高速城市轨道交通工程大兴机场线测量关键技术

DOI：10. 19580/j. cnki 1007-3000. 2020 01. 004高速城市轨道交通工程大兴机场线

测量关键技术李响宋超解春旭（北京城建勘测设计研究院有限责任公司,北京100101）［摘 要］ 北京大兴机场线是北京首条建设运营的高速城市轨道交通线路，本文介绍了工程建设中的

关键测量技术，通过研究新技术与常规测量手段的结合，总结了一套适用于高速城市轨道交通工程的测量技

术，可供类似项目参考或借鉴应用&［关键词］高速轨道交通线路；工程测量；贯通测量［中图分类号］P205 ［文献标识码］A ［文章编号］1007 — 3000 （2020）01 — 0019 — 4的一系列精度指标需要进行专题研究和论证，以 保证既满足地铁工程的限界要求，又满足高速铁

1工程概况北京轨道交通大兴机场线定位为快速、直

路的轨道施工需求，确保建设质量和运营质量。

达、高品质的轨道交通专线，是轨道交通线网中 同时又要做到技术先进，经济合理，精度指标过 高或过低均不可取\"34。连接中心城与北京大兴机场的轨道交通线路⑴。 线路途经大兴、丰台两个行政区，线路全长

41. 36 km,其中地下线23. 65 km,高架和路基段

黑庄户:长辛』17.71 km。线路共设置北航站楼站、磁各庄站、

草桥站三座车站，并与规划R4线、京霸城际、廊 涿城际、规划S6线换乘，沿途下穿永新河、南六

王佐镇芦城乡磁各蹄环、京沪高铁，上跨大礼路、新机场北线、东南部

背会店領长子营禎过境通道、庞安路、房黄亦联络线、魏永路及京山

/ /铁路，在庞安路〜京沪高铁段大兴机场线与大兴 机场高速采用双层共构桥方式布置，新机场高速 位于共构桥上层，轨道交通线位于共构桥

1 /\\ “ 9 1 庄镇I 1 1安疋偵1 1 \\ \\农场、、\\朱庄百年M礼贤領下层⑵。义和庄乡4新机场輕2项目重难点2.1高速城市轨道交通工程测量精度指标

的研究图1大兴机场线路示意图2.2五线共构的测量控制网布设北京大兴机场线（图1）首次将高铁、轨道、

一般来说，常规的城市轨道交通时速80〜 高速公路、市政道路、综合管廊在100 m宽,

100 km/h，而大兴机场线最高时速160 km/h，目

前还没有专门针对高速城市轨道交通的工程测 量方面的标准规范。本工程控制测量，铺轨测量

［收稿日期］2019—12—047. 9 km长的交通走廊集中布置，其中上层是高

速公路，下层为大兴新机场线，地面为团河路, 地下为综合管廊，西侧为京雄高铁，施工区域控

［作者简介］李响（1981 — ）,男，北京人，硕士，高级工程师，北京测绘学会青年科技领军人才，从事城市轨道交通工程精密测量工作。E-mail： 66552386@qq. com20北京测绘第34 卷 第1 期制网布设困难，结构施工影响严重，衔接区域较 无高大建筑埋设控制点。常规精密导线点通视 条件无法满足施工需要。采用取消精密导线网， 整网均以GPS网指导施工作业。北侧地下段在

多(图2)。施工竖井附近直接布设GPS控制点，以GPS控 制点指导施工作业，在线路南侧农村区域，在稳

固的区域布设GPS控制点，待施工进场时，在施

工区域附近，选择合适的位置，以骨架网为基准， 直接测设GPS加密点指导施工；图2大兴机场线共构段线路(2) 线路贯通后，高架区段，贯通测量导线均

2.3特长盾构区间的贯通大兴机场线5段盾构区间，最短贯通距离2. 1 km,最长的区间单向贯通3. 9 km,为北京地

铁施工的最长盾构区间,如何确保特长盾构区间 顺利贯通，是本项目需要解决的一个重要问题。2.4穿越高程沉降“漏斗区”大兴机场线穿越北京市“礼贤-榆垡沉降区”，根 据历史沉降监测数据，场地年沉降量为15〜20 mm， 区域沉降影响较大的涉及工程闭合框架、U型

槽、路基段、高架桥四种结构形式，差异沉降将给 轨道铺设带来严重的影响。2.5高速铁路铺轨要求大兴机场线整线均为无渣轨道，为满足时速

160 km/h的轨道TQI值，需要改变常规的铺轨控

制测量方法，也需要改变轨道平顺性检核方法。3关键测量技术研究与应用大兴机场线，是我国第一条高速城市轨道交 通工程，在接触网及轨道系统上为满足最高设计

时速160 km/h的要求，进行了较大改进。根据 项目特点，在调研和资料分析的基础上，根据隧

道贯通和铺轨的最高精度要求反复进行精度推

演计算和论证，最终确立了一套适用于大兴机场 线的测量体系，对不同的施工阶段，采用不同的

方法，确保测量精度满足要求。主要情况如下：3. 1控制网测量常规的轨道交通测量控制网分两级布设，即 卫星定位控制网和精密导线网考虑到本项

目五线共构和高速轨道的要求，对平面控制网采

取了如下措施：(1)取消精密导线网，整网用GPS控制点指

导施工。线路5线共构，该区域基本是农田、村落，也

需起闭于GPS控制点上；隧道区段联系测量的地

上基线边，也用GPS进行观测；在共构区段，联测 与新机场线产生结构衔接工程的控制点。(3) 铺轨阶段引入高铁CP'控制网，按照

《高速铁路工程测量规范》(TB106012009)中导

线的要求，对控制进行优化设计，提高了铺轨控 制的精度。3.2特长盾构区间贯通测量大兴机场线5段盾构区间，长度均在2 km 以上，最长的区间单向贯通3. 9 km,为北京地铁

最长盾构区间，为确保隧道顺利贯通，采取了以 下措施：(1) 控制网布设时，为减少地面导线传递产

生的误差，地面将GPS点直接布设在了施工竖井

周围，作为近井点使用；(2) 采用在盾构检修井位置进行投点测量，

盾构检修井位置的地上控制，采用GPS方法，以

始发接收两井位置的GPS基线边为起算，直接测

量减少误差传递。(3) 在地下关键部位加测陀螺定向的方法，

提高地下导线测量精度。通过以上方法，5条盾构区间均顺利贯通，最

大贯通中误差为士31 mm,优于规范相关要求，为 铺轨提供了精度保障。3.3沉降区专项高程测量方案大兴机场线南侧区段穿越榆垡-礼贤沉降区,

施工半年后，通过对水准网的复测，发现线路南 段的地面高程控制点有较明显的区域性沉降变 化，自京山铁路起由北向南，水准点高程原测和 复测结果相差逐渐变大，针对这个问题，采用了 以 下专项措施：(1)增加复测频率，及时掌握沉降规律，对区

域沉降进行有效预测；第34 卷 第1 期李响，宋超，解春旭.高速城市轨道交通工程大兴机场线测量关键技术21(2) 在结构施工过程中不更新高程数据，确

保结构施工前后的一致性；要兼顾衔接；(4)轨道交通速度慢，曲线半径较小，影响 CP'点对通视。大兴机场线CP'控制网评估工作通过制定

(3) 结构贯通后统一进行高程联测，采用新

的高程系统进行轨道施工。3.4沉降评估研究高速铁路无砟轨道的铺设与运营，对路基、

CP '控制网的实施手册，协助业主对铺轨单位进

行管理、培训、提供技术支持等事项，协助铺轨单 位对CP '控制网进行严格把控：桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标 准高，一般要求工后沉降不超过15 mm。大兴机

① 提高CP'精测网上级控制系统一一贯通

测量控制点的点位精度；场线全线均为无砟轨道，并且线路工期紧张，除 了共构影响，交叉作业施工严重，周边还有深井 取水等事项，这均对线下结构的稳定性提出了较

大的难题，为了确保轨道平顺性满足设计时速

160 km/h的要求，在城市轨道交通领域，首次引

入了沉降评估，通过沉降监测及评估，在线下结 构施工完成之后，论证铺轨的可行性。通过加载

等手段提前释放沉降量，提高隧道保护等级 通过观测和评估，及时的发现问题，解决问题，最 终通过数据，推算得出最终沉降量和工后沉降，

合理确定无砟轨道开始铺设时间，确保高速铁路 无砟轨道结构铺设的质量。3.5 CP!控制网评估传统城市轨道交通铺轨控制主要是由铺轨

基标来控制， 大兴机场线铺轨采用高铁标准， 采

用常规的铺轨基标虽然能满足轨道平顺性的要 求，但是对后期轨道形态数据采集、运营调轨有

较多的不便。CP'控制网，是沿轨道线路布设的

三维控制网，平面及高程都应起算于线路控制 网，一般在线下工程施工完成后施测，为无砟轨 道铺设和运营维护的基准。虽CP'控制网在高

铁已经广泛应用，但城市轨道交通与高速铁路施 工有较多的不同：(1) 高速铁路铺轨作业面至少是十几公里，

但是城市轨道交通分阶段提供的铺轨作业面基

本是两站一区间，高架桥或路基区段甚至少于

1 km,会导致CP'网的分段测量长度过小；(2) 高速铁路基本为露天，CP(均匀布设在

线路两侧，但是城市轨道交通大部分在隧道内，

贯通测量控制点(CP ()边长较短，不利于误差累 积和分配；(3) 高铁车站较多为开阔面，上下行线通视，

只布设一组CP'即可，轨道交通车站内多数左 右线分开，需要上下行各布设一组，中间岔区需

② 测量平差时，根据贯通测量点位精度情

况，选择合适的起算控制点；③ 按照现场实际要求，减少CP'点对间距，

缩减增加过程中变量要控制均匀)3.6

精调小车及CTSIII型板精调系统的

应用大兴机场线铺轨整体采用无砟道床，全线

40 km的线路长度上，约有3 km板式道床,37 km

双块式整体道床，因其设计运行时速为140〜

160 km/h，在铺轨阶段及后期运营阶段，需要制

定完善的轨道检修方案，常规的轨道检测是用道

尺依据基标进行检测及调整，不能对轨道线性情 况生成直观的数据\"#。机场线引入CP'网的基础上，引进轨道精 调小车及CTSIII型板精调系统，除了在施工阶

段能高标准的进行精调，在后续的运营过程中，

也能为轨道提供最直观、最可靠的线性数据。3.7 应用三维扫描进行断面测量及竣工

测量三维激光扫描技术又被称为实景复制技术， 是测绘领域继GPS技术之后的一次技术。 它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高

精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫

描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取 高精度高分辨率的数字地形模型。三维激光扫

描技术是近年来出现的新技术，在国内越来越引 起研究领域的关注。它是利用激光测距的原理，

通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维 坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测

目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据\"#。本工程结构限界断面测量拋弃传统的全站 仪极坐标法,应用架站式三维激光扫描仪进行断 面测量，然后按照设计要求用软件进行数据处

22北京测绘第34卷第1期理，得出设计调线调坡需要的数据表格，精度满

足规范要求，极大的节省了劳动力，缩短了工作

4结束语北京大兴机场线作为北京新机场的重要交 通保障工程,项目顺利竣工，目前已经全面运营。 通过GPS定位技术、智能化全站仪、高精度陀螺

时间，提高了工作效率。地面车站及建筑竣工测量采用RTK-SLAM 背包式三维激光扫描仪进行测量，测量完成后， 采用传统的全站仪极坐标法进行抽检，抽检点位

经纬仪、三维扫描系统、轨道精调系统等测绘新

误差均小于5 cm，满足规范要求。采用背包式三

技术、新手段的应用，贯通误差满足规范要求，铺 轨精度满足高速运营的要求。通过本项目的测 量实践和经验总结，相信对国内其它类似高速轨 道交通工程有一定的指导和借鉴意义。维激光扫描仪进行竣工测量，极大的节省了人员 成本，并且数据可视化，可以在三维成果上获取 任意数据\"10#)3.8测量云平台的应用大兴机场线参建单位众多，施工周期快，常 规的数据采集、数据传递、成果分发方式,会给施

参考文献城市建设研究院•城市公共交通分类标准:CJJ/T114-2007 :S#.北京：中国建筑工业出版社,2007.工进度带来影响，基于云的测量系统及工程系统 在大兴机场线中进行了推广应用。唐淼，马韵.现代有轨电车在城市区域内的适应性\"#•上海

交通大学学报，2011(Sl)：71-75.城市轨道交通测量云APP软件，在大兴机 场线中首次应用，本系统是一款基于网络的作业 流程化、测量规范化、内外业一体化的测量产品，

金国清.现代有轨电车线路勘测设计阶段测量方法探讨[C]\"第

十三届华东六省一市测绘学会学术交流会，江苏南京，2011.[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程测量

由手机APP和PC端云助手组成。其手机APP 定制了轨道交通100%的外业工作程序，在外业 测量中，使用手机端通过蓝牙连接全站仪、水准

规范;GB50308-2008：S].北京：中国建筑工业出版社,2007.秦长利•城市轨道交通工程测量[M].北京：中国建筑工业出 版社 20088王毅•城市轨道交通工程隧道施工贯通误差测量精度设计与 探讨北京测绘,2009(3),3-5.仪、GPS等设备，采集完成后数据直接上传云平

台，内业人员通过PC端云助手进行检查、平差处 理，数据无缝衔接，有问题也能及时补测，极大的 提高了工作效率;工程系统使报告在线审核取代

王洪战.城市轨道交通工程CP'控制网自动化测量系统设 计及开发\"].测绘与空间地理信息，2018(9)213215.马全明.城市轨道交通工程精密施工测量技术的应用与研究

测绘通报，2010(11)4145.了传统方式的纸质审核，审核完成后自动生成成 果，各单位可以直接在网上下载使用。云平台使

蒋胜华，郑岘，薛卫星.城区有轨电车首级控制网的设计研究

城市勘测，2015(5) 9598.\"0#孙士通，张小越.城市轨道交通贯通误差精度分析北京

测量作业在生产效率、信息传递等方面取得了巨

大提升，工作模式上取得了性的创新。测绘,2017(S1) ,208-210.The Key Technology of Daxing Airport Line Measurement of

High Speed Urban Rail Transit ProjectLI Xiang，SONG Chao, XIE Chunxu(Beijing Urban Construction Survey Design& Research Insttute Company Limited，Beijing 100101，China)

Abstract: Beijing Daxing airport line is the first high-speed urban rail transit line constructed and operated in Beijing.

This paper introduces the key measurement technology in the project construction. By studying the combination of new technology and conventional measurement methods，a set of measurement technology suitable for high-speed urban rail

tranBitprojectiBBummarized!whichcanbeuBedforreferenceorreferenceforBimilarprojectB.Key words: high speed rail transit line； engineering survey； through survey