浅谈城市地下工程的测量工作

郭 睿

摘要:随着城市地下工程的日益增多,地下工程的测量工作也越来越重要。本文介绍地下工程测量的特点,分析地下工程测量的方法并预计地下工程测量发展的方向。

Abstract: With the development of the underground engineering, the measurement of the underground engineering is becoming more and more important. The thesis describes the characteristics of the measurement of the underground engineering, and the developing trend of the underground engineering and it measurement method.

关键词:地下工程;测量;发展趋势

Key words: underground engineering; measurement; developing trend

中图分类号:TU19 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0227-01

1地下工程测量的特点

地下工程测量是工程测量的分支,是测绘科学在地下工程建设中的应用。地下工程测量主要包括地面控制测量、地下起始数据的传递、地下控制测量、贯通测量、陀螺定向、地下工程施工测量、地下工程施工和运营过程中的变形监测以及地下管线探测等。由此可见,地下工程测量是地下工程建设和施工的重要技术,对地下工程建设和施工起保障和监督作用,对安全生产起着指导作用。

地下工程测量的工作环境主要是地下或封闭的空间,其作业方法、作业程序等与常规的地面测量存在一定的差别,其主要特点如下:①测量空间狭窄、测量条件差,并有烟尘、滴水、人和机械干扰等;②施测对象灰暗,一般无自然光,照度不理想;③工程精度要求高,而且允许耗时短,有时需要现场提交成果;④测量的网型受地下条件限制,成果的可靠性主要依靠重复测量来保证。

2地下工程测量的方法

2.1 地下工程施工控制测量分为地面控制和地下控制两部分,并将两部分联测,形成具有统一坐标和高程系统的控制网。如果通过竖井施工,要进行井上、井下的平面和高程联系测量。平面联系测量是通过井筒进行联系三角形测量,将地面近井控制点的平面坐标和方向传递到井下平面控制点上,作为井下导线的起算坐标和起算方向。单井平面联系测量通常采用重锤投放两条钢丝,测定垂线投放点的坐标和投点连线的坐标方位角,地下导线即由此传算。近代已逐步采用光学投点仪、激光垂准仪和陀螺经纬仪定向的方法代替上述几何联系测量。

地面平面控制一般采用导线、测角网、测边网或边角网。高程控制一般采用水准网或电磁波测距三角高程控制网。

地下控制测量从各洞口或井口引进,随坑道掘进而逐步延伸。地下控制网的形状和测量方法,依坑道的形状和净空的大小而定。平面控制一般多采用导线或狭长的导线网。在地下导线中,采用能够保证设计精度的陀螺经纬仪,加测一边或数边的陀螺方位角,可减少横向贯通误差的积累。小型地下工程常采用中线控制。高程控制一般采用水准测量或电磁波测距仪测高。地下所设的控制点比较容易产生位移,在使用前应予检测。

2.2 地下工程的定线放样主要根据施工中线和施工水准点进行。先根据施工中线和水准点放样出开挖断面的中心点,布置炮眼进行钻爆,或以掘进机械进行开挖。近代已用激光导向的方法操纵掘进机械的进程。待洞体成型或部分成型后,即根据校准的中线放样断面线,进行衬砌。隧道、坑道贯通以后,施工中线即可对接,此时要测算坑道横向、纵向、高程和方向的贯通误差,并进行调整。在放样精度要求较高时,贯通误差调整前,应先进行贯通测量,亦即将相向开挖两洞口附近的洞外控制点连成贯通导线或贯通水准线路,重新施测并加以平差。在允许调整的范围内,所有重要放样工作,都以平差后的坐标和高程作为调整施工中线和放样的依据。地下工程衬砌后,要进行断面测量,核实净空。对于洞室、地下油库等还要进行实际库容的测算。

2.3 地下工程竣工测量地下工程竣工后要测制竣工图和记录必要的测量数据,在经营管理阶段还要进行地下工程的设备安装、维修、改建、扩建等各种测量工作。

地下工程施工时,因岩体掘空,围岩应力发生变化,可能导致地下建筑及其周围岩体下沉、隆起、两侧内挤、断裂以至滑动等变形和位移。因此,必要时,从施工前开始,直到经营期间,应对地面、地面建筑物、地下岩体进行系统的变形观测,以保证安全施工,鉴定工程质量,开展相应的科学研究工作。

3地下工程测量的展望

3.1 地下工程测量的进一步发展和服务领域的拓宽随着大力发展城市的地铁、地下商城和地下通道等工程建设,必然会促进地下工程测量的发展和服务领域的拓宽。地下工程测量服务面的拓宽,将对测量工作带来新的考验。由于各类工程的性质和功能不同,工程难度也越来越大,工程的质量和精度也要求越来越高,常规的测量方法很难满足要求。为了解决这些问题和困难,必然将促进地下工程测量新理论、新技术的发展。这是地下工程测量发展的必然趋势。

3.2 高新技术在地下工程测量中的应用随着光电技术、微电子技术、精密机械技术、计算机通讯技术、GPS技术、陀螺定向技术、激光技术的发展,推动了地下工程测量新技术的发展,相继出现了光电测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、GPS、陀螺经纬仪、激光指向仪、激光铅直仪等先进的测绘仪器,改变了传统的地下测量方法,为地下工程测量向现代化、自动化、数字化、智能化方向发展创造了有利条件。

最典型的是大型隧道工程贯通测量的地面控制网,将彻底改变传统的导线网和三角网,采用GPS控制网,这样可大大提高控制网的精度和可靠性。随着卫星测高精度的提高,GPS在跨江跨海隧道工程控制测量的高程传递和大型地下工程竣工的运营过程中的地表变形监测等方面将发挥重要作用。

随着社会的进步和城市化进程的加快,可以预计,测量发展将主要体现在以下几个方面:(1)地下工程测量将向深度和广度发展,服务面不断拓宽,由采矿业向交通、人类生活、娱乐中心、军事掩体等方向发展,将重点研究千米以下的空间和地下大面积的空间测量工作。同时,地下测量人员将需要显著增加,技术和能力将要求更高。(2)地下工程测量的新理论、新技术的研究和开发将是测绘科学研究的重要内容之一。(3)地下工程施工和运营中的变形监测以及各种灾害防治和预测,也是地下工程测量研究的重要内容。(4)随着地下工程服务面的拓宽,与其他相关学科的关系越来越密切。如建筑设计、工程施工、工程地质、水文地质等。这就要求测量人员必须是一专多能的复合型人才。(5)随着光电技术、微电子技术、激光技术、计算机技术的发展以及新材料、新仪器的应用,地下工程测量将向自动化、数字化、智能化方向发展。