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
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《隧道工程施工测量源于：论文www.808so.com
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、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
导线直就是利用全站仪，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2—1,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Leica NL光学垂准仪(精度1/200000)在钻孔上按0°,90°,l80°270°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 102～GPS210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，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)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ω，并通过反射片实测A点至两根钢丝的水平距离b、c;然后在地下控制点A′安置全站仪观测ω′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 A'B C中，分别解出β和β′，具体如下:
然后按照D→A→C→B→A’ →D’的路线计算A′D′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
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 survey[S].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 Surveying[M].China Mining University Press.2006.
探究测量刍议联系测量在隧道工程测量中运用
更新时间：2024-04-21
作者：用户投稿
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