2青岛地铁1号线长距离过海隧道高精度贯通测量.pdf

2020-J-2 青岛地铁 1 号线长距离过海隧道高精度贯通测量 作为国内迄今为止最长、最深的海底地铁隧道，青岛地铁 1 号线 过海段全长 8.1km，其中海底段 3.49km，最大海底深度 88m。在海 上无法建造竖井或斜井，长距离跨海地铁隧道的空间基准和方向只能 通过在过海隧道区间的两侧做联系测量进行传导。由于距离较长，随 着测量距离的深入，测量的误差会逐渐累积，如果不加以修正，这将 会对隧道的贯通产生不利的影响；本工程属于典型的短边控制长边， 同时，单向贯通距离长，测量误差累积大，贯通精度控制难度大。该 项目产值 350 余万，对过海隧道后续施工产生了不可估量的经济效 益和社会效益。 为保证过海隧道的精准贯通，本工程采用了多项新技术、新方法， 主要的技术措施： 1、地上三维空间基准的平面以 CORS 作为起算，高程以已知高 等级水准点作为起算，由此得到的过海段隧道地上空间基准是与区域 空间基准相统一，极大地方便了相关的规划、设计以及施工等工作。 对地铁地上空间基准的分级布设方案进行探索，对获得的 GNSS 数 据进行 GNSS 静态控制网分别定权融合平差优化算法的研究，并结 合大气折射、对流层和电离层模型进行时域和空域变化分析，以此来 提高地上平面空间基准的精度。 2、施工开挖前进行过海隧道贯通精度估计，顾及地面控制测量、 联系测量和地下控制测量的综合影响，对影响贯通的各项因子进行分 类定权，通过误差传播分析，在满足规范要求的贯通精度下，分析各 类影响因子的最大允许测量误差。针对不同影响因子，采取必要的控 制措施减少误差积累，确立了平面采用 TS50 一级全站仪观测 6 个测 回，高程采用天宝 DINI03 电子全站仪往返测的技术思路，在观测过 程中严格按照规范要求进行，减少误差积累。导线网布设时综合考虑 了各种因素，使得线路设计最优化，导线网主要布设成附合网和结点 网的形式，以卫星定位控制网作为起算点。为了使得全线导线网精度 统一，将全线导线网进行整体平差。将所有起算点数据、观测数据一 次性录入平差软件进行解算。 3、联系测量是过海段地下空间基准建立的重要步骤，对于平面空 间基准，通过使用导线测量方法（适用于斜井）、一井定向及两井定 向（适用于竖井）等方法将地上平面空间基准引测到地下；对于高程 基准，采用几何水准测量方法（适用于斜井）、悬挂钢尺测量法（适 用于竖井）等方法将高程基准引测到地下；以此建立长距离跨海地铁 隧道地下三维空间基准。对联系测量的外业观测方案以及数据的处理 算法进行进一步的研究，提高联系测量的精度，保证地下空间基准起 算数据的正确性。 4、采用双导线进行方向传递的方法具有较高的稳定性和较高的精 度，但是随着测量距离的深入，方向传递的误差也会逐渐累积。当距 离足够长时，由于线路间没有已知点可供联测，这将有可能会对隧道 的贯通产生不利的影响。为了能够减小定向误差累积造成的影响，提 出使用加测陀螺定向边的方法，加测陀螺定向边的方法能够提高长距 离跨海地铁隧道空间基准的精度以及定向精度。使用陀螺全站仪分别 使用中天法、逆转点法等方法进行寻北定向，对不同方法的测量结果 和精度进行对比分析，对陀螺全站仪数据处理的过程进行优化，通过 各种措施来提高定向测量的精度以及长距离跨海地铁隧道空间基准 的精度。 青岛地铁 1 号线过海隧道于 2018 年 11 月顺利贯通，通过贯通测 量及平差计算，过海段平面贯通误差 4.2mm、高程贯通误差 9.1mm， 远低于规范限差要求，贯通精度极好。高精度的贯通测量成果为后续 工序奠定了良好基础，现阶段过海隧道已完成轨道铺设工作，各项精 度指标良好，设备安装工作正有条不紊的运行中，为地铁车辆快速平 稳行驶提供了必要条件，为青岛地铁后续过海隧道的建设提供了技术 解决方案。