淺談城市地下工程的測(cè)量工作

郭 睿

摘要:隨著城市地下工程的日益增多,地下工程的測(cè)量工作也越來(lái)越重要。本文介紹地下工程測(cè)量的特點(diǎn),分析地下工程測(cè)量的方法并預(yù)計(jì)地下工程測(cè)量發(fā)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.

關(guān)鍵詞:地下工程;測(cè)量;發(fā)展趨勢(shì)

Key words: underground engineering; measurement; developing trend

中圖分類號(hào):TU19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)04-0227-01

1地下工程測(cè)量的特點(diǎn)

地下工程測(cè)量是工程測(cè)量的分支,是測(cè)繪科學(xué)在地下工程建設(shè)中的應(yīng)用。地下工程測(cè)量主要包括地面控制測(cè)量、地下起始數(shù)據(jù)的傳遞、地下控制測(cè)量、貫通測(cè)量、陀螺定向、地下工程施工測(cè)量、地下工程施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的變形監(jiān)測(cè)以及地下管線探測(cè)等。由此可見(jiàn),地下工程測(cè)量是地下工程建設(shè)和施工的重要技術(shù),對(duì)地下工程建設(shè)和施工起保障和監(jiān)督作用,對(duì)安全生產(chǎn)起著指導(dǎo)作用。

地下工程測(cè)量的工作環(huán)境主要是地下或封閉的空間,其作業(yè)方法、作業(yè)程序等與常規(guī)的地面測(cè)量存在一定的差別,其主要特點(diǎn)如下:①測(cè)量空間狹窄、測(cè)量條件差,并有煙塵、滴水、人和機(jī)械干擾等;②施測(cè)對(duì)象灰暗,一般無(wú)自然光,照度不理想;③工程精度要求高,而且允許耗時(shí)短,有時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)提交成果;④測(cè)量的網(wǎng)型受地下條件限制,成果的可靠性主要依靠重復(fù)測(cè)量來(lái)保證。

2地下工程測(cè)量的方法

2.1 地下工程施工控制測(cè)量分為地面控制和地下控制兩部分,并將兩部分聯(lián)測(cè),形成具有統(tǒng)一坐標(biāo)和高程系統(tǒng)的控制網(wǎng)。如果通過(guò)豎井施工,要進(jìn)行井上、井下的平面和高程聯(lián)系測(cè)量。平面聯(lián)系測(cè)量是通過(guò)井筒進(jìn)行聯(lián)系三角形測(cè)量,將地面近井控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和方向傳遞到井下平面控制點(diǎn)上,作為井下導(dǎo)線的起算坐標(biāo)和起算方向。單井平面聯(lián)系測(cè)量通常采用重錘投放兩條鋼絲,測(cè)定垂線投放點(diǎn)的坐標(biāo)和投點(diǎn)連線的坐標(biāo)方位角,地下導(dǎo)線即由此傳算。近代已逐步采用光學(xué)投點(diǎn)儀、激光垂準(zhǔn)儀和陀螺經(jīng)緯儀定向的方法代替上述幾何聯(lián)系測(cè)量。

地面平面控制一般采用導(dǎo)線、測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)。高程控制一般采用水準(zhǔn)網(wǎng)或電磁波測(cè)距三角高程控制網(wǎng)。

地下控制測(cè)量從各洞口或井口引進(jìn),隨坑道掘進(jìn)而逐步延伸。地下控制網(wǎng)的形狀和測(cè)量方法,依坑道的形狀和凈空的大小而定。平面控制一般多采用導(dǎo)線或狹長(zhǎng)的導(dǎo)線網(wǎng)。在地下導(dǎo)線中,采用能夠保證設(shè)計(jì)精度的陀螺經(jīng)緯儀,加測(cè)一邊或數(shù)邊的陀螺方位角,可減少橫向貫通誤差的積累。小型地下工程常采用中線控制。高程控制一般采用水準(zhǔn)測(cè)量或電磁波測(cè)距儀測(cè)高。地下所設(shè)的控制點(diǎn)比較容易產(chǎn)生位移,在使用前應(yīng)予檢測(cè)。

2.2 地下工程的定線放樣主要根據(jù)施工中線和施工水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行。先根據(jù)施工中線和水準(zhǔn)點(diǎn)放樣出開(kāi)挖斷面的中心點(diǎn),布置炮眼進(jìn)行鉆爆,或以掘進(jìn)機(jī)械進(jìn)行開(kāi)挖。近代已用激光導(dǎo)向的方法操縱掘進(jìn)機(jī)械的進(jìn)程。待洞體成型或部分成型后,即根據(jù)校準(zhǔn)的中線放樣斷面線,進(jìn)行襯砌。隧道、坑道貫通以后,施工中線即可對(duì)接,此時(shí)要測(cè)算坑道橫向、縱向、高程和方向的貫通誤差,并進(jìn)行調(diào)整。在放樣精度要求較高時(shí),貫通誤差調(diào)整前,應(yīng)先進(jìn)行貫通測(cè)量,亦即將相向開(kāi)挖兩洞口附近的洞外控制點(diǎn)連成貫通導(dǎo)線或貫通水準(zhǔn)線路,重新施測(cè)并加以平差。在允許調(diào)整的范圍內(nèi),所有重要放樣工作,都以平差后的坐標(biāo)和高程作為調(diào)整施工中線和放樣的依據(jù)。地下工程襯砌后,要進(jìn)行斷面測(cè)量,核實(shí)凈空。對(duì)于洞室、地下油庫(kù)等還要進(jìn)行實(shí)際庫(kù)容的測(cè)算。

2.3 地下工程竣工測(cè)量地下工程竣工后要測(cè)制竣工圖和記錄必要的測(cè)量數(shù)據(jù),在經(jīng)營(yíng)管理階段還要進(jìn)行地下工程的設(shè)備安裝、維修、改建、擴(kuò)建等各種測(cè)量工作。

地下工程施工時(shí),因巖體掘空,圍巖應(yīng)力發(fā)生變化,可能導(dǎo)致地下建筑及其周圍巖體下沉、隆起、兩側(cè)內(nèi)擠、斷裂以至滑動(dòng)等變形和位移。因此,必要時(shí),從施工前開(kāi)始,直到經(jīng)營(yíng)期間,應(yīng)對(duì)地面、地面建筑物、地下巖體進(jìn)行系統(tǒng)的變形觀測(cè),以保證安全施工,鑒定工程質(zhì)量,開(kāi)展相應(yīng)的科學(xué)研究工作。

3地下工程測(cè)量的展望

3.1 地下工程測(cè)量的進(jìn)一步發(fā)展和服務(wù)領(lǐng)域的拓寬隨著大力發(fā)展城市的地鐵、地下商城和地下通道等工程建設(shè),必然會(huì)促進(jìn)地下工程測(cè)量的發(fā)展和服務(wù)領(lǐng)域的拓寬。地下工程測(cè)量服務(wù)面的拓寬,將對(duì)測(cè)量工作帶來(lái)新的考驗(yàn)。由于各類工程的性質(zhì)和功能不同,工程難度也越來(lái)越大,工程的質(zhì)量和精度也要求越來(lái)越高,常規(guī)的測(cè)量方法很難滿足要求。為了解決這些問(wèn)題和困難,必然將促進(jìn)地下工程測(cè)量新理論、新技術(shù)的發(fā)展。這是地下工程測(cè)量發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3.2 高新技術(shù)在地下工程測(cè)量中的應(yīng)用隨著光電技術(shù)、微電子技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)、GPS技術(shù)、陀螺定向技術(shù)、激光技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了地下工程測(cè)量新技術(shù)的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了光電測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、GPS、陀螺經(jīng)緯儀、激光指向儀、激光鉛直儀等先進(jìn)的測(cè)繪儀器,改變了傳統(tǒng)的地下測(cè)量方法,為地下工程測(cè)量向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

最典型的是大型隧道工程貫通測(cè)量的地面控制網(wǎng),將徹底改變傳統(tǒng)的導(dǎo)線網(wǎng)和三角網(wǎng),采用GPS控制網(wǎng),這樣可大大提高控制網(wǎng)的精度和可靠性。隨著衛(wèi)星測(cè)高精度的提高,GPS在跨江跨海隧道工程控制測(cè)量的高程傳遞和大型地下工程竣工的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的地表變形監(jiān)測(cè)等方面將發(fā)揮重要作用。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和城市化進(jìn)程的加快,可以預(yù)計(jì),測(cè)量發(fā)展將主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)地下工程測(cè)量將向深度和廣度發(fā)展,服務(wù)面不斷拓寬,由采礦業(yè)向交通、人類生活、娛樂(lè)中心、軍事掩體等方向發(fā)展,將重點(diǎn)研究千米以下的空間和地下大面積的空間測(cè)量工作。同時(shí),地下測(cè)量人員將需要顯著增加,技術(shù)和能力將要求更高。(2)地下工程測(cè)量的新理論、新技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)將是測(cè)繪科學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。(3)地下工程施工和運(yùn)營(yíng)中的變形監(jiān)測(cè)以及各種災(zāi)害防治和預(yù)測(cè),也是地下工程測(cè)量研究的重要內(nèi)容。(4)隨著地下工程服務(wù)面的拓寬,與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系越來(lái)越密切。如建筑設(shè)計(jì)、工程施工、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等。這就要求測(cè)量人員必須是一專多能的復(fù)合型人才。(5)隨著光電技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及新材料、新儀器的應(yīng)用,地下工程測(cè)量將向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。