摘要：在竖井隧道施工中，受场地及竖井尺寸的影响，传统的全站仪导线测量受各方面影响，难以满足现场施工对测量精度的需要，而全站式陀螺仪作为一种性能良好、精度高的仪器对竖井联系测量起到了方便、省时、高精度的作用。本人结合临汾引沁入汾供水工程实例对两种测量方法进行简要分析及通过最终隧道的顺利贯通，总结出全站式陀螺仪更有利于施工测量。
关键词：引沁入汾 竖井 全站仪 全站式陀螺仪 测量
一、工程概况：
临汾市引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞全长3954米，（起终点里程为3+875-7+829），设置两个支洞，分别为：2#支洞（竖井）与总里程4+860相连，井深133.47m，3#支洞（竖井）与总里程7+210相连，井深97.0m。竖井成型后为半径2米的圆形竖井, 隧洞岩洞断面为2.5（净宽）×3.035（净高），顶部为135°圆拱的门型无压隧洞，衬砌为厚度30～35cm的钢筋砼全断面衬砌结构。
二、测量基准、技术依据、使用仪器、起算数据
（一）、坐标系统、高程系统
1、坐标系：1954北京坐标系，中央子午线的经度为112°，投影面高程870m。
2、高程系：1956黄海高程系。
（二）使用仪器
（1）日本索佳（SOKKIA）公司产全站式陀螺仪
全站仪型号：SET-2130R3，（测角一测回方向全中误差±2”、测距2mm+2×10-6×D)
陀螺仪型号：GP1（陀螺方位角一次测定中误差±20”）
（2）日本TOPCON全站仪（测角一测回方向全中误差±2”及测距2mm+2×10-6×D）
（三）起算数据
起算数据由设计院提供，成果如下
.png)
三、测量方法分析：
2#竖井与隧道起点相距985米，与3#竖井相距2350米，故井下测量成果的精度对隧道贯通影响很大，因为竖井深度为133.47米，传统的仅通过全站仪无法为井下进行定向测量，为此项目部设计了两种方案并对此进行了对比分析研究。两种方案具体如下：
（一）全站仪结合钢丝对井下进行测量：
按照控制测量学原理单纯考虑边长精度原因以顶角为52°46”的等腰三角形对边长精度最为有利，但考虑到按此三角形布置导线，边长会越来越短，故综合考虑下最有利的图形应为正三角形形状。但显然现场情况无法考虑正三角形，那么按照测量学误差原理对三角形中精度影响方面进行分析：
图一
.png)
按照图一所示，我们定义C1J1边为L1，C1J2为L2，J1J2边为L3，则在三角形C1J1J2中就有
L2/sinC=L3/sinA （3-1）
因为C3、C1点为已知点，故在起始方位角和Q点的观测精度确定的情况下，J2J1方向角的精度就取决于C1J1J2三角形的形状上，由于三角形各边长均不长，故可认为三边长测量中误差相等
即： Ms=ML1=ML2=ML3
则按照测量误差精度公式有：
.png)
(3-3)
由公式（3-3）可以看出A、C角度越小精度越高，但由于竖井设计井口尺寸及场地受限的原因，无法达到等腰、正三角形及A、C角度相当小的情况。
通过以上分析得出全站仪在地形条件受限情况下无法达到观测精度要求，但陀螺全站仪在定向方面却不受边长及角度影响。
（二）、全站式陀螺仪结合钢丝测量
1、测量方案
（1）首先采用传统导线测量在地面井口附近建立一个基准点A，测量顺序为C3-C1-A。（如图二）
（2）投点采用单独的一根钢丝投入到井下，在地面上导线方向为C3-C1-A-竖井投点钢丝，在井下导线方向为：竖井投点钢丝-D-B-C. （如图二）
图二
-
.png)
2、陀螺测量方案
（1）采用中天法测量，每次测量均观测5个连续中天时间。
（2）外业观测步骤：
1）在地面测量3次地面点A-C1点的仪器常数。
2）下井测量2次井下定向边B-C陀螺方位角2次。
3) 重新上井后测量2次地面点A-C1点的仪器常数。
4)计算仪器常数平均值；计算仪器常数测定边和井下定向边的子午线收敛角。
5）计算各定向边坐标方位角并评定精度；
（3）观测精度要求：
.png)
（4）陀螺定向结果及精度分析
.png)
由以上数据可得出：
1、仪器常数一次测定中误差：=±=
.png)
2、仪器常数平均值中误差：m△p=±=±=
.png)
3、理论公式计算井下定向边陀螺方位角平均中误差：
.png)
由以上数据分析可看出，全站式陀螺仪测量精度完全可以达到要求，且引沁入汾2#竖井上游与邻标段2019年底的顺利贯通也从实际验证了精度和方法的可行性。
参考文献：
1、《煤矿测量规程》，原中华人民共和国能源部制定，1989.7
2、《控制测量学》， 黄河水利出版社， 杨国清 ， 2005