市政工程地铁隧道贯通测量方法及技术

市政工程地铁隧道贯通测量方法及技术

赵玉玲河北工程大学5.1概述5.1.1贯通测量的概念和方法所谓贯通测量，就是采用两个或多个相向或同向掘进的工作面，同时掘进同一巷道，使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作。巷道贯通常用形式有如下三种(图5-1)：1)两个工作面相向掘进，叫做相向贯通，见图5-1(a)；2)从巷道的一端向另一端的指定地点掘进，叫做单向贯通，见图5-1(b)；3)两个工作面同向掘进，叫做同向贯通或追随贯通，见图5-1(c)。图5-1巷道贯通的形式(c)同向贯通(b)单向贯通(a)相双向贯通贯通测量工作中一般应当遵循下列原则：(1)要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。(2)对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。5.1.2贯通测量的种类和容许偏差井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。凡是由井下一条导线起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两瑞的，均属于一井内的巷道贯道。两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面连测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。立井贯通主要包括从地面及井下相向开凿的立井贯通和延深立井时的贯通。贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上：1、水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。2、水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差。见图5-2（a）。3、竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差。见图5-2（b）。中线中线腰线腰线（a）巷道平面图（b）巷道剖面图图5-2贯通容许偏差图对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即上、下两段待贯通的井筒中心线之间在水平面内投影的偏差(见图5-3)。水平投影上段井筒下段井筒竖直投影图5-3立井贯通偏差图5.1.3贯通测量工作作的步骤贯通测量工作作通常依照以以下的工作步步骤(1)调查了解待贯贯通巷道的实实际情况，根根据贯通的容容许偏差，选选择合理的测测量方案与测测量方法。对重要的贯贯通工程，要要编制贯通测量量设计书，进进行贯通测量量误差预计，，以验证所选选择的测量方方案、测量仪仪器和方法的的合理性。关于贯通测量量设计书的编编制及贯通测测量误差预计计见第十章。。(2)依据选定的测测量方案和方方法，进行施测和和计算，每一一施测和计算算环节，均须须有独立可靠靠的检核，并并要将施测的的实际测量精精度与原设计计书中要求的的精度进行比比较。若发现现实测精度低低于设计中所所要求的精度度时，应当分分析其原因，，并采取提高高实测精度的的相应措施，，返工重测。。(3)根据有关数据据计算贯通巷巷道的标定几几何要素，并并实地标定巷巷道的中线和和腰线。(4)根据掘进巷道道的需要，及及时延长巷道道的中线和腰腰线，定期进进行检查测量量和填图，并按照测量量结果及时调调整中线和腰腰线。(5)巷道贯通之后后，应立即测量出实际的的贯通偏差值值，并将两端端的导线连接接起来，计算算各项闭合差差。此外，还应对对最后一段巷巷道的中腰线线进行调整。。(6)重大贯通工程程完成后，应应对贯通测量工工作进行精度度分析与精度度评定，写出出总结。（二）贯通测测量设计书的的编制编制测量设计计书，主要任任务是选择合合理的测量方方案和测量方方法。贯通测测量设计书可可参照下列提提纲编写。1.井巷贯通工程程概述包括井巷贯通通工程的目的的、任务和要要求，贯通容容许偏差值的的确定，并附附比例尺不小小于1：2000的井巷贯通工工程图。2.贯通测量方案案的选定包括地面控制制测量、矿井井联系测量及及井下控制测测量的方案，，并要说明所所采用的测量量起始数据的的情况。3.贯通测量方法法包括所采用的的仪器、测量量方法及其限限差规定。4.贯通测量误差差设计绘制比例尺不不小于1：2000的贯通测量设设计平面图，，在图上绘出出与工程有关关的巷道和地地面及井下测测量控制点，，确定测量误误差参数，并并进行误差预预计。采用两两倍的中误差差作为预计误误差，预计误误差不应超过过规定的容许许偏差值。5、贯通测量中中应注意的问问题和应采取取的相应措施施5.2一井内巷道贯贯通测量由井下一条导导线起算边开开始，能够敷敷设井下导线线到达贯通巷巷道两瑞的，，均属于一井井内的巷道贯贯道。不论何种贯贯通，均需事事先求算出贯贯通巷道中心心线的坐标方方位角、腰线线的倾角(坡度)、贯通距离和和巷道两端点点处的指向角角等要素，这这些要素统称称为贯通测量的几几何要素，它它们是标定巷道道中、腰线所所必需的数据据，需要正确确计算。5.2.1一井内相向贯贯通如图5-4中，假设要在在上、下平巷巷的A点与B点之间贯通二二号下山，图图中用虚线所所表示的巷道道。其测量和和计算工作如如下：上平巷下平巷一号下山二号下山ACDB图5-4一井内相向贯通(1)根据设计，从从井下某一条条导线边开始始，测设经纬纬仪导线到待待贯通巷道的的两端处，并并进行井下高高程测量，然然后计算出A、B两点的坐标及及高程，以及及CA、BD两条导线边的的坐标方位角角aCA和aBD。(2)计算标定数据据：贯通巷道中心心线AB的坐标方位角角计算AB边的水平长度度计算指向角计算贯通巷道道的坡度计算贯通巷道道的斜长(实际贯通长度度)[例5-1]如图5-4，为贯通巷道道AB，在上、下平平巷及一号上上山内布设经经纬仪导线，，设已求得A、B两点坐标为（（395293.580，78284.723）和（395157.435，78325.314），且AC、BD边的坐标方位位角分别为和A点高程为-121.931m，B点高程为-92.225m，试计算贯通通几何要素？？解：贯通巷道道中线的方位位角贯通巷道的水水平长度贯通巷道的斜斜长贯通巷道的坡坡度A、B点处的指向角角分别为根据以上计算算数据，便可可以在待贯通通巷道两端A、B两点处分别标标定巷道掘进进的中、腰线线，指使巷道道向前掘进。。5.2.2一井内的单向向贯通及开切切位置的确定定图5-5一井内单向贯通A113254678上平巷下平巷一号下山二号下山1B12109①计算A点的平面坐标标xA及yA，可列出11-12边和A-B边两条直线的的方程式：联立解此方程程式，可得P点平面坐标(xA,yA)。为了检核，可可再求算A点到12点的平距SA-12并检查是否满满足S11-A+SA-12=S11-12，有了S11-A和SA-12，即可在上平平巷中标定出出二号下山的的开切点A。③计算AB间的平距④计算A点处的指向角角⑤计算AB的坡度⑥计算贯通巷巷道的斜长(实际贯通长度度)5.3两井间巷道贯贯通测量两井间的巷道道贯通，是指在巷道道贯通前不能能由井下的一一条起算边向向贯通巷道的的两端敷设井井下导线，只只能在两井间间通过地面连连测、联系测测量，再在井井下布设导线线至待贯通巷巷道两端的贯贯通。为保证两井井之间巷道道的正确贯贯通，两井井的测量数数据必须采采用统一的的坐标系统统。两井间巷道道贯通一般般包含以下下几个步骤骤:1、两井间的地地面连测两井间地面面连测的目目的是为了了确定两井井近井点的的坐标和高高程。地面面连测的方方式可以采采用导线测测量、三角角网插点或或GPS测量，同时时进行相应应的水准测测量。2、两井分别进进行联系测测量对两井分别别进行联系系测量的目目的是为了了将地面的的坐标、方方位和高程程传递到井井下去，以以确定井下下导线起始始边的方位位角以及井井下定向基基点的平面面坐标和高高程。3、井下导线测测量和高程程测量井下导线测测量和高程程测量从由由地面传递递到井下的的井下基准准点和起始始边开始。。4、计算巷道贯贯通几何要要素并进行行实地标定定根据井下导导线测量和和水准测量量求得的待待贯通巷道道两端处在在中线点上上的坐标和和高程，按按照一井内内贯通的计计算方法，，计算出待待贯通巷道道的掘进方方向和坡度度等贯通几几何要素，，并在实地地进行标定定，在掘进进过程中应应及时进行行检查和调调整巷道的的掘进方向向和坡度，，直到巷道道完全贯通通为止。5.4竖（立）井井贯通测量量竖（立）井井贯通有两两种最常见见的情况，，一种是从地地面及井下下相向开凿凿的竖井贯贯通；另一一种是延深深竖井时的的贯通。下面分别加加以介绍。。井底车场副井一号立井主井运输大巷图5-6立井相向开凿图OP5.4.1从地面和井井下相向开开凿的立井井贯通如图5-6所示，在距距离主、副副井较远处处的井田边边界附近要要新开凿一一号立井，，并决定采采用相向开开凿方式贯贯通。一方方面从地面面向下开凿凿，另一方方面同时由由原运输大大巷继续向向三号井方方向掘进，，开凿完三三号立井的的井底车场场后，在井井底车场巷巷道中标定定出三号井井筒的中心心位置，由由此位置以以小断面向向上开凿反反井，待与与上部贯通通后，再按按设计的全全断面刷大大成井，当当然也可以以全断面相相向贯通，，但这样会会对贯通精精度要求更更高，从而而增大测量量的工作量量和难度。。这时的测量量工作内容容简述如下下：(1)进行地面连连测，建立立主、副井井和三号井井的近井点点。地面连测方方案可视两两井间的距距离、地形形情况以及及矿上现有有仪器设备备条件而定定。(2)以一号立井井的近井点点为依据，，实地标出出井简中心心(井中)的位置，指指示井简由由地面向下下开凿。(3)通过主副井井进行联系系测量，确确定井下导导线起始边边的坐标方方位角及起起始点的坐坐标。(4)在井下沿运运输大巷测测设导线，，直到三号号井的井底底车场出口口P点。(5)根据三号井井的井底车车场设计的的巷道布置置图，编制制井底车场场设计导线线。5.4.2延深立井时时的贯通图5-7立井延伸贯通图一号立井大下山辅助下山一水平二水平就图5-7所示的立井井延深贯通通测量来说说，其主要要测量工作作包括；(1)在一水平测测出一号井井井简底部部在该水平平的实际中中心O1点的坐标，而不能采采用地面井井中的坐标标，更不能能采用原来来的设计井井中坐标作作为贯通的的依据。因因为井筒不不可能完全全铅直而且且有可能变变形，而延延深的井简简是要和一一水平的一一号井井简简底部相接接的。(2)从一水平井井底车场中中的起始导导线边开始始，沿大巷和大大下山测设设导线到二二水平，直直到一号井井井简的下下方，并在在二水平标标定出井筒筒中心O3点，指示井井简由下向向上开凿。。(3)从一水平井井底车场中中的起始导导线边开始始，沿大巷和辅辅助下山测测设导线到到达一号井井岩柱下方方，标定出出井简中心心O2点，指示井井简由上向向下掘进。。(4)一号井简延延深部分的的上、下两两端相向掘掘进到只剩剩下10-15m时，要书面通知知有关单位位，停止一一端的掘进进作业，采采取相应安安全措施。。上、下两两端贯通后后，再去掉掉岩柱。最最终使一号号井由一水水平延深到到二水平。。5.5贯通实际偏偏差的测定定及调整巷道贯通后后，实际偏偏差的测定定是一项重重要的工作作，它具有有以下意义义。(1)对巷道贯通通的结果作作出最后的的评定；(2)用实际数据据检查测量量工作的成成果，从而而验证贯通通测量误差差预计的正正确程度，，以丰富贯贯通测量的的理论和经经验；(3)通过贯通后后的连测，可使两端端原来没有有形成闭合合或附合条条件的井下下测量控制制网有了可可靠的检核核，并可以以进行平差差和精度评评定，以确确定实测的的精度；(4)作为巷道中中腰线最后后调整的依依据。5.5.1贯通后实际际偏差的测测定1.平斜巷贯通通时水平面面内偏差的的测定(1)用全站仪或或经纬仪把把两端巷道道的中心线线都延长到到巷道贯通通接合面上上，量出两两中心线之之间的距离离d，其大小就是是贯通巷道道在水平面面内的实际际偏差，如如图5-8所示。(2)将巷道两端端的导线进进行连测，，求出闭合合边的坐标标方位角的的差值和坐坐标闭合差差，这些差值实实际上也反反映了贯通通平面测量量的精度。。中线中线图5-8水平偏差测定2.平斜巷贯通通时竖立面面内偏差的的测定(1)用水准仪测测出或用小小钢尺直接接量出两端端腰线在贯贯通接合面面处的差值值，其大小就是是贯通在竖竖直面内的的实际偏差差。(2)用水准测量量或经纬仪仪三角高程程测量方法法，连测两两端巷道中中的已知高高程控制点点(水准点或经经纬仪导线线点)，求出高程程闭合差，，它也实际上上反映了贯贯通高程测测量的精度度。3.立井贯通后后井中实际际偏差的测测定立井贯通后后，可由地地面上或由由上水平的的井中处挂挂中心垂球球线到下水水平，直接接丈量出井井筒中心之之间的偏差差值，即为为立井贯通的的实际偏差差值。有时也可可测绘出贯贯通接合处处上、下两两段井筒的的横断面图图，从图上上量出两中中心之间的的距离，就就是立井贯贯通的实际际偏差。5.5.2贯通后巷道道中腰线的的调整测定巷道贯贯通后的实实际偏差后后，还需对对中腰线进进行调整。。1.中线的调整整d中线2中线1图5-9中线调整AB2.腰线的调整整若实际的贯贯通高程偏偏差很小时时，可按实实测高差和和距离算出出最后一段段巷道的坡坡度，重新新标定出新新的腰线。。在平巷中中，如果贯贯通的高程程偏差较大大时，可适适当延长调调整坡度的的距离，再再根据高差差和距离计计算最后一一段的坡度度，重新标标定新腰线线。在斜巷巷口，通常常对腰线的的调整要求求不十分严严格，可由由掘进入员员自行掌握握调整。5.6提高贯通测测量精度的的技术措施施贯通结果的的好坏，固固然取决于于所选择的的贯通测量量方案和测测量方法是是否正确。。然而，还还有很重要要的一方面面便是实际际施测工作作的质量。。因此，我我们需要在在实际测量量过程中，，根据实测测成果衡量量评定所达达到的精度度，进行可靠的的检核，及及时填图，，并经常