两井定向联系测量在城市地下管廊工程中的应用研究

高帅

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

摘要： 本文对两井定向联系测量方法在城市地下综合管廊工程中应用的可行性进行了分析研究。经实例验证，两井定向联系测量方法在城市地下综合管廊工程测量中的应用是可行的，且测量精度完全能够满足工程需求。该技术的引入可以改善传统联系测量方法，无论是测量作业效率，还是测量结果的精度都得到了很大的提高，具有广阔的应用前景。

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.

关键词： 两井定向联系测量；地下管廊；应用

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

中图分类号：P221+.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0147-03

0 引言

長期以来，我国地下管线多以直接埋放的形式布设于地下，在维修改造时就不可避免地造成了交通的不便，影响居民生活，而且在施工过程中又经常造成管线无谓的损坏，致使人力、物力资源极大的浪费。为了解决这些问题，高度集约型的城市地下综合管廊应运而生。

与传统直埋的方式相比，在城市地下综合管廊的修建过程中，坐标方位的传递问题也就成了廊道贯通的主要问题。因此，选择一种合适的联系测量方法就显得尤为重要。已有研究表明，与其他竖井联系测量方法相比，两井定向联系测量方法定向时间短、作业简单、对竖井作业影响小、精度高，可以为地下平面控制网提供精确的坐标方位基准，从而保证城市地下管廊工程的顺利贯通。

1 两井定向联系测量的数学模型与算法

两井定向联系测量时，地面坐标可通过GPS和导线测量的方法将坐标传递到井筒，在井筒中通过细钢丝将坐标传递到井下，井下两钢丝点作为已知点，在井底隧道用导线的方式将其连接起来，这样就组成了一个复合图形。在这个图形中，两根钢丝处缺少两个连接角，这样的导线是无起始方向角的，称为无定向导线。假定有导线A，1，2…n，B，附合在A、B两个控制点上，其中A、B两点为两钢丝点，1，2…n为井下导线点位，丈量各个边长Si，并在1，2…n诸点上测了转折角？茁i（设测左角）。假定一个坐标系统，其原点在A，其轴与AB连线边重合，如图1所示。图中，XOY为大地坐标系。

井下导线计算的思路是：根据地面连接测量的结果，计算出两根钢丝的坐标，再以此进行坐标反算，利用公式（1）和（2）分别求出两根钢丝间连线的方位角？琢AB和水平距离SAB。

式中：fX和fY为横纵坐标闭合差；∑？驻X和∑？驻Y为A、B之间所有边的坐标增量代数和；∑S为A、B之间导线边长之和。

最后用B点的假定坐标和A点的坐标反算出两根钢丝之间的假定方位角，计算两根钢丝在两个不同坐标系之中的方位角之差（即旋转角），据其求出井下导线各边在地面统一坐标系统中的方位角，根据各边的方位角及水平距离，以导线的一个端点为起算点，推算出另一端点的坐标，由于测角和测距误差的影响，将产生坐标增量闭合差，依据公式（5）求出，然后依据公式（6）将坐标增量反号按距离成比例分配，最后依公式（4）计算井下导线点的坐标。

2 两井定向联系测量的应用

2.1 工程概况

沈阳市地下综合管廊（南运河段）工程拟建于南运河沿线，西起南京南街，东至善邻路，总长度约12.6公里，共分为6个盾构区段同时施工。其中D3～D4区段西起青年公园，东至万柳塘公园。施工过程中采用“先井后盾”的施工顺序，即先将施工竖井全部施做完成后，盾构机已由D3盾构井组装始发后依次穿越J12、J13节点井后沿设计线路掘进，现场具备两井定向联系测量条件，两井定向联系测量示意图如图2所示。

2.2 外业数据采集

2.2.1 地面近井点导线测量

在对地面近井导线测量时，利用本标段现有的GPS控制点QNHY、BHLY、WYHY、GDNJ加密近井点XJJ和DJJ，然后分别在两个近井点上面架设全站仪，测量两根钢丝的角度和距离，从而可以计算两根钢丝的方位角？琢上和d上距离。

2.2.2 地上地下联系测量

依现场条件，在D3盾构井和J13节点井中各悬挂1根Φ0.3mm的钢丝，钢丝地上地下相应位置贴反射贴片，下方各悬挂10kg的重锤，重锤沉浸在阻尼液中，待重锤完全稳定后方可进行观测。

2.3 数据处理与精度分析

①地面标准附合导线采用计算软件进行平差计算，以既有的GPS控制点QNHY、BHLY、WYHY、GDNJ作为起算点进行严密平差计算，平差计算结果中：角度闭合差为4.4″，导线全长相对闭合差为1/55201，二者均远远小于限差值，精度能够满足工程需求。（表1）

②井下导线计算时，假定D3盾构井中的XGS至井下第一个导线点ZX1点的方位角为 000°00′00″，XGS坐标为（0，0），根据观测角度计算井下导线点的坐标，直至DGS。根据假定方位角下的两根钢丝坐标反算出方位角和距离，以地上计算结果为基准改正井下计算值，然后利用改正后的方位角和距离重新计算井下导线点的坐标即为所求，结果如表2。

3 结束语

本文对两井定向联系测量方法在城市地下管廊工程中的应用进行了研究，文章介绍了两井定向联系测量的理论数学模型及算法，然后结合工程实例，对该方法应用过程中的外业数据采集和测量数据的处理给出了详细的计算过程。经验证，该测量方法操作简便，不但大大提高了测量工作的效率，而且计算结果的准确性也得到了有效的保证，可以应用于实践。本方法在城市地下管廊工程中的应用，对其他地下工程的测量工作也有一定的参考价值，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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