姜雷雷 吴普拯
浙江华展工程研究设计院有限公司 浙江宁波 315000
摘 要：近年随着来城市轨道交通的迅猛发展，目前已有超过38个城市开展了城市轨道交通的建设。在地铁施工阶段，为保证地铁周边道路畅通，大部分站间隧道均采用暗挖或盾构法的施工工艺，传统的测量控制均以联系测量+支导线的形式进行隧道内的方位传递，随着线路长度的增加将导致误差的积累，影响着隧道贯通精度，更严重的可能造成线路偏位。因此，对于长、大隧道采用其他测量手段进行复核已十分必要。
关键词：道路畅通；陀螺；交通
一、陀螺定向测量
陀螺定向测量（gyrostatic orientation survey）是用陀螺经纬仪（全站仪）测定某控制网边的陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角，最终推算待定边坐标方位角的过程。陀螺仪具有两个基本特性：1、定轴性，2、进动性。在轨道交通土建阶段主要应用其两个基本特性进行方位的精确定向。主要测量原理如下：
设C、D待测点，在C点安置仪器测得真北方向在水平度盘的读数N0，D方向在水平度盘上的读数N1，则可求得CD边的真北方位角ACD=N1-N0。因CD边坐标方位角TCD=ACD-RΦ，且RΦ=（RΦ：C处的子午线收敛角，：C点横坐标，为C点纬度）。
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在轨道交通外业生产过程中按地面已知边→地下定向边→地面已知边的顺序进行。即：
（1）在地面控制边进行多测回定向测量，标定仪器常数；
（2）在地下待测边各进行多测回定向测量；
（3）以地面控制边进行多测回定向测量，检验仪器的稳定性和精度并最终确定仪器常数。
外业测量需满足如下指标要求：
（1）测回间陀螺方位角较差应小于20″。
（2）两次地面控制边测量结果均值之差不得大于12″。
（3）测前、测后各三测回测定的陀螺全站仪常数平均值较差不应大于15″。
二、数据处理
外业测量结束后数据处理按如下方法进行：
（1） 地面标定仪器常数计算公式
式中：为仪器常数； 为地面已知边坐标方位角；
上为地面已知边陀螺测量定向方位角。
根据地面控制点已知坐标计算得到地面已知边坐标方位角
，再由地面两次陀螺定向结果求平均
，得到仪器常数
。
（2） 测量地下待测边
在地下待检验的导线边上架设陀螺全站仪，用逆转点法定向，由多测回测量结果计算平均值得到地下待测边的陀螺方位角。
（3）计算子午线收敛角差值
由于地面边和地下边所在位置不同，由高斯投影造成的子午线收敛角也不同，两处位置的子午线收敛角有一个差值，可以根据公式计算。
子午线收敛角差值
式中：
为子午线收敛角差值，单位为秒；
为地下待定边端点的横坐标（km）； 为地面已知边端点的横坐标（km）。
（4）计算地下边的坐标方位角
地下边坐标方位角α下计算公式为
式中：为地面控制边坐标反算方位角； 为地面控制边实测陀螺方位角；
为地下待测边实测陀螺方位角；
为地面已知边和待定边子午线收敛角差数。
本篇结合某市2.1km轨道交通土压平衡盾构区间为实例，在1km位置通过两井定向测量+导线网与NTS-342G10全站式陀螺仪定向测量进行数据对比分析：
陀螺方位角测量值统计表
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三、结论
经实例数据进行数据对比分析，地面已知边两次定向测量较差7.3″，最终导线网实测坐标方位角与陀螺定向测量计算坐标方位角较差6.1″，成果较差已能完全满足贯通测量要求，同时能对导线网进行有效检核，保证隧道的贯通误差满足要求，提高数据的稳定性及可靠性。因此对于大于1.5km的长隧道采用其他陀螺定向测量进行必要监测十分必要。
参考文献：
[1] 张石聪.陀螺仪在竖井定向测量的应用[J].世界有色金属，2016(12).
[2] 李学仕，郑成沛.陀螺定向测量在广州地铁鱼大区间的应用与研究[J].铁道勘察，2008, 34(1).
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[4] 季凯敏.王解先.利用大地坐标计算真方位角的两种方法[J].工程勘察，2009(04).