竖井测量方案

昆明市轨道交通*号线一期工程***隧道*号竖井开挖

(CK11+140)

测量方案

中铁**局集团公司

2010年8月5日

第一章主要施工技术方案

一、项目简介

昆明市轨道交通*号线一期工程***隧道*号竖井，中心里程CK11+140，纵向长10米，横向宽16米，深度26米。竖井两侧连接矿山法施工段隧道，施工期本竖井作为隧道施工的工作面，隧道施工结束后作为通风口使用。通常由于地面测量、地下控制测量以及施工放样中的误差等诸多因素的影响，在实际贯通隧道中心线在贯通面不能理想衔接而造成错位，形成隧道施工贯通误差。隧道施工贯通误差可分为三部分；一沿隧道中线方向的纵向贯通误差、二垂直隧道中线方向的横向贯通误差、三铅垂面上的高程贯通误差。在地铁隧道贯通中，横向贯通与高程贯通精度指标最为重要。是衡量隧道掘进准确度的标准。我们拟在本竖井施工中采用以下测量方法。

1联系三角形测量

联系三角形通过合理构造三角形形状和测量装置可达到较高的

精度。如图1所示,我们在井口架设框架,固定两根钢丝L1、L2,钢丝底部悬挂20kg的重锤,并使重锤浸入油桶中,但不能与油桶有接触, 钢丝在重锤重力作用下绷紧,且由于油桶内油的阻尼而保持铅直,

所以,L1、L2起了传递坐标的作用。在实测传递时,首先需要在井口精确定位A0,然后在钢丝上标定两点a1及a2,精确测量三角形a1A0b1 的边长S1、S2、S3及连接角a、β之角值。同样在井底选择B0,并在钢

丝上选出a2及b2,精确丈量三角形a2B0b2的边长S'1、S'2和S'3传递

角a'、β'之角值。利用定向原理可以得到井下控制边B0-B1的方位角以及井下控制点B0的坐标。联系三角形在竖井定位中起传递方位

和点位坐标的作用,它的布设图形在方位和点位坐标传递的精度影

响上关系极大。点位传递误差对井下各点的影响均为同一个量值, 使各点坐标相对基准都发生相同的位置错动,但这种误差的值较

小,所以对地下控制的影响不太大,而方位角传递的误差却随距离

的增加而累积。因此,在竖井定位中对方位角的精度控制较严,必须采用合适的图形,以使传递方向角的精度能达到较高标准。

1联系三角形布设示意图

如图2所示为地面及井下两个联系三角形在同一平面上的投影

图。根据联系三角形传递方位的作用分析,由于β1与α为实测,β2 是由β1、S1、S2、S3等解算而得。当β1、β2值很小时,则可简化为:β2=β1S1/S3,由此微分可求得中误差方程:

mβ22=S1S3!"2mβ12+S1S3!"2mβ12+β1S1S32!"2ms3

图2联系三角形投影图

该式分析可知,等式右边第一部分为β1的观测精度对传递方位

的影响,第二、三部分为三角形边的丈量精度对方位传递的影响。首

先考察第一部分,为使测角的影响减少,则须S1/S3越小越好,由于S3 为竖井直径,受到客观限制,只有使联系三角形顶点A0到a1的距离

S1之值在条件许可的情况下应布设得越短越好,使S1/S3<1,那样角

度观测的误差对方位传递的影响就能减弱。对于第二、三部分,由于联系三角形边长较短,都在同一尺段内,可取msl=ms2=ms3=ms,则:

β1S32!"2ms2=β1S1S32!"2ms2=msS3!"2β12+1+S12S32!"

从而可知,联系三角形应布设成直伸形,井口投点A0到a1点的

距离应尽可能的短。假定测角误差和测边误差在方位传递中视作等

影响,通常仪器取mβ=±3",当β1=50'时,可得:ms/s=l/1500。那么对于直伸三角形的测距精度要求可以很低,但是在实际工作中,测距

精度往往可达l/5000左右,若测角中误差仍为mβ=±3",则可得测距误差对方位角传递的影响仅为测角误差的30%左右。所以,在联系

三角形定位中测角误差是影响方位角传递精度的重要因素。还有在

联系三角形测量时,必须保证两根钢丝严格铅直,这样才能保证a1、b1和a2、b2点具有相同点位坐标及它们之间连线具有相同的方位角,但悬挂的钢丝受到诸多因素的影响,在联系三角形观测期间不

可能完全严格地位于铅垂位置。如考虑气流和风力作用,可得侧向

风使垂线下端偏移:△=L×F/P,其中L为线长,P为锤重,F为风力,

△为位移量。垂线越长,吊锤越轻,则影响越大,特别是井下的a2、

b2,所以,在井下观测时应予以注意。另外,由于井筒口径的限制,垂

线L1和L2的距离变通范围有限,所以,a1或b1的偏离将给方位传递带来显著的影响。在井下观测中,为求得平衡位置,可采用逆转点法

观测,从而获得平衡位置的对应的水平度盘读数。而对于目标偏心

对定位的影响,地面观测时由于地面控制点可选较远的已知点,所

以偏心对传递方位的影响不十分显著,但在井下观测时由于坑道长

度有限,控制点间距较短,对中误差的影响就较显著。所以,井下必

须要有足够的长度,而且井下尽量采用强制对中或使用校正过的光

学对中器。因此,联系三角形法进行竖井定向时,方位角传递误差: ma=±4mβ2+m器2+m对中2+m偏心2$

综上所述,联系三角形进行竖井定向不仅传递方位而且传递点

位坐标,在城市地下工程竖井传递中是一种比较好的定向法。

2竖井高程定位

为了满足竖井高程方向的开挖要求,我们在井底设立了相应等

级的水准点。由于竖井结构的特殊性,不可能利用水准测量把地面已知高程引测到井底,通常竖井高程的引测都利用钢带尺进行传递。

如图4所示,我们首先在井口附近测设水准点M0(高程为H0),

然后在井口上设一滑轮,将检定过的长钢尺由滑轮向井筒内送放。钢尺末端挂一定重量的重物P0当重物P十分接近井底时,把钢尺另一端在井口处固定。然后在地面和井底架设两台水准仪同时观测。图4竖井高程传递示意图