及路基本体的静载作用下路基自身可能存在蠕变趋势，参见图2。图中可以看出路基本体会发生沉降的同时路基坡脚会发生外倾，而在过渡便线侧旁又要开挖地铁B区及C区，两者的变形趋势一致，形变叠加。

图2 过渡便线蠕变趋势示意图

因此在本阶段必须加强过渡便线监测及数据分析工作，厘清形变发生的主要因素和次要因素，为判别引发形变的责任方提供科学依据。建立畅通信息渠道把施工引起的一系列动态变化信息第一时间反馈到施工现场，使现场及时调整施工参数，优化改进施工方法，以避免危及铁路行车运营安全的事故发生。

2.2地铁基坑开挖采用2级放坡开挖，场地内正线的填筑复原范围长达66m，B区及C区施工后期，高铁正线的复原性施工开始，考虑此段路基属于高铁今后的永久构筑物，因此相关部门应严格把控地基填筑质量，同时依据路基监测形变速率来确定是否满足转线并运营的条件。

2.3在高铁转到正线后，考虑正线的填筑受工期所限，填筑速度较快，易造成新填筑的地基与两侧的高铁原地基土质密实度和土体结构不同，两者的固结度也不完全相同，列车的动应力作用等同于“打夯”施工，将进一步“夯实”回填土部分，从而使新填筑路基呈现沉降槽，参见图3。同时，考虑地铁区间两侧属混凝土结构与回填土的软硬交接处，若处理不好极易引发路基不均匀沉降，导致高速列车出现“跳车”现象。因此在转线后应加强地铁区间施工影响范围内，尤其是回填土范围内的路基变形监测，来判断前期施工质量，同时预测满足高速列车正常开行的时间。

图3 隧道顶部不均匀沉降示意图

3.监测方案设计

为保证哈大高铁结构自身安全及运营安全，地铁施工全程应开展高铁结构多方位保护性监测，实现多道防线，层层设防。

第一道防线：由于地铁区间隧道明挖基坑上部采用放坡开挖，因此掌握上部基坑外侧土体稳定情况十分关键，必须在高铁周边布置土体深层位移观测装置，及时预测土体的变形情况。

第二道防线：由于高铁全线处于全封闭试运营状态，监测人员只能在“天窗期”进入相关区域内工作，根据设计部门技术文件，本次监测不以直接监测轨道形变为主，而以路基边坡的竖向和水平变形来间接反映轨道形变，进而预测高铁线路所受影响。具体监测设计如下：

3.1监测范围

根据设计部门技术文件，本工程以地铁区间结构边缘线为界，沿高铁线路方向两端各取85m，即有效长度170m作为监测范围。

3.2监测服务阶段及监测项目

根据高铁两次变线的实际进展，拟将本工程的监测服务工作划分为四个阶段：

1）地铁A区施工阶段

高铁正线已处于试运营阶段，路基填筑时间较长，判定路基基本稳定，因此本阶段以观测基坑开挖导致的线路形变为主，具体如下：

土体深层位移监测：高铁线路与基坑之间直接影响范围内布设5处，两端各延长15m布设1处，共计7处，孔深不低于23.35m，距离基坑30m，尽可能涵盖所有的潜在土体滑裂面。

路基沉降监测：在临近地铁区间施工侧高铁路堤边坡坡脚处布设13处沉降测点，遵循近密远疏的布点原则。

路基水平位移监测：临近路基沉降监测点布设固定的配套莱卡专用棱镜，加设保护盖，测点共计13处。

2）转过渡便线后地铁B区及C区施工阶段

由于过渡便线施工时间较短，路基本体的工后沉降尚未稳定，因此本阶段监测工作的重点是厘清过渡便线未受施工干扰段的路基形变及受基坑开挖影响段的路基形变，便于对比分析地铁施工段线路变形的成因及构成比例，具体如下：

土体深层位移监测：在高铁过渡便线两侧布设，埋点位置参照第一阶段，测点共计14处。

路基沉降监测：在高铁过渡便线两侧布设，埋点位置参照第一阶段，为厘清填筑质量诱发沉降与基坑开挖诱发沉降之间的关系，在影响范围之外两侧各布置3个沉降监测点，测点共计38处。

路基水平位移监测：在高铁过渡便线两侧布设，埋点位置临近路基沉降测点，为厘清填筑质量诱发位移与基坑开挖诱发位移之间的关系，在影响范围之外两侧各布置3个位移监测点，测点共计38处。

3）地铁B区及C区施工后期高铁正线填筑复原阶段

本阶段应以监测正线填筑时期的路基本体及地基的形变为主，旨在评估达到二次转线并开行列车的时机，同时判断路基填筑复原质量，具体如下：

路基沉降监测：在路基中央布设深层沉降标，以监测路基沉降情况，测点共计13处，遵循近密远疏的布点原则。

回填土沉降监测：在路基中央及两边各布设一组沉降板，以监测回填土部分的沉降情况，埋点位置与路基沉降标同断面，共计39处。

坡脚沉降监测：在高铁正线两侧布设，与路基沉降点同断面，共计26处。

坡脚水平位移监测：临近坡脚沉降监测点布设固定的配套莱卡专用棱镜，共计26处。

4）高铁二次转线后正线监测阶段

本阶段监测重点关注运营状态下填土段在列车动应力作用下沉降和侧向变形。

由于列车运营，路基面上测点无法监测，仅对坡脚处即有沉降及水平位移测点实施监测。

3.3监测频率

监测频率遵循设计文件要求，正常频率如下表：

表1 监控量测频率统计表

观测阶段 观测频次 备 注

安全巡视 现场监测同步进行

基坑开挖及底板浇筑后阶段 h≤5m 1次/2d 开挖期间

h代表开挖深度

5m

h>10m 2次/d

≤7t 2次/d 底板浇筑时间

t代表天数

7t～14t 1次/d

14t～28t 1次/2d

>28t 1次/3d

填筑或堆载阶段 监测正常情况 1次/天

监测数据突变 2～3次/天

两次填筑间隔时间较长 1次/3天

堆载预压或

路基施工完毕 第1个月 1次/3天

第2 、3 个月 1次/周

3 个月以后 1次/月

6 个月以后 1次/2周

轨道铺设后 第1个月 1次/2周

第2、3个月 1次/月

3～12个月 1次/3月

对沉降或位移变化异常的特殊工况要适当加密观测次数，具体监测频率根据现场具体情况或专题会议及时调整，并第一时间电话通知相关各方，随后报送书面成果资料。

3.4监测安全控制标准

参考《上海铁路局京沪高铁无砟轨道线路维修管理办法（暂行）》（高工函[2011]118号）及类似工程监测经验，拟定线路沉隆预警值为±1.0mm/d，报警值为±2.0mm/d，施工期高铁线路24m范围内高低与水平累积变形量以5mm为安全控制标准。

路基沉降和土体侧向监测报警值见下表。

表2 路基和土体变形监测报警值

序号 监测项目 速 率

控制值 变形允许控制值

1 路基沉降

及侧向变形 3mm/天 +5/-5mm

2 土体侧向变形 3mm/天 +10mm/-10mm

3.5监测数据管理及信息反馈

全部监测数据均由计算机管理，数据及时整理分析，综合判断监测对象的安全稳定状态，并绘制位移随时间或空间的变化曲线图。在取得某点充足的数据后，根据散点图的数据分布

情况，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能的变形趋势和最终变形量。

4.监测实施要点

4.1布点要点

1）监测基准点必须稳固可靠、视野开阔、通视较好，数量不少于3个，便于相互校核，为提高监测精度，采用强制对中装置；

2）考虑东北冬季冻胀影响，监测点埋深不应小于1.5m，尽量减弱土体冻胀对监测点位的形变影响，水平观测点位采用强制对中装置；

3）布点过程做好监测点位保护措施，点位信息及时标识、标记。

4.2观测要点

1）监测点位初始值必须于降水或开挖前全部取得，独立测量三次取平均值；

2）现场安全巡视内容不仅包括高铁坡脚、路基、线路及周边地表，同时还应密切关注基坑开挖支护安全状态，尽可能掌握基坑支护结构监控量测数据；

3）本工程施工处于秋冬季节，早晚温差较大，现场监测尽量在每天相同时刻实施，并进行温度、气压改正；

4）高铁处于试运营阶段，进入防护区时间受到严格控制，每次监测必须与养护人员保持联系，遵照对方的指令行动；

5）高铁线路本身沉降和开挖诱发的沉降需要辨别清楚，条件允许时于临近区段布设一处新的试验段，以观测在无基坑施工影响的轨道及路基形变，同时进行科学的分析。

4.3数据分析与信息反馈要点

1）高铁监测数据必须结合现场安全巡视情况分析，如有条件还应结合基坑支护结构安全状态数据；

2）监测安全控制标准应以变形速率与累积变形量“双控”指标衡量，及时预测变形发展趋势及安全状态；

3）监测信息特别注重“时效性”，应尽快将监测信息反馈到相关部门，为管理者决策提供数据依据。

5.结束语

哈大高程保护性监测方案体现了方案设计的全面性、合理性、可行性和科学性的指导思想，为现场监测充当工程安全的透视眼，实现工程信息化施工和动态管理提供了作业指导依据。

参考文献

[1] 秦长利主编.城市轨道交通工程测量[M].中国建筑工业出版社，2008：236-259、271-275.