蘇州市輕軌精密工程控制網(wǎng)的建立摘 要 根據(jù)精密工程控制網(wǎng)的高精度要求,結(jié)合沉降地區(qū)的特點,進行GPS、精密水準(zhǔn)作業(yè)中誤差分析及精度控制分析,提出滿足輕軌工程施工的控制方案。關(guān)鍵詞 ＧＰＳ 精密工程 控制網(wǎng) 蘇州市輕軌工程東起蘇州新區(qū)的天平山腳下,橫穿蘇州新區(qū)、蘇州市區(qū)、蘇州工業(yè)園區(qū),從新區(qū)靈天路站開始,至金雞湖東約5Ｋｍ處結(jié)束,全長約26.8Ｋｍ(經(jīng)金雞湖底約1.8Ｋｍ)。另有支線從閶胥路與干將路交界處開始,至火車站結(jié)束,全長約3.8Ｋｍ。工程包括地下和地面兩種方式,為了保證工程的順利進行,設(shè)計采用ＧＰＳ技術(shù)和二等精密水準(zhǔn)布置首級平面和高程控制網(wǎng),以二級精密導(dǎo)線網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)保證工程施工。1平面控制網(wǎng)的建立 地下鐵道、輕軌交通測量的重要任務(wù)之一是保證暗挖隧道的正確貫通,暗挖隧道的橫向貫通中誤差應(yīng)在±50ｍｍ之內(nèi),由此得到的測量誤差的合理配賦為:地面控制測量的橫向貫通中誤差應(yīng)在±25ｍｍ之內(nèi)。分兩級布設(shè)的地面控制網(wǎng),控制測量對點位的總的誤差影響為:Ｍ2Ｑ=Ｍ2Ｇ+Ｍ2ＴＭＴ:精密導(dǎo)線網(wǎng)中最弱點的點位中誤差(ｍｍ);ＭＧ:ＧＰＳ網(wǎng)中最弱點的點位中誤差(ｍｍ);以ＭＴ=±20ｍｍ來估算,顧及軌道測量的經(jīng)驗以及一定的安全因素,首級ＧＰＳ平面控制網(wǎng)的最弱點點位中誤差控制在±12ｍｍ以內(nèi),得
1.1首級ＧＰＳ控制網(wǎng)的建立1.1.1輕軌工程獨立坐標(biāo)系的建立 為了保證首級ＧＰＳ控制網(wǎng)的精度和保證輕軌工程施工的精度,設(shè)計建立服務(wù)于輕軌工程的獨立坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)以測區(qū)的平均高程面為投影面,以原城市控制網(wǎng)的一點一方向為起算數(shù)據(jù),盡可能減少邊長的投影變形。 為充分利用城市原有的測繪資料,輕軌平面和高程控制系統(tǒng)應(yīng)與原城市系統(tǒng)一致。計劃聯(lián)測一定數(shù)量的原城市控制網(wǎng)點,建立與原城市坐標(biāo)系統(tǒng)的聯(lián)系,延用原城市控制的中央子午線。建立的獨立坐標(biāo)系在施工中的邊長改化量如下公式:其中:Ｄ′0:測距兩端點的平均高程面上的水平距離(ｍ);ＨＰ:測區(qū)的平均高程(ｍ);ＨＭ:測距邊兩端點的平均高程(ｍ);ＲＡ:參考橢球在測距邊方向法截弧的曲率半徑(ｍ);ＹＭ:測距邊兩端點的橫坐標(biāo)之平均值(ｍ);Ｒｍ:測距邊中點的平均曲率半徑(ｍ);ΔＹ:測距邊兩端點近似橫坐標(biāo)的增量(ｍ);由于采用測區(qū)的平均高程面為投影面ＨＰ和ＨＭ的值非常接近,高程改化量很小,采用穿過城市中央的經(jīng)線為測區(qū)的中央子午線,ＹＭ值很小,高斯投影改化的量也很小,這會給施工帶來很大便利。1.1.2ＧＰＳ控制網(wǎng)的建立1.1.2.1ＧＰＳ控制點的選址。●控制點應(yīng)選在穩(wěn)定、穩(wěn)固、利于保存、施測方便的建筑物或地面上,選ＧＰＳ點前應(yīng)拿到詳細的車站位置圖,盡量做到用全站儀做精密導(dǎo)線時能1站到洞口(車站)。●為了減少觀測中的儀器對中誤差,ＧＰＳ控制點采取強制對中標(biāo)志。建筑物上的控制點應(yīng)選在便于聯(lián)測的樓頂承重墻上。●選ＧＰＳ點時,應(yīng)防止施工對建筑物的影響,引起控制點位移、沉降。1.1.2.2 ＧＰＳ控制網(wǎng)布設(shè)●考慮ＧＰＳ控制網(wǎng)最弱點點位中誤差應(yīng)高于±12ｍｍ,ＧＰＳ控制網(wǎng)的網(wǎng)形強度應(yīng)足夠強。如圖1。●另外顧及ＧＰＳ控制網(wǎng)的最弱邊邊長相對中誤差,ＧＰＳ基線邊長應(yīng)盡可能控制在0.8ｋｍ以上。2高程控制網(wǎng)的建立 根據(jù)輕軌暗挖時要求豎向貫通(高程貫通)中誤差應(yīng)在±25ｍｍ之內(nèi),高程控制網(wǎng)布設(shè)也應(yīng)滿足豎向貫通的要求,即地面高程測量的中誤差不大于16ｍｍ,且應(yīng)滿足輕軌工程實際需要。分兩級布設(shè)的地面控制網(wǎng),控制測量對點位的總的誤差影響為:Ｍ2Ｈ=Ｍ2ｈ1+Ｍ2ｈ2Ｍ ｈ1:二等水準(zhǔn)測量的高程中誤差(ｍｍ);Ｍ ｈ2:精密水準(zhǔn)測量的高程中誤差(ｍｍ);2.1 二等水準(zhǔn)網(wǎng)的建立2.1.1 二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算成果的確定 蘇州市地處長江三角洲及太湖流域,由于地質(zhì)構(gòu)造和地層結(jié)構(gòu)的影響,以及第四系地下水的廣泛超采,在二十世紀(jì)九十年代,出現(xiàn)明顯的地區(qū)性沉降。近年來由于地下水開采得到了有效控制,地區(qū)性沉降又有了明顯好轉(zhuǎn),但對于建設(shè)周期長的輕軌工程,應(yīng)確定穩(wěn)固的高程起算點。位于蘇州虎丘景區(qū)的“Ｉ寧滬57甲主”是相對穩(wěn)固一等巖層基本標(biāo)石,可以作為二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算成果。但考慮輕軌工程全長30Ｋｍ,為了保證施工中二等水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測工作的實施,計劃在輕軌路線的東端建造一深層基巖標(biāo),通過一等水準(zhǔn)聯(lián)測,確定輕軌工程的另一起算點。2.1.2二等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)2.1.2.1沿輕軌路線,并考慮各期輕軌交匯處高程銜接,布設(shè)獨立的輕軌二等水準(zhǔn)網(wǎng),平均每2Ｋｍ埋設(shè)一普通水準(zhǔn)標(biāo)石,二等水準(zhǔn)點應(yīng)選在離施工場地變形區(qū)外穩(wěn)定的地方。2.1.2.2為使高程成果有較好的穩(wěn)定性、連續(xù)性、可比性,應(yīng)盡可能使用老的城市水準(zhǔn)點標(biāo)石。新埋標(biāo)石應(yīng)穩(wěn)定一個月以上再進行觀測。在輕軌施工期間,用較長的水準(zhǔn)線路進行沿線的二等水準(zhǔn)點穩(wěn)固性檢測,檢測線路必須起閉于標(biāo)石穩(wěn)固可靠的水準(zhǔn)點。2.1.2.3 輕軌二等水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)部應(yīng)盡可能構(gòu)成水準(zhǔn)環(huán)線,進行檢核。如圖2。3結(jié)束語 在區(qū)域性沉降可能性較大的城市建立精密工程控制網(wǎng),為避免控制點點位變形與位移帶來不利影響,必須定期(一般為一年)進行控制點穩(wěn)定性的全面復(fù)測和不定期的部分監(jiān)測,可對每一實際使用的平面控制點建立局部監(jiān)測網(wǎng),根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時對原控制點成果進行修正。建立的精密工程控制網(wǎng)還應(yīng)顧及便于保存、使用方便的特點,有效的服務(wù)于輕軌工程。
1.1首級ＧＰＳ控制網(wǎng)的建立1.1.1輕軌工程獨立坐標(biāo)系的建立 為了保證首級ＧＰＳ控制網(wǎng)的精度和保證輕軌工程施工的精度,設(shè)計建立服務(wù)于輕軌工程的獨立坐標(biāo)系,坐標(biāo)系統(tǒng)以測區(qū)的平均高程面為投影面,以原城市控制網(wǎng)的一點一方向為起算數(shù)據(jù),盡可能減少邊長的投影變形。 為充分利用城市原有的測繪資料,輕軌平面和高程控制系統(tǒng)應(yīng)與原城市系統(tǒng)一致。計劃聯(lián)測一定數(shù)量的原城市控制網(wǎng)點,建立與原城市坐標(biāo)系統(tǒng)的聯(lián)系,延用原城市控制的中央子午線。建立的獨立坐標(biāo)系在施工中的邊長改化量如下公式:其中:Ｄ′0:測距兩端點的平均高程面上的水平距離(ｍ);ＨＰ:測區(qū)的平均高程(ｍ);ＨＭ:測距邊兩端點的平均高程(ｍ);ＲＡ:參考橢球在測距邊方向法截弧的曲率半徑(ｍ);ＹＭ:測距邊兩端點的橫坐標(biāo)之平均值(ｍ);Ｒｍ:測距邊中點的平均曲率半徑(ｍ);ΔＹ:測距邊兩端點近似橫坐標(biāo)的增量(ｍ);由于采用測區(qū)的平均高程面為投影面ＨＰ和ＨＭ的值非常接近,高程改化量很小,采用穿過城市中央的經(jīng)線為測區(qū)的中央子午線,ＹＭ值很小,高斯投影改化的量也很小,這會給施工帶來很大便利。1.1.2ＧＰＳ控制網(wǎng)的建立1.1.2.1ＧＰＳ控制點的選址。●控制點應(yīng)選在穩(wěn)定、穩(wěn)固、利于保存、施測方便的建筑物或地面上,選ＧＰＳ點前應(yīng)拿到詳細的車站位置圖,盡量做到用全站儀做精密導(dǎo)線時能1站到洞口(車站)。●為了減少觀測中的儀器對中誤差,ＧＰＳ控制點采取強制對中標(biāo)志。建筑物上的控制點應(yīng)選在便于聯(lián)測的樓頂承重墻上。●選ＧＰＳ點時,應(yīng)防止施工對建筑物的影響,引起控制點位移、沉降。1.1.2.2 ＧＰＳ控制網(wǎng)布設(shè)●考慮ＧＰＳ控制網(wǎng)最弱點點位中誤差應(yīng)高于±12ｍｍ,ＧＰＳ控制網(wǎng)的網(wǎng)形強度應(yīng)足夠強。如圖1。●另外顧及ＧＰＳ控制網(wǎng)的最弱邊邊長相對中誤差,ＧＰＳ基線邊長應(yīng)盡可能控制在0.8ｋｍ以上。2高程控制網(wǎng)的建立 根據(jù)輕軌暗挖時要求豎向貫通(高程貫通)中誤差應(yīng)在±25ｍｍ之內(nèi),高程控制網(wǎng)布設(shè)也應(yīng)滿足豎向貫通的要求,即地面高程測量的中誤差不大于16ｍｍ,且應(yīng)滿足輕軌工程實際需要。分兩級布設(shè)的地面控制網(wǎng),控制測量對點位的總的誤差影響為:Ｍ2Ｈ=Ｍ2ｈ1+Ｍ2ｈ2Ｍ ｈ1:二等水準(zhǔn)測量的高程中誤差(ｍｍ);Ｍ ｈ2:精密水準(zhǔn)測量的高程中誤差(ｍｍ);2.1 二等水準(zhǔn)網(wǎng)的建立2.1.1 二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算成果的確定 蘇州市地處長江三角洲及太湖流域,由于地質(zhì)構(gòu)造和地層結(jié)構(gòu)的影響,以及第四系地下水的廣泛超采,在二十世紀(jì)九十年代,出現(xiàn)明顯的地區(qū)性沉降。近年來由于地下水開采得到了有效控制,地區(qū)性沉降又有了明顯好轉(zhuǎn),但對于建設(shè)周期長的輕軌工程,應(yīng)確定穩(wěn)固的高程起算點。位于蘇州虎丘景區(qū)的“Ｉ寧滬57甲主”是相對穩(wěn)固一等巖層基本標(biāo)石,可以作為二等水準(zhǔn)網(wǎng)的起算成果。但考慮輕軌工程全長30Ｋｍ,為了保證施工中二等水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測工作的實施,計劃在輕軌路線的東端建造一深層基巖標(biāo),通過一等水準(zhǔn)聯(lián)測,確定輕軌工程的另一起算點。2.1.2二等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)2.1.2.1沿輕軌路線,并考慮各期輕軌交匯處高程銜接,布設(shè)獨立的輕軌二等水準(zhǔn)網(wǎng),平均每2Ｋｍ埋設(shè)一普通水準(zhǔn)標(biāo)石,二等水準(zhǔn)點應(yīng)選在離施工場地變形區(qū)外穩(wěn)定的地方。2.1.2.2為使高程成果有較好的穩(wěn)定性、連續(xù)性、可比性,應(yīng)盡可能使用老的城市水準(zhǔn)點標(biāo)石。新埋標(biāo)石應(yīng)穩(wěn)定一個月以上再進行觀測。在輕軌施工期間,用較長的水準(zhǔn)線路進行沿線的二等水準(zhǔn)點穩(wěn)固性檢測,檢測線路必須起閉于標(biāo)石穩(wěn)固可靠的水準(zhǔn)點。2.1.2.3 輕軌二等水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)部應(yīng)盡可能構(gòu)成水準(zhǔn)環(huán)線,進行檢核。如圖2。3結(jié)束語 在區(qū)域性沉降可能性較大的城市建立精密工程控制網(wǎng),為避免控制點點位變形與位移帶來不利影響,必須定期(一般為一年)進行控制點穩(wěn)定性的全面復(fù)測和不定期的部分監(jiān)測,可對每一實際使用的平面控制點建立局部監(jiān)測網(wǎng),根據(jù)監(jiān)測結(jié)果隨時對原控制點成果進行修正。建立的精密工程控制網(wǎng)還應(yīng)顧及便于保存、使用方便的特點,有效的服務(wù)于輕軌工程。