新型数字测绘技术在矿山地质工程测量中的应用

高成雷

（中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东 日照 276800）

矿山法地质工程测量，就是指在矿山法施工模式之下，采用现代化数字测绘技术，勘测现场地质结构与水文特征，获取关于地质结构、土壤情况、地下水位等方面的数据，为运用矿山法施工工艺提供数据支持。矿山法作业主要运用于硬岩石构造、地质环境较差的作业环境中，由于地质结构中的围岩变形较快，自稳沉降能力较弱，很容易在工程作业中引起施工地表的下沉、坍塌，造成较大经济损失。因此，在类似的作业环境中，城际高速铁路工程施工会选择矿山法进行作业。为了保证矿山法作业的有序落实，技术人员灵活运用数字测绘技术，将传统测绘与定位技术、遥感技术、网络综合技术、大数据技术、云计算技术相结合，从而简化测绘过程、提高测绘精准性与可靠性，为工程施工提供真实、可靠的数据。

1 工程概况

珠三角城际轨道交通广佛环线——“广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”，线路起源于广州市天河区广汕一路，向北穿过银排山，横穿广河高速，之后沿着西北方向穿过乌仔山，进入大源村，再向北穿过大源村，之后在广东涉外经济技术学院终止；起止位置分别设龙河站、大源站。

具体施工方案为：（1）线路①DSK28+090～DSK28+500、线路②DSK31+960～DSK35+230、线路③XJ0+000～XJ0+594.813；（2）全程上行线路约为4 686.849 m，下行线路约为4 661.398 m，共设11 座横通道，如表1。

表1 “广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”矿山法施工安排

根据工程路线情况分析，本线路全程穿越山区，需要分别穿越银排山、乌仔山；考虑到穿越山区环境中岩石结构坚硬，且容易产生作业地面沉降的问题，本次采用矿山法施工。为了更好地了解施工环境情况，有序落实矿山法施工工艺，在施工之前采用新型数字测绘技术开展地质测量工作，获取精确数据，支持工艺的实施。

2 在矿山法工程地质测量中运用新型数字测绘技术的优越性

根据“广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”实际情况来看，线路全过程面临大范围的复杂地形，包括：黄土、冻土、瓦斯、膨胀围岩、冻胀土、突泥等等，高速铁路工程建设施工时经常会遇到下穿山脉等复杂基础工程，比如：穿越银排山、乌仔山。在施工之前，技术人员要详细了解地下情况，分析临近区域的基础设施建设情况、地下环境等，充分考虑施工对周围自然结构、既有建筑物与构筑物的影响，通过地质数据的获取与分析，确保工程施工工艺不会影响整体工程的安全与稳定。在建设中，城际高速铁路的长度较长，所穿越的地质岩层环境较为复杂，甚至还会遭遇多种复杂地质结构，若出现失误引起不良地质条件的爆发，会造成不可预估的损失，严重影响工程建设进度，造成人员伤亡、经济损失等。

基于此种情况，在矿山法施工的地质测量中，技术人员运用新型测绘技术，其具有较强优越性，具体如下：

（1）测绘精度高，有助于获取精准可靠数据。数字化测绘技术相较于传统测绘技术，具有更高的精确度，这是由于其在传统测绘工程的基础上，引入了GIS、GPS、大数据、云计算、综合计算机技术，甚至引入了BIM 技术；经过往期大量工程实践验证，数字测绘技术能够获取到精准、真实、全面的数据资料。在本次工程的矿山法施工中，需要大量的地质数据作为支撑，保证数据信息的精准度至关重要。运用新型数字测绘技术，充分发挥其精准性，能够有效减少技术人员由于操作失误引起的测量误差，降低了错误数据的产生概率、缩小了数据偏差范围，能够有效改善数据不精准引起的分析问题。新型数据测绘技术运用时，系统可以自动将地质数据以坐标点形式呈现出来，通过定位坐标点构建放东西模型，提高地质测量工作效率。

（2）自动化程度较高，有助于充分利用测绘数据。新型数字测绘技术，不仅具有精准获取地质情况数据的能力，也具备整理数据、储存数据、测绘图文的功能。技术人员利用新型数字测绘技术，结合计算机设备，在自动化网络系统的支持之下，能够进一步控制测绘仪器的运行，调整信号强弱与程度，更灵活地获取地质信息。完成信息获取之后，还可以通过数字测绘系统储存数据资料，以便于之后的随时取用；也可以根据系统功能，绘制形成模型图、曲线图等，更直观呈现地质情况，以便于更有计划地落实矿山法作业。

3 矿山法地质工程测量中的新型数字测绘技术

根据“广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”的矿山法施工方案，技术人员可以运用如下三种新型数字测绘技术，根据不同的作业环境、数据获取需求、地质情况呈现需求，选择合适的技术。

（1）数字格栅测绘地图技术。数字化格栅测绘地形图，就是指借助信息技术、测绘工具，测量矿山法作业区域中的工程数据，获取地质资源资料；之后进行数据统计与分析，精准划分作业区域内不同的地质资源分布区域，以便于技术人员确定“穿山”线路，避免在施工过程中破坏原本区域中的地质资源，提高作业的环保性。在工程施工中，采用网络技术就可以搭建数据资源获取结构，这样可以在施工的过程中实时了解地质资源、地下结构的分布情况，为确定作业方式与线路提供依据。

（2）地理信息技术。新型数字测绘技术，其优势在于能够充分展现地理信息，让技术人员更直观了解地质条件。在工程的矿山法作业中，利用地理信息技术开展地质测量，可以依托卫星技术、定位技术获取立体化数据；整理与整合数据，能够全面掌握施工区域的地质信息。之后搭建施工区域的地质数据库，既可以随时查看地质信息，也可以为之后的工程作业提供依据。地理信息技术的运用中，技术人员借助软件系统、硬件设置，精准定位地质测量点，通过数据整理与分析，提前发现施工中可能遇到的问题。

（3）数字测量技术。数字测量技术是在基础数字测绘技术基础上的拓展，将其运用于矿山法作业中，可以制定完备的工程计划，有序展开测量工作。在数字测量技术运用中，每个阶段的测量任务均有明确的规划与安排，能够提高测量效率，避免时间与资源的浪费。在运用这一技术时，需要综合考虑当地的地质特征，既要获取数据资料，也要注意保护周围山体与围岩结构，兼顾经济效益与生态效益。

4 矿山法地质工程测量中的新型数字测绘技术应用方法

4.1 选择新型数字测绘技术

在工程的矿山法地质测量中，技术人员要根据本工程的作业需要，充分考虑城际高速铁路在穿山施工中的情况，灵活选择合适的技术。相较于传统测绘技术（如表2），新型数字测绘技术能够将数据以更加直观、立体的形式呈现出来，且获得更多的数据信息，能够对区域地质情况进行监测。在深层次挖掘山体、落实矿山法作业时，还可以深入获取矿山法作业之后周围的情况变化，搭建研究模型。

表2 新型数字测绘技术与传统测绘技术性能对比

4.2 获取工程地质数据

“广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”的矿山法作业中，技术人员开展地质测量工作，采用模型构建软件，同时在区域内设置测量点，选择地质结构、地下水文特征专用检测仪器，连接数字测绘系统，分别获取如下地质数据。

（1）地形地貌信息。区域内地形地势起伏较大，地面局部原始坡度达到了15°～45°，发现局部位置出现低山基岩变质、出露的情况，低山区域很少存在植被生长。

（2）地层岩性。上覆地层为全新人工填土，包括：素土、冲洪积松软质地黏土、坡洪积层等。下覆地层为细角砾土。

（3）地质构造。存在黄泥坑断层，为一压性断层，走向趋势为NE-SW，发生断裂倾斜方向为西北，倾斜角度约为55°；作业中需要穿越此断层，断层破碎带宽度约为50 m。岩层受周围区域岩层地质形态变化的影响，出现局部节理裂隙发育。

（4）水文特征。地下水源来自第四系隙潜水、裂隙水，最大涌水量约为22 729 m3/d。

（5）不良施工条件。部分施工区域临近村庄，此区域可以选择非爆开挖方法，避免影响周围村民日常生活。部分区域中存在低瓦斯气体，测量瓦斯压力为0.28 mPa，作业时需提前加强地质预报，实时监测瓦斯情况，加设风机提升通风性。

4.3 构建云数据模型

根据工程实际情况，结合利用新型数字测绘技术获取的地质数据材料，采用MIDAS/GTS 软件构建模型。技术人员选择模型数据参数，根据测绘中地层参数数据（如表3）选择模型，实时形成地质测绘报告。

表3 数字测绘技术获取的地层数据

之后，根据模型情况实时监测矿山法施工情况，形成三维模拟立体图形（如图1），为技术人员继续落实矿山法施工提供依据。

图 1 “广州南站至白云机场段GFHD—2 工程”矿山法施工模拟图形

4.4 依托地质信息开展工程监测

在借助新型测绘技术获取地质信息、构建模型之后，技术人员要借助数字测绘技术展开矿山法施工的工程监测，根据监测中反馈的施工情况及时发现问题，及时处理，以此保证矿山法稳定推进。在矿山法作业中，技术人员在区域内布设监测点（如图2），实时监测围岩、地表的变形情况，监测附近村落中建筑物与构筑物的水平位移与倾斜情况；之后形成时态趋向，根据曲线图显示与变化分析可能出现的问题，确保矿山法作业的顺利进行。

图 2 测绘点布设

5 结语

综上所述，矿山法施工的地质测量工作中，技术人员灵活运用多种不同数字测绘技术，目的在于提升地质工程测量质量，获取更加详细、精准、可靠的数据，为城际高速铁路工程的矿山法施工提供依据。通过本次研究，发现相较于传统测绘技术，新型数字测绘技术不仅能够获取更精准的数据，还可以形成相应的模型，辅助技术人员展开地质分析，极大程度上提高了地质测量实效性。在今后运用数字测绘技术时，建议技术人员要切实结合工程实际情况，根据工程施工需求与工艺特点灵活运用数字测绘技术，这样才能够得到工程施工所需要的数据指标，才能最大程度上发挥技术应用价值。