两井定向联系测量在城市地下管廊工程中的应用研究

张居福

（安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031）

调查发展，地下管线维修问题一直以来都存在于人们的日常生活中，不仅影响城市交通，还给人们出行带来诸多不便。出现这一问题的主要原因是我国大多数地下管线直接埋放在地下，在经过一定年限之后这些埋藏在地下的管线会存在一些问题，因此需要维修这部分存在问题的地下管线，且维修改造的时间较长，导致局部区域道路无法正常通行，严重影响了居民的正常出行。为了从根本上解决这些问题，我国提出了城市地下综合管廊技术，与普通的管道埋线技术不同，可在城市地下综合管廊中实现廊道贯通，为确保该技术的高效开展，技术人员提出了一种全新的联系测量方式，即两井定向联系测量方法[1]。在城市地下综合管廊的修建过程中，利用该测量技术能够缩短测量时间、提高测量效率，在不影响竖井作业的同时，测量精度较高，能够确保城市地下管廊工程项目的顺利贯通。

1 两井定向联系测量的数学模型与算法

两井定向联系测量是城市低下管廊工程中所常用的测量方法之一，同时两井定向联系测量也是联系测量方法中的一种。两井定向联系测量这一名称的由来是由于在使用该方法进行测量时需要在施工地建设两个立井。两井定向是指通过两个水平立井确定地下导线坐标的测量方式。在使用两井定向进行联系测量时，施工人员首先需要在两个水平立井中各自垂挂一根垂球线。这不但可以保障地面上下连线的方向角不会产生变化，同时工作人员也可以通过这一垂球线确定连线的坐标方位角。在完成垂球线的悬挂后，工作人员还需要在地下井道中使用经纬仪对两根垂球线进行联合测量。这样不仅可以确定地下坐标系统与地上坐标系统的方位差，还可以确定地下导线在地面坐标系统中的方位角[2]。

与其余联系测量方式相比，两井定向联系测量可以有效减少投点误差与投向误差。这不但可以防止施工人员在施工中由于测量不准而出现失误，而且可以有效提高施工质量与施工效率。而两井定向联系测量的数学模型主要是根据两垂球线所建立的，在使用两井定向联系测量方法测量的过程中，工作人员需要首先悬挂两条垂球线，在悬挂垂球线的过程中，工作人员可以通过GPS与导线测量的方式将地面坐标传递至地下。在地下空间中，工作人员则可以通过导线的方式将其构建成一个复合图形，从而建立地下坐标系。

由于井下隧道比较复杂，在建立坐标系时以内两个钢丝之间的距离比较远，且导线之间无法互相通视，因此需要假定其实方位角，以便于计算及确定测量的角度。建立坐标系时一般假定其方位角为0°00′00″，利用确定导线测量的角度与各边之间的假定坐标以及边长，设（XA，YA），（XB，YB）分别为两点经地面联测计算得出的坐标值，再逐一确定井下导线点的坐标，通过导线的一个端点计算出另一端点的坐标，然后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[3]。

2 两井定向联系测量的应用

城市地下管廊工程项目的提出将会加快现代化城市的构建步伐，减少因城市地下管道施工问题给人们出行带来的不便。而相应的技术人员所提出的关于城市地下管廊工程项目实施过程中的两井定向联系测量技术，可在确保测量精度的同时，给城市地下管道工程项目的有序开展提供更为有效的技术保障。相信在不久的将来该测量技术将会得到进一步优化，并更好地应用于城市地下管廊工程项目，促进现代化城市发展的步伐，给城市居民带来更加美好的居住环境。两井定向测量是我国地下管廊建设中所常用的测量方法之一，通过两井定向联系测量不仅可以提高施工的精确度，进而提高施工质量，还可以实现外业数据开采以及数据处理与精度分析等功能[4]。下面文章将以深圳市龙岗区六约地下管廊工程的建设为例，详细阐述两井定向联系测量的应用。

2.1 工程概况

依据《城市地下综合管廊工程消耗量定额（征求意见稿）》的工程施工规定，工程施工前要先勘测岩层地质，获取充足数据后再进行项目施工规划，以提高施工效率，确保施工的精准度。深圳市龙岗区六约地下管廊工程，其全长4.83km。施工范围为10#（不含）～16#综合井，为了提高施工质量以及施工效率，工作人员将该工程项目分成6个区段，6个区段同时施工，期间测量方式均采用两井定向联系测量。

2.2 外业数据开采

外业数据采集是指通过测量获取到一些大自然的基础数据。通过这些数据施工人员可以有效提高施工质量以及施工效率。在城市地下管廊工程的建设中，施工人员也需要通过两井定向联系测量获取到一些基础数据，从而方便该项目的施工，其中包括测量地面近井点导线以及地上地下联系等。因此，实际测量过程中应严格遵循各项规定，以精准化、高效化为测量目标，在近井点处做好标记，然后依据两井定向联系测量方法建立其坐标系，确定各个点的坐标。

（1）地面近井点导线测量。测量地面近井点导线不仅可以有效降低两井定向联系测量的精确度，还可以提高施工人员的施工速度，因而对地面近井点进行导线测量时十分必要。在对地面近井点进行导线测量时，工作人员首先需要选点。在完成选点后，工作人员还需要进行测角工作。测角工作是指测量导线的转折角。在测角工作中，工作人员可以使用经纬仪测量左角以及右角，这一方法不但较为方便，可以加快测角工作的工作效率，而且可以在一定程度上提高测角工作的精准度。在完成测角工作后，工作人员还需要测量各点之间的导线长度，这一工作往往被工作人员称之为测距。在进行测距工作时，工作人员可以选择使用光电测距仪测距，同时也可以使用往返测距法测距。其中光电测距仪一般用于平坦的地势，而往返测距法则一般用于地势变化较大的地区。光电测距仪具有测量精准、测距速度快等特点，但其不适用于地势变化较大的地区。而往返测距法虽然测距速率较慢，但其可以运用在各式各样的地势中。在完成上述测量后，工作人员便可以计算闭合导线的坐标。在计算闭合导线坐标时，往往会将导线的一段作为坐标原点，并通过上述测量出的角度以及各点之间的距离计算出各点的坐标[5]。

（2）地上地下联系测量。地上地下联系测量是指通过使用两井定向联系测量的方式测量比对地下坐标以及地上坐标。地上地下联系测量不仅可以有效提高施工的精确度，同时还可以在一定程度上加快施工效率。在测量地下坐标时，工作人员首先需要通过两个立井悬挂垂球线，并在地下利用导线将两垂球线进行连接。在完成上述工作后，工作人员便可以通过将其导线的一点设置为坐标原点，进而测量、计算地下各点的坐标。在完成地下各点坐标的计算、测量工作后，工作人员还需要比对地下各点的坐标与地上坐标，从而判断施工位置是否出现偏移，进而及时改进施工位置以及施工方向[6]。

2.3 数据处理与精度分析

为了提高城市地下管廊工程的施工精准度以及施工效率，不仅需要在施工前了解施工概况，并采集外业数据，同时还需要进行数据处理以及精度分析工作。往往会利用计算机软件开展数据处理与精度分析工作。在分析测量精度时，可以利用计算机软件计算投点、井上连接以及井下连接之间角度的误差，从而得出两井定向联系测量中的误差进度。此外，由于地面连接测量误差与地上地下也具有一定的关系，因此为了确保测量精度及误差的准确性，工作人员还需要测量、计算测量精度及误差值。利用计算机软件，工作人员不但可以加快误差及测量精度的计算效率与准确率，同时还可以准确地了解地面与地下各点的角度观察值以及改正数、观察测量值与平差后的坐标值等信息。通过这些数据信息，施工人员可以及时地判断施工方向以及施工位置是否出现偏差，以及在施工位置或施工方向出现偏差后该如何改进。为提升数据处理的精准性，除利用计算机软件减少数据处理过程中的人为误差外，还要从数据收集与处理流程入手，进一步完善外业数据采集后的数据处理流程，并在数据处理后进行全面的核算，借助大数据、云计算等平台进行数据的储存、整合与处理，并根据数据建立井下廊道的三维模型，以供项目施工使用，以便优化施工方案设计以及进行施工过程管理[7-8]。可见，通过分析数据处理与精度可有效提高城市地下管廊工程的施工质量。

3 结束语

总之，结合工程实例来看，在城市地下管道施工过程中利用两井定向联系测量法进行外业数据采集以及测量数据的处理，不仅操作过程简单，还有效提升了测量工作的效率。由此可见，在工程实践中运用两井定向联系测量，可有效提升数据测量的精准度，为城市地下管廊工程项目实施提供精准数据，对于其他地下工程项目测量工作而言，也具有一定的参考价值，应用前景较为广阔。