地铁竖井联系测量方法论文

地铁竖井联系测量方法论文

【摘要】：随着社会的发展，越来越多的城市开始修建地铁。修建城市地铁离不开施工竖井，而竖井联系测量是地铁隧道能够顺利贯通的重要保证。本文通过深圳地铁施工竖井联系测量的实践，介绍施工竖井联系测量的常用方法，并对各种方法的特点及优劣进行分析。

【主题词】：竖井联系测量方法

随着我国经济的快速发展，城市规模不断扩大，堵车现象也日趋严重，给人们日常出行带来了很多不便。为了解决这一矛盾，越来越多的城市开始修建地铁。由于地铁一般都在闹市，施工场地都比较狭小，因此经由竖井施工成为地铁施工的重要手段，而竖井联系测量就成为保证地铁隧道顺利贯通的必要手段。为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐标、坐标方位角及高程，经由竖井传递到井下去，这些传递工作称为竖井联系测量。竖井联系的工作内容包括平面联系测量和高程联系测量，高程联系测量的常用方法有钢尺导入法和光电测距仪法等，平面联系测量的常用方法有：联系三角形法、钻孔投点法、直传法、陀螺经纬仪及铅垂仪联合定向法等。由于高程联系测量比较简单，这里就不再多介绍，下面将通过几个具体的例子对常用竖井平面联系测量方法作一介绍。

一、联系三角形法

联系三角形法就是在井口悬挂两根细钢丝，与地面、地下测站形

成两个以悬挂钢丝为共同边长的三角形，通过解算三角形将地面的坐标和方位传递至井下。如图一所示：

图一联系三角形法测量示意图

图一中A为地面的近井控制点，O1、O2为两钢丝，A’为井下近井点（将作为井下导线的起算点）。O1O2距离不小于3米，连接角α不大于3°，b/a≈1.5。分别在井上A站观测α角和连接角ω，并准确丈量井上三角形的边长a、b、c，井下A’站观测α’和连接角ω’，准确丈量井下三角形的边长a’、b’、c’.

根据正弦定理计算β和γ：

sinβ=sinα×b/a

sinγ=sinα×c/a

计算三角形闭合差：

f=α+β+γ-180

计算三角形边长该正数va、vb、vc及平差值a平、b平、c平：va=vb=-f/（3α）×a

vc=+ f/（3α）×a

则： a平=a+va b平=b+vb c平=c+vc

计算角度改正数vβ、vγ和平差值β平、γ平：

vβ=f/3×（b/a-1）

vγ=-f/3×（c/a-1）

则：β平=β+ vβ γ平=γ+ vγ

井下三角形计算与井上相同，则可沿TA-AO2-O2O1-O1A’-A’T’

的路线推算井下A’T’的坐标方位角和A’、T’的坐标。

联系三角形法原理比较简单、操作时所需设备成本较低（一般施工承包商均有配备）、作业时占用井口面积小、不需中断施工，是一种简单可行的办法，在我国已有较长历史，至今还有很多单位在用。但该法也有其自身的弱点：精度较低。在实践中一些单位也摸索出了很多切实可行的、比较好的方法来改善其中的薄弱环节，以达到提高精度的目的。如下面图二的实例：

图二

图二是深圳地铁1#线购物公园～香蜜湖区间购物公园站端的盾

构井，该区间全长1595米，独头掘进，是深圳地铁一期工程贯通距离最长的区间。为提高测量精度，确保测量精度，对常用的联系三角形法进行了改进，将普通的单三角形法改为双三角形法，增加较核条件；图中O1、O2、O3为钢丝，钢丝下悬重物，置于油桶中（通过油的阻力来减小风力对钢丝的影响，增加其稳定性）；井上测站PT和井下测站LY均采用强制对中；丈量用的钢尺均经过检定，丈量时要经过温度和尺长改正；增加测回数（增加测回数需变动钢丝位置，而并非钢丝位置不动，连续多次观测）等。

虽然可以通过一些加强措施来提高精度，但总得来说，这种方法作业比较繁琐、所需时间长，且精度提高不明显。

二、钻孔投点法

钻孔投点法就是通过钻孔或施工投料孔，用垂球或投点仪进行投点，从而将地面坐标和方位角传递到井下的方法。该方法适用于埋

深较浅、且已开挖一定长度的隧道。该方法具有操作简便、测量精度高、不占用施工竖井、对施工影响较小等优点，缺点是测量钻孔难度较大（垂直度要求高），钻孔成本较高。但由于该方法优点较为明显，有条件时应优先考虑该方法。下面图三是竹子林～侨城东区间的一个实例：

图三

图三中T1、T2为两井上投点，T1’、T2’为两井下投点，DX436、DX437、DX437、GPS317为地面已知控制点，与T1、T2两投点可组成标准的附合导线，通过平差计算可得出T1、T2的坐标。由于T1、T2和T1’、T2’投影在水平面上是同一个点，因此，该两点就成为地下导线的起算点，地下其它导线点的坐标可以通过T1’、T2’两投点求得。竹侨区间右线横向贯通误差经测定只有6.8mm，远远高于规范100mm的限差要求。

钻孔投点法不仅限于钻孔或投料孔，也可用于车站预留口、风井等，但这时需要搭设投点平台。投点平台一般搭设两层，一层架仪器，一层站仪器操作员，保证人和仪器分开，不互相干扰，才能保证投点精度。为保证地下导线起算点的准确性，钻孔投点法对边长有一定的要求，对一些不适合钻孔的地段（如盾构区间）使用投点法，但边长又太短时，我们可以通过改善其它环节来保证其精度，如2B标段会展中心～福民站区间。制定测量方案时考虑到钻孔会破坏盾构的结构，陀螺定向需要停工，会影响施工进度，因此在仔细考察了盾构井及周边建筑的情况后，我们选择用投点法进行联系

测量，即利用盾构井和会展中心站一预留口进行投点。盾构井只占用一个小角，两投点间距约40米。为了将短边的影响降低到最小，我们将井下投点做成强制对中标志，这样就减少了对中误差，大大减弱了短边造成的不利影响。该区间隧道贯通后经测定横向贯通误差只有8.5mm，只有贯通限差的8.5%，达到优良标准。

三、全站仪直传法

全站仪直传法就是利用全站仪，直接将地面导线传递到地下。该方法适用于施工场地比较开阔、地上地下通视良好的地段。增加图形检核条件等；下面是7标段华岗盾构区间的一个例子：

华岗区间盾构始发井设在华岗区间中部，尺寸大约为50×20米，施工场地比较开阔，但四周是果园。该选用哪种方案呢？传统的联系三角形费时费力，陀螺定向要影响施工，投点法由于井口太大，搭设平台比较困难。在经过仔细的比选后，我们选择了全站仪直传法，利用场地中通视良好的稳定处作为转点，直接将地面坐标和方位传至地下。由于四周果树比较茂密，测成附合或闭合导线有一定的困难，我们采用了双后视的方法，而且通过多设一个转点来增加图形检核条件，如图四所示：

图四

图四中，置镜GPS306，双后视方向分别为DX424、DX423，ZD1、ZD2为地面转点，R1、R3为洞内控制点，通过增加转点ZD2、R3使图形强度得到了加强。同时，为了保证测量精度，我们要求井上、井下联系边长不能太短，俯仰角不能大于30°，井上井下气象条件