1、城市軌道交通軌道工程測量技術總結公司自 2000 年首次進入城市軌道交通軌道工程以來，先后承建了廣州地鐵二號線、廣州地鐵三號線、 廣州城市軌道交通四號線及其南延線等四個新建軌道工程項目。 測量技術作為工程施工最重要的基礎技術，伴隨公司城市軌道交通工程市場的不斷開拓而日益更新。七年時間， 公司實現低精度儀器、 中等精度儀器到高精度全自動儀器的飛躍， 大大提升了公司測量硬件設備的競爭力； 廣州地鐵項目部為公司培養大批技術過硬的測量人員， 大大增強了公司測量技術員的綜合能力； 測量隊成功建立了適合類似于地鐵軌道工程的精密線路工程測量理論，并實現內業資料電算化模式，大大提高了測量工作效率。七年時間，

2、測量隊曾經歷過因測量技術不超前而影響軌道鋪設的痛楚；位解決技術難題后的喜悅；曾感觸過誓保四號線按期通車的緊迫。曾體驗過幫助兄弟單由此可看出： 在高精度的軌道工程中， 測量技術以其精確性、 超前性在基礎工程技術中表現尤為突出。在廣州城市軌道交通三、四號線軌道工程中，廣州地鐵項目部首次成立了測量隊，為公司培養了一支有理論、重實踐，代表公司先進測繪技術的測量隊伍。本著“ 知識性、 實用性 ”的原則，現將城市軌道交通軌道工程測量技術總結如下， 旨在為公司城市軌道交通軌道工程技術盡微薄之力。2007年 3月 31日1、城市軌道交通軌道工程測量概述近年來，我國迅速發展的地鐵、輕軌等城市軌道交通，對列車安全

3、行駛、乘客旅途舒適性的要求越來越高。 由于城市軌道交通的軌道結構采用混凝土整體道床，軌道工程一次定位， 幾乎不能再調整； 而鋪軌基標是高標準軌道混凝土整體道床的軌道鋪設控制點，故高精度滿足鋪軌要求的測量工作， 重點是用鋪軌基標來保證軌道的設計位置和線路參數，同時也保證行車隧道的限界要求。 這就對鋪軌精度提出了更嚴格要求，因此精確測設鋪軌基標是保證地鐵軌道高精度施工的重要環節。何謂鋪軌基標？ 鋪軌基標是高標準軌道整體道床的軌道鋪設控制點，它是具有精確平面坐標和高程的標志； 按精度等級可劃分為控制基標和加密基標；鋪軌基標埋設位置有兩種， 即位于線路中線或線路中線的一側。圖一為： 利用直角道尺（精度

4、）通過沿線布設的鋪軌基標精確確定一股鋼軌的位置和標高。（圖一）（圖二）軌道工程測量的實質？ 軌道工程測量的主要工作是鋪軌基標測量。 其實質是按照設計線路和鋪軌綜合設計圖的要求， 以一定的間隔， 在線路中線或其一側測設具有精確平面坐標和高程的標志，作為鋪軌的平面和高程依據。見圖二。在廣州市城市軌道交通軌道工程建設中， 我們總結如下 城市軌道交通軌道工程測量作業流程圖：城市軌道交通軌道工程測量作業流程圖從城市軌道交通軌道工程測量作業流程圖 中，我們可以看出軌道工程測量主要包括：施工控制點復測（四等平面控制、二等高程控制）、控制基標測設（三維放樣、歸化改正滿足規范要求精度）、加密基標測設（三維放樣、

5、復測滿足規范要求精度）、竣工測量、其他測量工作等。2 鋪軌基標測量作業程序施工控制點的交接和復測軌道專業施工所需的中線方向、 里程、高程等均是由地面精密控制點引入， 為保證鋪軌精度，要求鋪軌前應全面的對其檢測， 通過貫通測量后， 對施工控制點進行統一的調整和平差后再設置基標，以保證基標的精度。鋪軌基標的測設依據為業主測量隊提供的施工控制點。 施工單位進場后， 在駐地監理工程師的主持下由施工單位測量隊、 業主專業測量隊、 業主代表四方進行交接樁， 各方人員持交樁表逐樁核對、交接確認。現場控制點移交時應注意點位標識是否清晰、點位是否牢固， 并應與移交資料相符。 現場點位不清晰、 不牢固或與資料不符

6、時應在移交紀要上注明； 遺失的樁位堅持補樁，無樁名視為廢樁；資料與現場不符的應予以定正。點位移交完畢后參加移交的四方代表現場簽署交接樁文件紀要。控制點的交接樁記錄保存兩份原件用作竣工文件使用。 而后施工單位測量隊使用經過有關部門檢測合格的全站儀和精密水準儀，對交接的施工控制點進行復核聯測。【經驗交流】 復測前根據業主測量隊所給提交點位資料計算相鄰施工控制點間的轉折角、邊長、高差，通過現場對轉折角、邊長、高差進行實測，當實測值與計算值相差較大時即可重新復測檢查并查明原因。現場實測完畢后， 進行施工控制點坐標和高程的計算。 一般來說， 以業主測量隊所提供點位資料的前兩個施工控制點和最后兩個施工控制

7、點作為已知點進行嚴密平差計算（平面和高程）。如若平差結果滿足駐地監理工程師要求的精度， 即可整理施工控制點成果表并利用該點測設鋪軌控制基標，否則應及時上報駐地監理工程師和業主測量隊，請求進行統一調整。復核聯測應滿足以下要求：平面：1）角度按 DJ1 全站儀左、 右角 4 測回觀測， 在總測回數中應以奇數測回和偶數測回( 各為總測回數的一半 ) 分別觀測導線前進方向的左角和右角。左角和右角分別取中數之和與360 度之差（測站圓周角閉合差）不應超過± 5。方向觀測法的各項限差（）儀器型號光學測微器兩次重合半測回歸零差一測回內2C 較差同一方向值各測回較讀數差差DJ11696DJ23813

8、92）導線測角中誤差不大于，方位角閉合差不大于±5n（n 為測站數），全長相對閉合差 1/35000 。3）邊長按一級測距儀往返測量各一次，測回總數為4 測回。一測回指照準目標一次應讀數三次，三次讀數的較差應小于 5mm。邊長測量應考慮儀器加、乘常數改正和氣象（溫度、氣壓）改正。4) 平面控制網通過軟件進行嚴密平差計算， 并編寫平差報告。 內業計算最后成果的取值精確至。高程：1) 采用二等水準測量作為高程控制；2) 按與已知點聯測、 附合或環線往返各測一次， 往返較差、 附合或環線閉合差不大于± 8L （L 為水準路線長度）；3) 水準網通過軟件進行嚴密平差計算，并編寫平差

9、報告。內業計算最后成果的取值精確至。水準觀測的主要技術要求（ m）項目標尺類儀器型視線長度前后視距任一測站上前后視視線高度等級型號差距累積差二等因瓦DS150水準測量的測站觀測限差（mm）項目上下絲讀數平均值與中絲讀數的差基輔分劃或黑紅面讀基輔分劃、 黑紅面或兩次檢測間歇點高差等級數的差高差的差的差5mm刻劃標尺 10mm刻劃標尺二等復測情況及處理措施報告經駐地監理工程師審核批準，于接樁后15 天內上報業主審定。鋪軌基標測量限差要求控制基標根據地下鐵道、輕軌交通工程測量規范要求：控制基標在直線線路每120m設置一個，曲線線路除曲線元素點設置控制基標外，應每60m設置一個控制基標。控制基標埋設完

10、成后，對其進行檢查，檢測內容、方法與各項限差應滿足下列要求：檢測控制基標間夾角時，其左、右角各測兩測回，距離往返觀測各兩測回；直線段控制基標間的夾角與180 度較差應小于8，實測距離與設計距離較差應小于10mm；曲線段控制基標間夾角與設計值較差計算出的線路橫向偏差應小于 2mm，弦長測量值與設計值較差應小于 5mm；在施工控制水準點間， 應布設附合水準路線測定每個控制基標的高程， 其實測值與設計值較差應小于 2mm；經檢測控制基標滿足各項限差要求后，應進行永久固定。加密基標根據地下鐵道、 輕軌交通工程測量規范要求：直線上 6m，曲線上 5m測設一個加密基標；埋設方法與控制基標相同。單開道岔鋪設

11、地段，在直股外側一定距離位置按 5m間距設置加密基標；交叉渡線鋪設地段，還應在菱形渡線上的兩個銳角及鈍角上設置加密基標。加密基標平面位置和高程測定的限差應符合下列要求：1）直線加密基標縱向： 6m±5mm；橫向：加密基標偏離兩控制基標間的方向線不大于2mm；相鄰加密基標實測高差與設計高差較差不大于計高程較差不大于 2mm。1mm，每個加密基標的實測高程與設2）曲線加密基標加密基標間縱向距離允許誤差為±5mm；加密基標相對于控制基標的橫向偏距不大于2mm；相鄰加密基標實測高差與設計高差較差不大于 1mm，每個加密基標的實測高程與設計高程較差不大于 2mm。道岔鋪軌基標在地下鐵

12、道、輕軌交通工程測量規范中，將道岔鋪軌基標單獨分類說明；那么實際施工中，道岔鋪軌基標是控制基標，還是加密基標？規范并未具體規定。【經驗交流】我個人認為，道岔基標最好作為加密基標進行測設，原因有二：（1）道岔位于直線線路，而控制基標在直線線路是每120m設置一個； 如若將岔前點和岔后點或將岔心點也設置為控制基標，那么120m線路內會多兩個或一個控制基標，導致兩兩控制基標間距離太短。從測量技術角度分析，短邊對測角精度的影響較大，這不利于道岔在120m線路范圍內的直順。反之，將道岔基標作為加密基標測設，即可用間距為120m的兩個控制基標進行測設；這不但滿足道岔定位的精度，也滿足道岔與線路的直順。（2

13、）規范中，明確“道岔鋪軌基標測設方法，可按鋪軌基標坐標直接測設，也可先測定岔心和直股與曲股線路方向， 然后利用道岔線路中線點測設基標”； 同時規范明確了“利用線路中線點測設道岔鋪軌基標時， 其測定限差應滿足的要求”。 由此，可以看出：道岔鋪軌基標的測設方法有兩種，前者“按坐標直接測設”，即按加密基標測設；后者“根據岔心和直股與曲股線路方向測設”， 即將岔前點和岔后點或將岔心點當作道岔的“軸線點”，然后控制道岔其他基標的測設，但也未明確“軸線點”一定是“控制基標”。鋪軌基標測設的內外業工作內業計算對于高精度的鋪軌基標測設來說，其精度除了受到所選放樣方法和已知點精度影響外，還與鋪軌基標坐標、 高程

14、的計算精確程度有很大關系。坐標計算通常是在局部坐標系下通過截取坐標級數展開式的有限項求得，這不可避免地影響坐標的精確程度。鋪軌基標測設數量大、精度高、報檢資料多、 時間緊，故鋪軌基標坐標及高程計算是測量內業的重點工作。 為滿足實際生產需要，廣州地鐵項目部已完成鋪軌基標測量內業軟件的開發；該軟件采用統一坐標系下不受線性限制的復合辛普森公式作為計算鋪軌基標坐標的數學模型，在設有豎曲線地段采用不受坡度和半徑大小影響的嚴密公式作為計算豎曲線高程的數學模型； 并融數據計算、報表生成、數據傳輸和數據管理于一體，輕松實現測量內業工作程序化操作。 其計算結果以 Exlce 表格形式保存， 并自動生成符合業主要

15、求的報表，直接打印即可提交資料； 其計算數據還可通過數據線或數據卡批量輸入全站儀，外業即可利用儀器存儲的數據進行作業，避免大量數據手工輸入帶來的人為錯誤，大大提高外業效率。鋪軌基標測設的基本原則由于軌道專業施工時， 車站控制點一般從地面直接投測，精度比較高， 加之車站線路一般為直線， 線路與站臺間距限差要求很嚴，不宜在車站進行線路調整。因此在基標測設中， 堅持“車站不動，調整區間”的原則，以“兩站一區間”為鋪軌單位，進行鋪軌基標測設。控制基標的測設由于城市軌道交通是以車站和區間分段施工，所以測量控制基標也是分段分批測放的。鋪軌控制基標的測設是以“兩站一區間”為測設單位，主要采用全站儀坐標放樣法

16、。 控制基標的測設精度直接影響加密基標的測設精度，故放樣控制基標應注意：每放樣一個控制基標， 必須進行方向歸零檢核，歸零誤差應在限差之內，否則重新放樣。鋪軌控制基標的測設包括三個步驟:初步測設：根據鋪軌基標坐標資料，采用全站儀坐標放樣法測設至地面，并初步固定。串線測量： 控制基標埋設完成后， 應對“測設單位”的控制基標進行串線測量， 主要檢測控制基標間角度、 邊長、高差等幾何關系是否滿足規范要求。當控制基標間幾何關系超限，并與線路存在較大偏差時應進行調線測量。歸化改正：調線前，先計算控制基標間夾角實測值與理論值較差，根據 和控制基標間距計算出控制基標在垂直于線路方向的改正值 s，然后在現場對

17、s 較差超過規范時所涉及的控制基標進行歸化改正。 歸化改正時要照顧到相鄰基標改正值的相互影響， 往往僅改正一個點就可使相鄰點幾何關系滿足要求。 鋪軌控制基標的高程則利用施工控制水準點測定，其觀測方法和限差按二等水準測量的主要技術要求施測。【經驗交流】由于一條線路將埋設大量的鋪軌基標， 因此測設鋪軌基標時必須采用分段控制， 中間加密的方法， 即先測設控制基標， 然后在控制基標間測設加密基標。 這樣每一個鋪軌基標的精度才能達到規范要求。由此， 我們可以看出： 軌道工程測量精度最高、 難度最大的工作就是控制基標的測設，而控制基標的測設關鍵是歸化改正。控制基標“歸化改正”往往需反復進行多次，如若控制基

18、標高程及其之間的角度與邊長不能滿足限差要求時，則重新進行“歸化改正”， 直至滿足要求為止。 通常，初次進入城市軌道施工的單位， 都會出現因測量技術無法快速解決控制基標精度而導致軌道鋪設嚴重窩工的情況，比如： 廣州地鐵二號線時，我們項目部在公- 紀區間因控制基標測設未能按時測量合格，導致該區間鋪軌受影響； 廣州地鐵三號線時， 中鐵一局客 - 大區間控制基標歸化改正 15 天未達到規范要求的精度，導致嚴重窩工。通常我們采用的歸化改正方法有兩種：（ 1）坐標法：根據調線測量平差結果，計算各控制基標改正數，分別改正。（ 2）角度距離法：根據控制基標串測導線的角度、距離偏差，沿線路垂直方向調整控制基標點

19、位，使相鄰控制基標的夾角滿足限差要求。通過廣州城市軌道交通四號線的實踐、分析和總結， 我們對以上兩種歸化改正方法進行闡述。A、坐標法：坐標法能嚴格將點位改正到理論位置，該法利用控制基標“雙重屬性”的特性進行強制性歸化改正。 控制基標是首先是“測設點”， 通過內業設計和計算可獲得“設計坐標”；其次是“導線點”， 控制基標初步測設后， 對“測設單位”的控制基標進行串線測量，記錄控制基標間角度、 邊長，使其與施工控制點聯測形成附合導線， 通過嚴密平差計算可獲得控制基標“實測坐標”。（ 1）普通坐標法：無需歸化改正計算模型，只需簡單利用控制基標“實測坐標”與“設計坐標”差值（ Vx，Vy）進行點位改正

20、，屬于強制性歸化改正。但這種方法，實地操作相當困難，僅僅是停留在理論上，一般不被采用。（ 2）圖形坐標法：無需歸化改正計算模型，只需簡單利用控制基標“實測坐標”與“設計坐標”的比例圖形進行點位改正， 屬于強制性歸化改正。 該方法簡單易懂， 但實地操作不方便，建議實踐經驗不足的測量工作者采用。圖中 Pj-1 、 Pj 、 Pj+1 將其延長至圖紙邊緣。是實測點位，P 是設計點位。先畫然后以較小的比例尺畫出Pj->Pj-1PjP ，使其圖紙比例尺是 1： 1，并和 Pj->Pj+1 的方向線。 再畫指北線 N 供防止錯誤用。帶著這些圖紙去現場。借助小針將圖紙的 Pj 點放在實地的控制基

21、標點上，旋轉圖紙以兩條方向線定向圖紙。 然后沿 PjP 方向用鋼板尺丈量距離， 得 P 的點位。 我認為如果細心操作歸化的精度可接近。此方法得到北京城建勘測設計研究院的教授級高工秦長利和上海同濟大學測量教授陳龍飛的認同。（ 3）改進型坐標法：回歸控制基標點位與線路中線關系，尋求簡潔計算方法，獲取點位縱橫向改正值（ VL，VD）。該方法使現場歸化改正形象直觀，簡單易行，在工程中得到普遍應用。通過設計圖提供的線路中線要素資料，根據施工要求設計控制基標里程和邊距，即可計算出控制基標的設計坐標，這是內業計算的一部分工作 （已實現計算程序化），可稱之為“坐標正算”；反之，根據控制基標“實測坐標”也可反算

22、出該坐標相對于線路中線的里程和邊距，可稱之為“坐標反算”。將控制基標“實測坐標”轉換為以“里程和邊距”的表現形式， 就很容易計算設計邊距與實測邊距的差值、 設計里程與實測理論的差值， 這些差值即時控制基標歸化改正的數據。 實際作業中，合理忽略里程偏差，重點考慮邊距（橫向）偏差，因為點位橫向誤差才是影響控制基標間角度圓順的主要因素。 此方法得到北京城建勘測設計研究院的教授級高工秦長利和上海同濟大學測量教授陳龍飛的認同。B、角度距離法：先計算控制基標間夾角實測值與理論值較差，根據距計算出控制基標在垂直于線路方向的改正值s，然后在現場對s和控制基標間較差超過規范時所涉及的控制基標進行歸化改正。 角度距離法在滿足施工需要的前提下，合理忽略距離偏差， 重點考慮角度偏差，計算、 操作相對簡單， 在工程中得到普遍應用。但通常進行角度距離法歸化改正時， 人為判斷和選取需改正的點位，憑借經驗試探該點橫向改正值。由于在串測的導線上， 一點的橫向改正會引起相鄰兩點間夾角的變化，因此須反復試探調整各點改正值，才能滿足調線和歸化改正要求。 此方法既無固定規律又不嚴密，效率又低， 實踐經驗不足的測量工作者很難掌握。 這種方法是有經驗的現場測量人員最擅長、也必須