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地铁工程中联系测量的应用研究

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：任晓军

[导读] 摘要：当前，大型城市在积极发展城市轨道交通运输事业，其在城市发展中起到了极为关键的作用，特别是在面对城市地面空间逐渐局限的基础之上，地下轨道交通运输事业也逐渐得以创新发展。

        中铁二十局集团第五工程有限公司陕西省西安市 710016
        摘要：当前，大型城市在积极发展城市轨道交通运输事业，其在城市发展中起到了极为关键的作用，特别是在面对城市地面空间逐渐局限的基础之上，地下轨道交通运输事业也逐渐得以创新发展。在城市轨道交通运输事业的实际施工中，需要有精准的测量进行指导、检验监督与保障。城市地铁交通运输工程要确保地下施工坐标、地面系统以及高程系统的有序统一，也就是联系测量，此项技术在地铁工程项目中的实际应用，为地铁项目工程的施工建设奠定了坚实基础。社会经济的快速发展过程中，城市居民对交通出行要求越来越高，随着城市化发展进程的持续推进，地铁交通运输逐渐变成所有城市现代化发展中的关键内容。城市轨道交通运输工程为市民出行提供了便利，强化提升了城市土地资源的利用率，更奠定了城市多元化发展的坚实基础，所以，社会各界在地铁工程的设计、施工质量方面亦有严格要求。工程测量属于是地铁工程施工中极为关键的一项工作内容，要基于现代化理念、技术等，保证测量工作的精准度与可靠性，基于此对联系测量技术进行深入探究极为关键和必要。文中着手于联系测量技术的相关内容，并且从多个层面阐述联系测量技术应用地铁工程中的具体措施，希望能够为城市现代化发展提供一些有力帮助。
        关键词：地铁工程；联系测量；实际应用；城市；发展；
        城市化发展过程当中，各个大中型城市广泛存在道路拥堵、车辆堵塞以及交通制度混乱的情况，并且着已经变成影响城市现代化发展的主要问题。城市轨道交通运输工程的实际测量当中，对联系测量技术进行探究与应用极为关键，对其实际应用进行阐释，确保地铁交通运输工程的安全性、可靠性与稳定性。
        一、联系测量技术
        联系测量实际上就是基于一定技术方式，把地面平面坐标系统与高程系统传输到地面，让地面与地下的坐标系统能够实现一致测量。其中主要包含地面管控与竖井传递。地面管控通常是基于GPS予以管控，竖井传递是方向、高程的传递，方向传递则是一井、两井、陀螺经纬仪的定向。高程传递包含钢尺法与钢丝法。基于这些技术方式能够让地上、地下的坐标体系得以统一[1]。
        城市轨道交通项目工程在隧道贯通方面有着严格要求，为了保证隧道的精准贯通，城市轨道交通工程项目的测量过程中，基于首级管控网的有效构建，至地面、地下联系测量、地下管控测量等诸多环节的误差估算、精准度分析等，基于实践能够获悉，地面、地下坐标体系统一的联系测量，属于是隧道贯通产生误差的主要原因，且其亦是基于地面至贯通面测量工作当中难以进行管控的环节。所以，针对城市轨道工程测量当中的瓶颈效应进行联系测量，探究联系方式、总结经验极为关键。
        城市地铁隧道工程的实际施工中，测量工作的实际开展是必要而可靠的，要怎样对地面、地下的批评面坐标体系与高程系统进行有效解决，当前国内外提出很多创新技术、工艺等，主要表现在于：
        （一）地面管控测量
        应用GPS定位技术，让隧道平面管控网布设产生了本质变化，当前，城市地铁工程实际施工中，基于GPS定位技术对地铁工程进行地面管控，于GPS首级管控网之下进行导线网的加密布设，以此对施工要求进行有效满足。
        （二）竖井的联系测量
        竖井的联系测量一定要兼顾现场条件，使用合理有效的方式把地面点坐标、方位角、高程体系等精准地传输至地下，这是地下管控测量的计算依据。当前坐标、方位角传递的方式包含：联系三角形法、铅垂仪和陀螺经纬仪、全站仪联合定向法等等，高程传递方式基于钢卷、水准仪的实际配合而达成[2]。
        二、在地铁轨道工程中应用联系测量的有效措施
        联系测量就是把地面平面坐标以及高程系统基于施工竖井、斜井、平硐等传输至地下，让地面、地下坐标体系满足测量工作的一致性要求。联系测量中包含地面近井的导线、传递高程、地下近井的测量，基于竖井、斜井、平硐等的定向测量，传递高程和地下近井导线、近井水准的测量等。达成地面、地下测量坐标体系的统一、一致，要求使用合理有效的方式把地面管控点测量坐标传输到地面以下，当成是地下隧道工程测量操作的起算数据。遵照联系测量的具体特征，城市轨道交通工程的实际建设中，可使用的联系测量方式有很多，比如，针对平硐、斜井来讲，可使用地面导线、水准测量等方式，直接把地面测量的坐标体系传输至地下，针对竖井来讲，可使用竖井联系测量方式，把地面坐标系统传输到地面以下。
        （一）平硐与斜井
        基于平硐与斜井联系测量，基于导线、水准、三角高层的测量而实现。
        1.平硐与斜井平面的联系测量
        基于平硐、斜井等的几何定向，需要基于斜井、平硐进行观测导线的敷设，联系测量地面与井下[3]。基于全站仪对水平角、垂直角进行测量，使用经纬仪对水平角与垂直角进行测量。使用测量精度为5”级的全站仪进行实际测量，要对水平角、垂直角测回进行观测，J2经纬仪的观测过程中，要对水平、垂直角测回进行观测。
        2.平硐、斜井高程的联系测量
        实际测量中，将水准仪放在二尺点间，让前视、后视的距离基本上相等，以此能够将水准管轴、视准管轴因为不平行导致的误差消除掉，视线长度通常在15m—40m间。使用仪器对每站进行高观测，两次仪器高差要超过10cm，高差互差不能够超过5mm。限差实际测量中一定要认真地进行检测核查，倘若与实际不符，要及时进行重新测量，并且用两次测量所得的高差平均值当成是此站测量的结果。
        平硐水准路线可进行支线、闭合线路以及附和路线的实际布设，所有水准点之间的高差，要使用往返测量的技术进行明确，且往返测量的高差不能够超过±50 mm，此处的R是水准点之间路线的长度，其单位是km。倘若条件允许，可进行水准环线的布设。闭合、附和水准线可使用两次仪器予以单程测量，闭合差不能够超过±50 mm，此处L属于是闭合、附和路线的长度，其单位是km。
        基于斜井进行高程导入，可使用常规三角高程进行实际测量。全站仪三角高程法的实际应用，在高程传递过程中规避因为测量仪器过高产生的误差。在实际测量过程当中不需要对仪器高进行测定，因为不具备仪器高、觇标高的测量误差，所以可基于无仪器高作业法进行高程传递，其具有良好的观测精准度。

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        （二）竖井的联系测量
        1.几何定向的测量
        将钢丝垂线悬挂在竖井当中，基于地面向井下进行平面坐标的传递，并且进行方向测量，这就是竖井的几何定向。竖井的几何定向，实际上就是把钢丝垂线悬挂在井筒当中，把钢丝绳一端固定于地面之上，另一端固定在专用定向的垂球上，让其能够在定向水平上自由悬挂，通常撑起为垂球线。依据地面坐标体系求得垂球线批评面坐标和连线方位角[4]。定向水平之上将垂线球和井下固定导线点都连接起来，以此把地面方向、坐标传输到井下，实现定向目标。也就是说，把竖井的几何定向划分成两个部分，从地面向定向的水平投点也叫作投点，地面与定向水平和垂球线连接也就是连接。几何定向则包含一井定向与两井定向。
        一井定向就是把地面以上的坐标、方向等，基于竖井平面的联系测量传输到地下测量。投点实际上是于井筒当中悬挂上重锤线，并且达到定向水平。投点的时候，将地面井口封住，基于绞车把重锤钢丝缓慢地放下，同时将钢丝置于地下已经准备好的、满水铁桶。在进行第二根钢丝投放的时候，要缓慢地放下，每下放了一段时间，需要于第一根钢丝之上进行信号圈投放，确保两根钢丝都并未出现缠绕的情况。
        因为无法在垂球线的AB点上安装一起，所以要在井上下进行连接点选定，将这样连接成的三角形称为是连接三角形。基于井上下连接的三角形平面投影图能够获悉，如果坐标、方位角、地面三角形内角与边长是已知的，可依据导线测量的计算方式，把AB坐标系统当中的坐标、连线方位角计算出来。并且在AB注意不爱、连线方位角与井下三角形诸多要素都已知的情况下，对连接角进行测定，以此计算出井下导线的起始边方位角坐标。
        两井定向就是要在两个施工竖井当中分别进行钢丝悬挂，和一井定向相比较，因为增加了两个钢丝间距，降低了投点误差导致的方向误差，有助于地下导线精度的强化提升，这是两井定向的显著有点。同时外业测量比较简单，并不需要投入大量时间，投点与连接测量要依据一井定向的要求进行。两井定向过程当中，基于地面进景点、管控点使用导线、其他方式对钢丝绳平面坐标数值进行测定。把地下隧道当中已经布设完成的地下导线和竖井当中的钢丝进行联测，可以把地面坐标、方向传输到地下去，经过一系列计算获得地下导线所有点的坐标和导线边方位角。
        2.陀螺经纬仪的定向测量
        陀螺仪在寻北特性的基础之上开展工作，刚体转子陀螺仪属于是当前广泛应用的陀螺仪，其核心部分是绕陀螺轴高速旋转的刚体转子。陀螺仪转子基于陀螺马达而驱动，让其绕陀螺轴进行高速旋转，转速达到几千转、几万转每分钟。陀螺仪的工作原理主要通过陀螺本身特性而达成，即定轴性和进动性。匀速自传陀螺于无外力作用的情况下，当外加力矩是零的时候，基于自身转动惯量让自转轴指向惯性空间。初始方向的恒定，脱落具有定轴性，即为稳定性。如果陀螺被外力矩所影响，其自转轴向外外加力矩进行运动，也就是通常所说的陀螺进动性。陀螺轴因为外力影响用最小角度往外力矩方向进行进动。基于实验能够获悉，进动角速度和外加力矩属于是正比关系，其同陀螺仪动量矩是反比关系[5]。
        陀螺经纬仪定向方式一般包含逆转点法与中天法，其中，陀螺马达起动之后，达到预定的转速，缓慢放下灵敏部至半脱离的位置，数秒之后全部放下。倘若快速移动光标，要使用阻尼限幅，让摆幅处在2左右。基于水平微动螺旋微动对准位置实施跟踪，让光标向和分划板的领刻画线能够实现重合，确保平稳、连续的跟踪。在摆动至逆转点的时候，对经纬仪水平度盘的读书进行读取，并且锁紧灵敏部，将陀螺马达制动。实际跟踪中，要使用秒表连续两次对同个方向的逆转点时间进行测定。
        中天法观测中，照准部固定在接近于北方向上，其中光标摆动的幅度一定要限定于目镜视场之内，所以，起始近似北方向的精度区间为15”。
        3.竖井高程的联系测量
        高程传递的测量就是把地面坐标系统当中的高程传输到地下隧道、基坑高程进景点、高程起算点测量当中，遵照对应的精度要求，使用对应的测量方式。城市轨道交通工程的实际施工中，通常使用施工竖井实现高程测量传输。为了能够对近井点高程进行测定，要对近井水准的测量进行加密，测量以前要检查测量起算数据地面管控水准点，基于检测明确其的可靠性与稳定性，使用二等水准测量对近井水准测量进行加密，同时要构成符合水准路线吗，把近井点归结到水准路线当中。
        基于悬挂着的刚吃，向地下传输高程，属于是应用广泛的一种测量方式，实际测量中，要先进行挂齿架的搭建，将完成检定的钢尺悬挂在挂齿架上，钢尺零刻画向下，同时于下端悬挂上一个重锤，重锤重量要和钢尺鉴定过程中的拉力一致，之后进行水准仪安置与测量。
        基于钢丝进行高程导入，由于钢丝本身并不具备刻度，因此，无法进行长度的直接测量，需要使用特制标线夹在钢丝上标记，于封上井口上固定缠上钢丝的小绞车，之后基于导向轮进行钢丝下投，但是一定要注意，投放速度不能太快。钢丝下方过程中，需要添加对应的配重，并且在井下放置满水的水桶，基于此拉直钢丝，确保其不会于井筒中摆动。于井上、下使用水准仪进行水平标记，之后把钢丝从中提出来，基于光电测距仪、井口附近、钢尺等设置对应的丈量距离。基于光电测距仪对钢尺长度进行测量的时候，需要于平坦地面上、坡度均匀地面等把钢丝拉直，同时要施加和导入高程时同样的拉力，于挂有重锤的方向上进行棱镜架设。
        结束语：
        综上所述，城市中的地面空间日愈紧张，城市轨道交通运输工程在城市发展中具有极为关键的作用，地下轨道交通运输工程获得了良好的发展。城市地铁交通运输工程一定要确保地下施工坐标、地面系统以及高程系统的有序统一，也就是联系测量。文中着重阐述地面管控测量以及平硐、竖井、斜井等联系测量的具体方式，指导地铁交通工程的实际施工，确保地铁工程能够满足城市交通出行的要求。
        参考文献：
        [1]韩兵.关于联系测量在地铁工程中的应用[J].建材与装饰，2020，000（004）：268-269.
        [2]张兴.联系测量在地铁施工中的应用[J].居舍，2020（07）：79-80.
        [3]宋达.联系测量在地铁工程中的应用探讨[J].建材与装饰，2020，No.607（10）：237-238.
        [4]髙旭.联系测量在地铁车站施工中的应用[J].建筑技术开发，2019（10）.
        [5]张文静.联系测量在地铁工程中的应用[J].四川建材，2019（6）：55-57.