一井定向在地铁施工中的应用

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北京市中级专业技术资格评审申报论文
绪
论
由于地面交通高峰期拥堵，地铁已经成为上班出行的首选交通工具。北京地 铁建设正快速的发展。 截至 2014 年 12 月 28 日， 北京地铁共有 18 条运营线路 （包 括 17 条地铁线路和 1 条机场轨道），线路覆盖北京市 11 个市辖区，重复计算换 乘车站共有 318 座运营车站，不重复计算换乘车站则为 268 座车站，总长约 527 千米。随着我国经济和科技的快速发展，地铁施工技术也在不断的发展。 地铁工程主要是地下工程，在隧道施工中，主要是通过施工竖井提供工作面 进行施工， 因此如何保证地下车站以及区间隧道严格按设计施工就成为建设者们 的首要问题。地铁竖井联系测量的目的就是通过竖井，采用一种可靠的方法，将 地面控制网的坐标、高程按要求精度准确地传递给地下导线，使地下控制网与地 上控制网有统一的坐标及高程系统；为施工提供依据，保证地铁施工过程顺利进 行，按设计图纸施工以及与相邻施工段的准确贯通。
1、地铁工程施工联系测量 ................................................................................... 2 2、一井定向联系测量 ........................................................................................... 2 2.1 一井定向测量原理 ................................................................................... 3 2.2 一井定向注意事项 ................................................................................... 4 3、联系测量 ........................................................................................................... 4 3.1 联系测量限差要求 .................................................................................... 4 3.2 平面控制联系测量 .................................................................................... 5 3.3 高程控制联系测量 .................................................................................... 6 二、一井定向数据分析................................................................................................ 7 1、一井定向解析三角形 ....................................................................................... 7 1.1 两钢丝间距 ................................................................................................ 7 1.2 解析三角形内角 ........................................................................................ 7 1.3 连接测量和计算的正确性检核 ................................................................ 8 1.4 井下控制点坐标计算 ................................................................................ 8 2、一井定向高程控制测量高程计算 ................................................................... 8 三、 误差分析.......................................................................................................... 10 1、一井定向平面控制误差 ................................................................................. 10 2、一井定向高程控制误差 ................................................................................. 10 结 论.......................................................................................................................... 11 参考文献...................................................................................................................... 12 附 录.......................................................................................................................... 13
关键词： 施工竖井；一井定向；竖井联系测量；悬吊钢丝；解析三角形
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目
录
摘 要........................................................................................................................... II 绪 论............................................................................................................................ 1 一、 引言.................................................................................................................. 2
A B C
DT[16S]188 DT[16S]187
A' B' C' C1-1 C1-0
图 1－1 富丰桥站一号风道施工坚井一井定向平面测量示意图
②一井定向高程控制测量是在施工竖井内倒挂检验合格的钢尺， 钢尺的上端 在地面，下端悬挂 10kg 重锤。当钢尺稳定后，井上井下同时利用精密光学水准 仪读取钢尺读数及地上后视点精密水准尺读数，以及地下控制点Ｃ1-1 精密水准 尺读数。如图 1－2 所示，16 号线富丰桥站一号风道施工坚井一井定向高程测量 示意图
申 报 论 文
（中 级）
题目： 一井定向联系测量在地铁施 工中的应用
单 姓
位： 名：
北京建工土木工程有限公司 王永锋 大地与工程测量
申报专业：
2015
年
7
月
25
日
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摘
要
随着我国经济和科技的快速发展，地铁施工技术也在不断的发展。地铁 施工测量属于精密测量工作，达到要求精度，保证施工顺利进行尤为重要。 在地铁的生产建设中， 为了确定井下横通道、 车站主体结构与地面地形、 地物的对应关系以及井下各建筑结构的空间分布情况，就必须使井下测量的 坐标系统与地面测量的坐标系统统一起来。为了满足这一要求，就需要使地 面测量与井下测量联系起来，也就是必须进行使井上下坐标系统统一起来的 联系测量工作。联系测量就其内容而言包括平面联系测量与高程联系测量两 部分，平面联系测量简称定向，高程联系测量简称为导入高程。 本文结合北京地铁 16 号线富丰桥站地铁建设工程的实际情况，以 1 号 风道施工竖井联系测量为例，浅谈地铁施工过程中利用一个施工竖井进行联 系测量过程的作业方法以及需要注意的一些问题及误差分析；通过多测回精 密测量将地上平面和高程控制网引测到地下永久控制点；从而控制横通道各 导洞的开挖、车站主体按图施工以及与相邻区间的准确贯通。
1、地铁工程施工联系测量
北京地铁十六号线富丰桥站地面导线网和高程控制网由业主单位委托北京 城建勘测设计研究院有限责任公司专业测量队实测完成，控制网的形状、大小、 点位分布满足施工的需要；地面平面控制网的精度为二等一级导线网，高程控制 网为二等水准网。 北京地铁 16 号线富丰桥站采用的是暗挖法施工。车站共设三个施工坚井分 别位于 B、C、D 三个出入口内。地铁多为地下工程，目前国内绝大多数城市在 轨道交通建设中，地铁施工平面联系测量基本上最常采用以下几种方法进行：陀 螺定向法、钻孔投点法、一井定向联系三角形法、两井定向和导线定向法。高程 联系测量最常用的方法有悬吊钢尺、悬吊钢丝、光电测距仪导入高程。
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一、 引言
联系测量包括平面和高程联系测量： 平面联系测量是通过竖井、斜井或通道，用定向测量和导线测量的方法将点 位坐标和方位由地面传递至地下控制点。 高程联系测量是通过竖井、斜井或通道，用水准测量方法、三角高程测量方 法、钢尺（钢丝）导长、光电测距导高的方法将高程由地面传递至地下。
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C1-1
图 1－2 富丰桥站一号风道施工坚井一井定向高程测量示意图
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2.2 一井定向注意事项
⒈一井定向平面控制测量[1] 富丰桥站施工竖井深度为 21m，采用 ø 0.3mm 钢丝；悬挂垂球重 10kg。 ①在竖井上方设立稳定的悬挂钢丝钢架，两钢丝间距应尽可能长。 ②投点时，先用小垂球（2kg）将钢丝下放井下，然后换上大垂球。 ③在两根钢丝井上部分和井下部分分别贴与仪器测量模式相符的反光片用于观 测。钢丝下端悬挂垂球完全沉没在盛放机油的桶内。 ④观测期间竖井内风机及 30 米内任何振动机械停止工作，禁止任何人员通过楼 梯上下竖井。 ⑤在选择近井点 C 和 C′时应注意，后视边长应大于 20m，由于横通道呈弧线所 以在井下 C′到 C1-1 的距离无法大于 20m。 ⑥ C 和 C′应参与可能在 AB 的延长线上，即联系三角形锐角宜小于 1° ，呈直伸 三角形。 ⑦a/c 及 a′/c′宜小于 1.5，a、a′为近井点至悬挂钢丝的最短距离。c 、c′为两钢丝 间距。 ⒉一井定向高程控制测量： ①水准观测需观测 6 个测回，且每测回应重置仪器。 ②应尽可能保证前后视距相等，读数精确到 0.1mm。 ③测定近井水准点高程的地面近井水准路线，应附合在地面二等水准点上。 其它注意事项同平面控制测量④
2、一井定向联系测量
一井定向是地铁施工过程中，应用最广泛的一种联系测量方式。一井定向联 系测量可以快捷、准确的将地上坐标系统和高程系统导入施工通道中永久控制 点。
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2.1 一井定向测量原理
①一井定向平面控制测量是在施工竖井内悬挂两根钢丝， 钢丝的上端在地面 上，下端悬挂重锤，在钢丝井上部分和井下部分贴反射片。采用地上地下同时观 测近井点到钢丝的距离以及角度，与井下永久控制点连接，通过解析三角形计算 出两钢丝距离，进而算出地下控制点的坐标，达到地上地下坐标系统的统一。 如图 1－1 所示，16 号线富丰桥站一号风道施工坚井一井定向平面测量示意图