苏州市轻轨精密工程控制网的建立摘 要 根据精密工程控制网的高精度要求,结合沉降地区的特点,进行GPS、精密水准作业中误差分析及精度控制分析,提出满足轻轨工程施工的控制方案。关键词 ＧＰＳ 精密工程 控制网 苏州市轻轨工程东起苏州新区的天平山脚下,横穿苏州新区、苏州市区、苏州工业园区,从新区灵天路站开始,至金鸡湖东约5Ｋｍ处结束,全长约26.8Ｋｍ(经金鸡湖底约1.8Ｋｍ)。另有支线从阊胥路与干将路交界处开始,至火车站结束,全长约3.8Ｋｍ。工程包括地下和地面两种方式,为了保证工程的顺利进行,设计采用ＧＰＳ技术和二等精密水准布置首级平面和高程控制网,以二级精密导线网和精密水准网保证工程施工。1平面控制网的建立 地下铁道、轻轨交通测量的重要任务之一是保证暗挖隧道的正确贯通,暗挖隧道的横向贯通中误差应在±50ｍｍ之内,由此得到的测量误差的合理配赋为:地面控制测量的横向贯通中误差应在±25ｍｍ之内。分两级布设的地面控制网,控制测量对点位的总的误差影响为:Ｍ2Ｑ=Ｍ2Ｇ+Ｍ2ＴＭＴ:精密导线网中最弱点的点位中误差(ｍｍ);ＭＧ:ＧＰＳ网中最弱点的点位中误差(ｍｍ);以ＭＴ=±20ｍｍ来估算,顾及轨道测量的经验以及一定的安全因素,首级ＧＰＳ平面控制网的最弱点点位中误差控制在±12ｍｍ以内,得
1.1首级ＧＰＳ控制网的建立1.1.1轻轨工程独立坐标系的建立 为了保证首级ＧＰＳ控制网的精度和保证轻轨工程施工的精度,设计建立服务于轻轨工程的独立坐标系,坐标系统以测区的平均高程面为投影面,以原城市控制网的一点一方向为起算数据,尽可能减少边长的投影变形。 为充分利用城市原有的测绘资料,轻轨平面和高程控制系统应与原城市系统一致。计划联测一定数量的原城市控制网点,建立与原城市坐标系统的联系,延用原城市控制的中央子午线。建立的独立坐标系在施工中的边长改化量如下公式:
其中:Ｄ′0:测距两端点的平均高程面上的水平距离(ｍ);ＨＰ:测区的平均高程(ｍ);ＨＭ:测距边两端点的平均高程(ｍ);ＲＡ:参考椭球在测距边方向法截弧的曲率半径(ｍ);ＹＭ:测距边两端点的横坐标之平均值(ｍ);Ｒｍ:测距边中点的平均曲率半径(ｍ);ΔＹ:测距边两端点近似横坐标的增量(ｍ);由于采用测区的平均高程面为投影面ＨＰ和ＨＭ的值非常接近,高程改化量很小,采用穿过城市中央的经线为测区的中央子午线,ＹＭ值很小,高斯投影改化的量也很小,这会给施工带来很大便利。1.1.2ＧＰＳ控制网的建立1.1.2.1ＧＰＳ控制点的选址。●控制点应选在稳定、稳固、利于保存、施测方便的建筑物或地面上,选ＧＰＳ点前应拿到详细的车站位置图,尽量做到用全站仪做精密导线时能1站到洞口(车站)。●为了减少观测中的仪器对中误差,ＧＰＳ控制点采取强制对中标志。建筑物上的控制点应选在便于联测的楼顶承重墙上。●选ＧＰＳ点时,应防止施工对建筑物的影响,引起控制点位移、沉降。1.1.2.2 ＧＰＳ控制网布设●考虑ＧＰＳ控制网最弱点点位中误差应高于±12ｍｍ,ＧＰＳ控制网的网形强度应足够强。如图1。●另外顾及ＧＰＳ控制网的最弱边边长相对中误差,ＧＰＳ基线边长应尽可能控制在0.8ｋｍ以上。
2高程控制网的建立 根据轻轨暗挖时要求竖向贯通(高程贯通)中误差应在±25ｍｍ之内,高程控制网布设也应满足竖向贯通的要求,即地面高程测量的中误差不大于16ｍｍ,且应满足轻轨工程实际需要。分两级布设的地面控制网,控制测量对点位的总的误差影响为:Ｍ2Ｈ=Ｍ2ｈ1+Ｍ2ｈ2Ｍ ｈ1:二等水准测量的高程中误差(ｍｍ);Ｍ ｈ2:精密水准测量的高程中误差(ｍｍ);
2.1 二等水准网的建立2.1.1 二等水准网的起算成果的确定 苏州市地处长江三角洲及太湖流域,由于地质构造和地层结构的影响,以及第四系地下水的广泛超采,在二十世纪九十年代,出现明显的地区性沉降。近年来由于地下水开采得到了有效控制,地区性沉降又有了明显好转,但对于建设周期长的轻轨工程,应确定稳固的高程起算点。位于苏州虎丘景区的“Ｉ宁沪57甲主”是相对稳固一等岩层基本标石,可以作为二等水准网的起算成果。但考虑轻轨工程全长30Ｋｍ,为了保证施工中二等水准网复测工作的实施,计划在轻轨路线的东端建造一深层基岩标,通过一等水准联测,确定轻轨工程的另一起算点。2.1.2二等水准网的布设2.1.2.1沿轻轨路线,并考虑各期轻轨交汇处高程衔接,布设独立的轻轨二等水准网,平均每2Ｋｍ埋设一普通水准标石,二等水准点应选在离施工场地变形区外稳定的地方。2.1.2.2为使高程成果有较好的稳定性、连续性、可比性,应尽可能使用老的城市水准点标石。新埋标石应稳定一个月以上再进行观测。在轻轨施工期间,用较长的水准线路进行沿线的二等水准点稳固性检测,检测线路必须起闭于标石稳固可靠的水准点。2.1.2.3 轻轨二等水准网内部应尽可能构成水准环线,进行检核。如图2。
3结束语 在区域性沉降可能性较大的城市建立精密工程控制网,为避免控制点点位变形与位移带来不利影响,必须定期(一般为一年)进行控制点稳定性的全面复测和不定期的部分监测,可对每一实际使用的平面控制点建立局部监测网,根据监测结果随时对原控制点成果进行修正。建立的精密工程控制网还应顾及便于保存、使用方便的特点,有效的服务于轻轨工程。
