地下隧道竖井联系测量方法比较探讨doc

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1、地下隧道竖井联系测量方法比较探讨姚顺福随着城市发展的需要，国内很多城市都陆续开展了轨道交通工程的建设，以保证城市交通的顺畅，确保人民群众出行的便利。我市从上世纪八十年代末就开始首条轨道交通线的建设，目前已运营的轨道交通线达到4条。06年12月19日，随着3号线北延伸段的正式通车试运营，我市轨道交通的运营里程达到了139公里，超越香港和北京成为全国第一。为有效利用城市空间，我市轨道交通工程主要采用地下隧道的形式进行。在进行地下隧道的施工建设时，主要是通过竖井（车站端头井或中间工作风井）提供工作面进行施工，因此如何保证地下车站以及

2、区间隧道严格按设计施工就成为建设者们的首要问题。竖井联系测量（平面）的目的就是将地面控制网的坐标和方位按要求精度准确地传递给地下隧道施工控制导线（或施工导线），为施工提供控制依据。笔者根据近期参加轨道交通11号线第三方测量的工作经验，将地下隧道竖井联系测量的常用几种方法进行分析比较，提出一种适合我市情况的联系测量方法，为今后的地下隧道施工建设提供一些参考经验。目前国内绝大多数城市在轨道交通建设中，竖井联系测量基本上采用以下四种方法进行：陀螺定向法、钻孔投点法、联系三角形法和导线定向法。以下就这几种方法分别作个分析比较。1 测量

3、原理1.1陀螺定向法陀螺定向法是综合利用全站仪、光学垂准仪（或重锤球）以及陀螺经纬仪等仪器进行导线联系测量的一种方法。首先利用光学垂准仪（或重锤球）将地面车站端头井的点位沿同一铅锤线方向投影到端头井的井底，同时利用全站仪测量井上、井下各导线点的角度与距离、利用陀螺经纬仪测量井上、井下的相关导线边的陀螺方位角，从而求算出井上、井下投影点在空间的平面夹角，最终把地面趋近导线的平面坐标和方位传递到地下隧道施工控制导线上。如下图1所示，K0、K1为地面趋近导线点，其中K0为近井点；T1、T2为地面车站端头井投影点；T1´、T2´分别为

4、T1、T2投影到车站端头井底部的投影点；X1、X2、X3……Xn为地下隧道施工控制导线点；a1、a2、a5、a6、a7和d1、d2、d3、d4、d5、d6分别为全站仪实测的角度和距离。实际测量时，利用陀螺经纬仪测量地面趋近导线边K0K1和地下隧道施工控制导线边X2X3的陀螺方位角，求出陀螺经纬仪的定向常数，结合全站仪实测数据求出a3、a4的角度值，最终按导线平差的原理求出地下隧道施工控制导线点X1、X2、X3的坐标和方位角，作为区间隧道施工控制导线的起算数据。1.2钻孔投点法钻孔投点法实际上是根据长边投影时投影点的点位投影误差

5、对投影边的坐标方位角影响将大大削弱的原理进行导线联系测量的一种方法。其基本思想是在隧道前进（或后退）的方向上已开挖的地方离开车站端头井一定的距离（一般应大于150m），从地面钻孔直达地下隧道中，然后利用光学垂准仪（或重锤球）分别通过车站端头井和钻孔将地面点位沿同一铅锤线方向投影到地下，最终把地面趋近导线的平面坐标和方位传递到地下隧道施工控制导线上。如下图2所示，K0、K1为地面趋近导线点；T1、T2分别为地面车站端头井和钻孔井上的投影点；T1´、T2´分别为T1、T2投影到车站端头井和区间隧道底部的投影点，T1´、T2´同时又

6、为地下隧道施工控制导线的起算点；X1、……Xn为地下隧道施工控制导线点；a1、a2、a3、a4和d1、d2、d3分别为全站仪实测的角度和距离。由图2可以看出，地面T1、T2与地下T1´、T2´在平面位置上实际上为同一点位，因此T1、T2的坐标就是T1´、T2´的坐标。1.3联系三角形法联系三角形法是以前国内地下隧道竖井联系测量中最常用的方法。其基本原理是通过联系三角形的测量，将地面趋近导线的平面坐标和方位传递到地下隧道施工控制导线上。上图3为联系三角形法测量原理的示意，其中K0、K1两点为地面趋近导线点，X1、X2……Xn为地

7、下隧道施工控制导线点。因此法是传统方法，具体测量及解算过程本文就不再累述。1.4导线定向法导线定向法是利用导线传递测量的原理进行地下隧道竖井联系测量中的方法。在车站端头井的导线点布设有其本身的缺陷：一是边长短、二是俯仰角大，但随着高精度测距测角全站仪的普及应用，使得以上缺陷所造成的精度损失得到有效控制，从而最终确保地下施工控制导线的精度指标。下图4为导线定向法竖井联系测量的示意图。2 各种方法优缺比较2.1陀螺定向法陀螺定向法的主要优点是占用车站端头井的时间短、观测作业简单，对施工单位的施工作业影响相对较小；不足之处是陀螺经纬

8、仪的价格昂贵，拥有陀螺经纬仪的单位较少,难以推广应用，同时其单次定位精度低，一般的仪器为20″。2.2钻孔投点法钻孔投点法是一种适合于浅埋(埋深小于30m)工程的竖井联系测量方法，具有作业时间短、测量精度高、简单直观、容易操作的特点。当具有钻孔条件时,地铁竖井可以优先考虑采用