刍议联系测量在隧道工程测量中的应用.doc

1、刍议联系测量在隧道工程测量中的应用摘要：我国经济的飞速发展加快了城市化的进程，高楼大厦如雨后春笋般的林立于城市中，拥挤的城市交通成为人们关注的焦点问题，地下交通网络的发展越来越受到社会各界的重视。隧道的建成方便人们的出行及货物的运输，近几年地铁的发展较为迅速，为了能够按照设计准确地进行隧道工程的建设和顺利贯通，需要进行高精度的隧道贯通测量。本文结合工程实例对工程测量在隧道工程测量中的应用进行了论述。 关键词：联系测量；隧道工程；贯通精度；几何定向 中图分类号： U45 文献标识码：A 文章编号： 联系测量方法应用隧道工程施工中,因在地下作业，为了保证各标段在开挖过程中能按设计线路方向准确定位和

2、顺利贯通,就必须将地面控制网中的坐标、方位角和高程通过车站预留口、盾构井或者地面钻孔有效地传递至地下控制点,从而使地下平面控制网与地面控制网为同一坐标系统。 某隧道工程主要施工工法依次为:明挖法、盖挖法、矿山法;区间施工以盾构法、矿山法为主，个别地段采用明挖法。 由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量及施工放 样中的误差等诸多因素影响，隧道的施工中心线在贯通面处一般不能完全按照理论衔接，从而形成隧道贯通误差。依据该地区隧道工程施工测量管理办法的要求，隧道横向贯通中误差须控制在 50mm 之内。而平面联系测量是施工期间控制测量的一个重要环节，可见平面联系测量的准确性对于保证隧道顺利贯通具有决定

3、性意义。 联系测量主要是通过竖井、盾构井、车站或地面钻孔把地面控制点的坐标、方位传递到地下，作为地下导线的起算坐标和起始方位角，依此指导和控制隧道开挖并保证正确贯通。目前联系测量的主要方法有:导线直传法、钻孔投点法、联系三角形法、陀螺经纬仪与铅垂仪(钢丝)组合法等，某隧道工程主要采用了前三种联系测量方法。 1、导线直传法 导线直传法就是利用全站仪，通过地面与地下有效的通视条件直接将地面导线传递到地下。下面以某隧道工程联系测量为例: 图 1-1 某隧道工程 1#区间导线直传示意图 图 1-1 中，GPS206, GPS207 为地面 GPS 控制点，ZD 1, ZD2 为地面转点，SZ1、SZ2

4、 为隧道内导线控制点，这样就把地上、地下控制点联系在同一个控制网中。整个控制网采用 Leica TCR 1201 全站仪(标称精度:1 “ , 2mm+2ppm?D)按四等精密导线观测要求进行，角度观测 4 测回，边长往返观测 4 测回，观测前进行温度、气压等改正;内业计算对各连接边先进行高程归化和投影改化，然后通过严密平差计算求得各点坐标。 为了保证测量精度，我们使地上、地下联系边长尽量较长(大于 40m )，俯仰角尽量较小于(约为 15)，地上地下短边连接角观测增加到 6 测回，在测站搬迁时使用了三联脚架法，只移动仪器(棱镜)，不动基座，保证对中的一致性。 由于选用的方案比较合理，而且对测

5、量过程中的薄弱环节进行了加强，有力地保证了测量精度。这点也从贯通精度上得到了反映:某隧道工程横向贯通误差仅为 6.0mm，贯通误差达到优秀。 2、钻孔投点法 钻孔投点法是矿山法施工区间应用最多的联系测量方法。该方法主要通过地面钻孔(或施工投料孔、竖井井口等)，用垂准仪将点位投射至隧道仰拱上，从而将地面坐标传递到井下。下面以某一区间为例对该方法进行介绍。 如图 21,T102 和 GPS210 为地面已知精密导线点和 GPS 控制点，TD3 和 TD4 为两个井上投点，TD3和 TD4为两个井下投点且互相通视，DD2-2,DD2-4 为该区间隧道内控制点。 投点和测量:以 TD3 为例，使用 L

6、eica NL 光学垂准仪(精度 1/200000)在钻孔上按 0,90,l80270四个方向在隧道内预埋的钢板上投得四个点位，构成边长约为 2 . 5 mm 的四边形，取四边形的重心作为最终投设点位 TD3，并镶嵌铜芯标志。然后以地面已知控制边 T 102GPS210 起.算，依次测得 TD 3 , TD4 的平面位置;在地下以 TD3一 TD4作为起算控制边，依次测得 DD2-2, DD2-4 的平面位置。 图 2-1 某隧道工程 2#区间钻孔投点示意图 内业计算:通过计算即可求得 TD3 , TD4 的地面坐标，依据同一垂线上平面坐标相同的原理可知相应地下导线控制点 TD3 , TD4的

7、坐标及其控制边方位，并以此作为隧道内测量的起算依据，依次计算求得 DD2-一2,DD2-一 4 的坐标。 为提高点位投设精度，在隧道开挖到一定长度后再次进行投点测量，取两次投点成果的加权平均值作为投点的最终成果指导隧道开挖。该区间至文体路站的贯通结果显示横向贯通误差为 20.3mm,优于横向贯通中误差 50mm 的限.差要求。 3、联系三角形定向法 联系三角形法定向测量是一种较成熟的几何定向方法，通过构造合理的联系三角形形状和测量装置可以达到较高的精度。目前某隧道工程大多数区间均采用此法。其布置示意图如图 3-1 所示。 图 3-1 联系三角形布置示意图 如图 3-1,A、D 为地面趋近导线点

8、，可与 GPS 点或精密导线点联测得到其平面坐标。B、C 是通过竖井框架悬挂并吊有重锤的高强钢丝(一般要求钢丝直径不大于 0. 5mm，重锤质量不小于 l0kg)，在钢丝上.贴有与所使用全站仪相匹配的测距反射片。将重锤浸人到油桶中，钢丝在重力作用下稳定并保持铅垂线方向，A、 D为待求地下导线控制点。井上、井下联系三角形布置应满足下列要求1: (1)竖井中悬挂钢丝间的距离 a 应尽可能长.; (2)联系三角形锐角（）宜小于 10，呈直伸三角形; (3) 宜小于 1。5; 测量方法:如图 3-2，先在地面连接点 A 安置全站仪后视近井点 D，观测角及连接角 ，并通过反射片实测 A 点至两根钢丝的水

9、平距离 b、c;然后在地下控制点 A安置全站仪观测 及角，并实测 A点至两根钢丝的水平距离 b、c 。在井上、井下用钢尺分别量得两根钢丝的间距a，其互差应小于 2mm。 图 3-2 联系三角形投影示意图 内业计算:先在三角形ABC 和 D AB C 中，分别解出 和 ，具体如下: 然后按照 DACBA D的路线计算 AD的方位及 A的坐标: 当采用联系三角形传递地下方位角时，应尽量布设成直伸联系三角形，这时地下起始边方向的误差主要由角度观测误差引起。进行联系三角形测量时，为保证精度，需要重复观测数组。每组只将两垂线位置稍加移动，测量方法完全相同，各组数值互差满足限差规定时，取其平均值作为最后成

10、果指导施工。 结语：导线定向法一般适用于隧道定向且施工场地开阔、地上地下通视良好并有较大的竖井(盾构井、预留孔)的地段，该方法与普通导线测量方法相似，比较容易掌握，但需注意增加检核条件。应采用复测支导线或闭合导线形式施测，且尽量增加导线长度，减小俯仰角。为提高测量精度,地下导线点宜做成强制观测墩,并做好保护工作。 钻孔投点法适用于埋深较浅、且已开挖一定长度的隧道，具有作业时间短、测量精度高、操作简单、对施工影响较小等优点。缺点是测量钻孔难度较大(垂直度要求较高)，钻孔成本较高,且钻孔位置一般都在市区的主要道路上，审批手续繁琐。当具有钻孔条件时，应优先考虑采用此法。 联系三角形法是一种比较传统的

11、竖井几何联系测量方法，存在设备笨重、工序繁多、工作时间长、劳动强度大等不足，且容易出错。施测时应采用有效措施(如暂停施工)尽量减弱钢丝的摆动，严格按规定进行测量作业。 隧道联系测量方法多种多样,通过灵活有效的测量方法和现有精密的测量仪器,完全可以提高隧道的贯通测量精度。 参考文献 1 GB50308-2008.城市轨道交通工程测量规范S.中国.建筑工业出版社，2008.6.GB50308-2008.Code for urban rail transit engi-neering surveyS.China Buiding Industry Press. 2008.6. C2张国良主编.矿山测量学M.中国矿业大学出版社，2006.ZhangGuoliang.Mine SurveyingM.China Mining University Press.2006.