高帥

The Research on Application of Two-well Contact Survey in Underground Pipe Gallery

摘要： 本文對兩井定向聯(lián)系測量方法在城市地下綜合管廊工程中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了分析研究。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，兩井定向聯(lián)系測量方法在城市地下綜合管廊工程測量中的應(yīng)用是可行的，且測量精度完全能夠滿足工程需求。該技術(shù)的引入可以改善傳統(tǒng)聯(lián)系測量方法，無論是測量作業(yè)效率，還是測量結(jié)果的精度都得到了很大的提高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

Abstract： The feasibility of the two-well directional contact survey method is analyzed in this paper. Through comparison test with the results of traditional directional contact survey method， it is proved feasible that the application of two-well contact survey in underground pipe gallery. The accuracy can meet the engineering requirement. The introduction of this technique can improve the traditional contact measurement method for long time occupancy of the shaft. The influence of the pitch error on the measurement accuracy is greatly reduced due to the increase of distance between the two steel wires.

關(guān)鍵詞： 兩井定向聯(lián)系測量；地下管廊；應(yīng)用

Key words： two-well contact survey；underground pipe gallery；application

中圖分類號：P221+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0147-03

0 引言

長期以來，我國地下管線多以直接埋放的形式布設(shè)于地下，在維修改造時(shí)就不可避免地造成了交通的不便，影響居民生活，而且在施工過程中又經(jīng)常造成管線無謂的損壞，致使人力、物力資源極大的浪費(fèi)。為了解決這些問題，高度集約型的城市地下綜合管廊應(yīng)運(yùn)而生。

與傳統(tǒng)直埋的方式相比，在城市地下綜合管廊的修建過程中，坐標(biāo)方位的傳遞問題也就成了廊道貫通的主要問題。因此，選擇一種合適的聯(lián)系測量方法就顯得尤為重要。已有研究表明，與其他豎井聯(lián)系測量方法相比，兩井定向聯(lián)系測量方法定向時(shí)間短、作業(yè)簡單、對豎井作業(yè)影響小、精度高，可以為地下平面控制網(wǎng)提供精確的坐標(biāo)方位基準(zhǔn)，從而保證城市地下管廊工程的順利貫通。

1 兩井定向聯(lián)系測量的數(shù)學(xué)模型與算法

兩井定向聯(lián)系測量時(shí)，地面坐標(biāo)可通過GPS和導(dǎo)線測量的方法將坐標(biāo)傳遞到井筒，在井筒中通過細(xì)鋼絲將坐標(biāo)傳遞到井下，井下兩鋼絲點(diǎn)作為已知點(diǎn)，在井底隧道用導(dǎo)線的方式將其連接起來，這樣就組成了一個(gè)復(fù)合圖形。在這個(gè)圖形中，兩根鋼絲處缺少兩個(gè)連接角，這樣的導(dǎo)線是無起始方向角的，稱為無定向?qū)Ь€。假定有導(dǎo)線A，1，2…n，B，附合在A、B兩個(gè)控制點(diǎn)上，其中A、B兩點(diǎn)為兩鋼絲點(diǎn)，1，2…n為井下導(dǎo)線點(diǎn)位，丈量各個(gè)邊長Si，并在1，2…n諸點(diǎn)上測了轉(zhuǎn)折角？茁i（設(shè)測左角）。假定一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，其原點(diǎn)在A，其軸與AB連線邊重合，如圖1所示。圖中，XOY為大地坐標(biāo)系。

井下導(dǎo)線計(jì)算的思路是：根據(jù)地面連接測量的結(jié)果，計(jì)算出兩根鋼絲的坐標(biāo)，再以此進(jìn)行坐標(biāo)反算，利用公式（1）和（2）分別求出兩根鋼絲間連線的方位角？琢AB和水平距離SAB。

式中：fX和fY為橫縱坐標(biāo)閉合差；∑？駐X和∑？駐Y為A、B之間所有邊的坐標(biāo)增量代數(shù)和；∑S為A、B之間導(dǎo)線邊長之和。

最后用B點(diǎn)的假定坐標(biāo)和A點(diǎn)的坐標(biāo)反算出兩根鋼絲之間的假定方位角，計(jì)算兩根鋼絲在兩個(gè)不同坐標(biāo)系之中的方位角之差（即旋轉(zhuǎn)角），據(jù)其求出井下導(dǎo)線各邊在地面統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角，根據(jù)各邊的方位角及水平距離，以導(dǎo)線的一個(gè)端點(diǎn)為起算點(diǎn)，推算出另一端點(diǎn)的坐標(biāo)，由于測角和測距誤差的影響，將產(chǎn)生坐標(biāo)增量閉合差，依據(jù)公式（5）求出，然后依據(jù)公式（6）將坐標(biāo)增量反號按距離成比例分配，最后依公式（4）計(jì)算井下導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。

2 兩井定向聯(lián)系測量的應(yīng)用

2.1 工程概況

沈陽市地下綜合管廊（南運(yùn)河段）工程擬建于南運(yùn)河沿線，西起南京南街，東至善鄰路，總長度約12.6公里，共分為6個(gè)盾構(gòu)區(qū)段同時(shí)施工。其中D3～D4區(qū)段西起青年公園，東至萬柳塘公園。施工過程中采用“先井后盾”的施工順序，即先將施工豎井全部施做完成后，盾構(gòu)機(jī)已由D3盾構(gòu)井組裝始發(fā)后依次穿越J12、J13節(jié)點(diǎn)井后沿設(shè)計(jì)線路掘進(jìn)，現(xiàn)場具備兩井定向聯(lián)系測量條件，兩井定向聯(lián)系測量示意圖如圖2所示。

2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

2.2.1 地面近井點(diǎn)導(dǎo)線測量

在對地面近井導(dǎo)線測量時(shí)，利用本標(biāo)段現(xiàn)有的GPS控制點(diǎn)QNHY、BHLY、WYHY、GDNJ加密近井點(diǎn)XJJ和DJJ，然后分別在兩個(gè)近井點(diǎn)上面架設(shè)全站儀，測量兩根鋼絲的角度和距離，從而可以計(jì)算兩根鋼絲的方位角？琢上和d上距離。

2.2.2 地上地下聯(lián)系測量

依現(xiàn)場條件，在D3盾構(gòu)井和J13節(jié)點(diǎn)井中各懸掛1根Φ0.3mm的鋼絲，鋼絲地上地下相應(yīng)位置貼反射貼片，下方各懸掛10kg的重錘，重錘沉浸在阻尼液中，待重錘完全穩(wěn)定后方可進(jìn)行觀測。

2.3 數(shù)據(jù)處理與精度分析

①地面標(biāo)準(zhǔn)附合導(dǎo)線采用計(jì)算軟件進(jìn)行平差計(jì)算，以既有的GPS控制點(diǎn)QNHY、BHLY、WYHY、GDNJ作為起算點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，平差計(jì)算結(jié)果中：角度閉合差為4.4″，導(dǎo)線全長相對閉合差為1/55201，二者均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于限差值，精度能夠滿足工程需求。（表1）

②井下導(dǎo)線計(jì)算時(shí)，假定D3盾構(gòu)井中的XGS至井下第一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)ZX1點(diǎn)的方位角為 000°00′00″，XGS坐標(biāo)為（0，0），根據(jù)觀測角度計(jì)算井下導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)，直至DGS。根據(jù)假定方位角下的兩根鋼絲坐標(biāo)反算出方位角和距離，以地上計(jì)算結(jié)果為基準(zhǔn)改正井下計(jì)算值，然后利用改正后的方位角和距離重新計(jì)算井下導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)即為所求，結(jié)果如表2。

3 結(jié)束語

本文對兩井定向聯(lián)系測量方法在城市地下管廊工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，文章介紹了兩井定向聯(lián)系測量的理論數(shù)學(xué)模型及算法，然后結(jié)合工程實(shí)例，對該方法應(yīng)用過程中的外業(yè)數(shù)據(jù)采集和測量數(shù)據(jù)的處理給出了詳細(xì)的計(jì)算過程。經(jīng)驗(yàn)證，該測量方法操作簡便，不但大大提高了測量工作的效率，而且計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性也得到了有效的保證，可以應(yīng)用于實(shí)踐。本方法在城市地下管廊工程中的應(yīng)用，對其他地下工程的測量工作也有一定的參考價(jià)值，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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