竖井联系测量方法比较探讨..docVIP

地下隧道竖井联系测量方法比较探讨 姚顺福 1 ?测量原理 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此法进行联系测量。不足之处是准备工作繁多，如确定投点位置，寻找钻孔队伍，现场钻孔等，不利于钻孔投点法的推广应用。 同时由于上海地层为第四纪沉积层，其中0~40m深度内均为软弱地层，主要为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂土等，这类土颗粒微细、固结度低，具有高溶水性、高压缩性、易塑流等特性。因此钻孔投点时可能会危及已开挖隧道的安全。 2.3 联系三角形法 联系三角形法是一种传统的竖井联系测量方法，但存在设备笨重、工序繁多、工作时间长、劳动强度大等不足，与其他方法相比已显得比较落后。只是在不具备其他方法作业条件的情况下，才采用此法进行竖井联系测量。 2.4 导线定向法 该法具有作业时间短、测量精度高、简单直观、容易操作的特点。对施工单位的施工作业影响相对较小。 综合以上分析，结合上海地区的地质特点，在上海地区，导线定向法是一种最适合的竖井联系测量方法。我们在实际合作中也正是采用的这个方法，