地下綜合管廊施工測量技術(shù)探討

張永杰

摘要：隨著城市化水平提高，城市用地日益緊張，管線大量鋪設(shè)給居民生產(chǎn)生活帶來諸多不便。地下綜合管廊是一種高度集約型的城市市政綜合管線載體，有效保證了城市各項(xiàng)功能穩(wěn)定、集約、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。本文就此對地下綜合管廊所涉及的測量技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：地下管廊；控制網(wǎng)；測量方法

1、地下綜合管廊概念

地下綜合管廊是在地下修建廊道空間，將兩種以上城市管線集中設(shè)置，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)管理的一種現(xiàn)代化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施。

2、平面控制網(wǎng)布設(shè)

2.1 基本要求

首先需要在地下開挖一條用于敷設(shè)各種管線的廊道。廊道中線要符合線路平面及縱斷面設(shè)計(jì)要求，要在限差滿足允許誤差的范圍條件下正確貫通，使廊道結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求，避免施工浪費(fèi)、減少成本?？刂茰y量精度與貫通精度息息相關(guān)，為確保廊道在指定精度條件下貫通，就必須做好控制測量工作，盡可能減小控制測量的誤差，提高控制測量精度。

2.2 管線廊道控制測量工作內(nèi)容

可分為地面控制測量、地下控制測量及聯(lián)系測量（豎井需要貫通時）。地面控制測量由于GPS定位技術(shù)的發(fā)展，具有精度高、時間短的優(yōu)勢，其測量誤差對貫通誤差的影響很小，而地下控制測量的誤差是引起廊道貫通誤差的關(guān)鍵因素。因此，在進(jìn)行地下廊道貫通測量時應(yīng)根據(jù)工程需要布設(shè)相應(yīng)的地下控制網(wǎng)。由于狹長的管線廊道空間使得地下平面控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)的選擇受限，一般只能采用布設(shè)狹長導(dǎo)線網(wǎng)的形式來完成地下平面控制測量工作。

2.3 地下導(dǎo)線網(wǎng)常見布設(shè)形式

2.3.1 傳統(tǒng)的支導(dǎo)線布設(shè)形式

受限于廊道形狀和狹窄的工作空間，廊道貫通之前一般采用布設(shè)支導(dǎo)線的方法，導(dǎo)線隨著廊道的開挖方向逐步向前延伸。隨著支導(dǎo)線的延伸，導(dǎo)線端點(diǎn)平面及高程的測量誤差迅速累積并增大，不利于廊道的正確貫通。

2.3.2 適用于大部分地下廊道布網(wǎng)的全導(dǎo)線網(wǎng)

全導(dǎo)線網(wǎng)相互并行的導(dǎo)線在兩點(diǎn)間交叉，每一個新導(dǎo)線點(diǎn)通過兩條路線測量得出縱坐標(biāo)。增加了控制網(wǎng)網(wǎng)型強(qiáng)度，明顯提高橫向貫通精度。但對于較短的廊道，全導(dǎo)線網(wǎng)的工作量較大，成本較高。

2.3.3 較短廊道布設(shè)閉合導(dǎo)線

地下閉合導(dǎo)線是由一條已知邊，測量導(dǎo)線邊長和水平夾角后又符合到該已知邊的測量方法。閉合導(dǎo)線網(wǎng)適用于小于1km較短廊道，其圖形強(qiáng)度和檢核條件比支導(dǎo)線多。

2.3.4 中長廊道布設(shè)主副導(dǎo)線

采用該種布網(wǎng)形式可以有效控制住廊道前進(jìn)的方向，達(dá)到提高貫通精度的目的，但主副導(dǎo)線的網(wǎng)型強(qiáng)度不高，多余觀測較少，橫向貫通精度依賴于角度測量的精度。

2.3.5 曲線廊道彎道處布設(shè)單側(cè)交叉導(dǎo)線網(wǎng)

可以看作是交叉導(dǎo)線與支導(dǎo)線的組合。由于彎道處的導(dǎo)線邊長較短，應(yīng)該盡可能提高導(dǎo)線的測角精度，以減小測角誤差對橫向貫通誤差的影響。

2.3.6 適用于高貫通精度廊道的交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)

全導(dǎo)線網(wǎng)基礎(chǔ)上的交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)由于沒有進(jìn)行靠近廊道邊墻的邊長觀測，相較全導(dǎo)線網(wǎng)而言，減小了將近一半的工作量，并且有效避免了旁折光的影響，網(wǎng)型強(qiáng)度很高，可以有效減小橫向相貫通誤差。

3、坐標(biāo)方位傳遞相關(guān)

地下綜合管廊廊道的修建與傳統(tǒng)地下管線直埋的方式相比，會涉及地面坐標(biāo)基準(zhǔn)傳遞至地下的問題，與山嶺隧道、礦山、地鐵等地下工程更為類似。坐標(biāo)方位的傳遞問題也就成了綜合管廊廊道貫通的主要問題，因此，選擇一種合適的聯(lián)系測量方法就顯得尤為重要。

3.1 傳統(tǒng)方法

（1）鉛垂儀投點(diǎn)法：原理簡單，觀測方便，計(jì)算快捷，能夠進(jìn)行嚴(yán)密平差和評定精度，但實(shí)際操作過程中將導(dǎo)線點(diǎn)垂直投影到觀測臺時難度較大。

（2）導(dǎo)線定向法：不易受現(xiàn)場施工干擾，計(jì)算方便快捷，可以進(jìn)行嚴(yán)密平差并能對精度作出判斷，但導(dǎo)線網(wǎng)型較差，對觀測條件要求高。

（3）聯(lián)系三角法：作為一種傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法，雖然原理簡單，但是其存在設(shè)備笨重、作業(yè)較為復(fù)雜、作業(yè)時間長、勞動強(qiáng)度大、易受外界環(huán)境的影響、精度不易提高等缺點(diǎn)。

3.2 陀螺全站儀

陀螺全站儀定向精度越來越高，使陀螺定向方法逐漸取代傳統(tǒng)測量方法。陀螺全站儀是一種通過高速旋轉(zhuǎn)的陀螺馬達(dá)來敏感地球角動量，不受時間和環(huán)境限制，通過敏感地球自轉(zhuǎn)角動量獨(dú)立測定任意測線真北方位角。由于地球的旋轉(zhuǎn)角動量是一定的，因此利用陀螺全站儀測得的任意導(dǎo)線邊的方位角也是等精度的，不存在誤差累積。在地下工程的重要貫通工作中，通常會布設(shè)很長距離的地下導(dǎo)線，由于地下導(dǎo)線測角誤差的不斷累積，難以保證較高的橫向貫通精度。與其他豎井聯(lián)系測量方法相比，陀螺定向方法具有定向時間短、觀測作業(yè)簡單、對施工單位的施工作業(yè)影響小、精度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，陀螺定向方法能為地下平面控制網(wǎng)提供精確的坐標(biāo)方位基準(zhǔn)，從而保證地下廊道的正確貫通。

4、運(yùn)營、維護(hù)期測量工作

4.1 精密全站儀、水準(zhǔn)儀應(yīng)用

通常采用精密全站儀和水準(zhǔn)儀來進(jìn)行控制測量，首先分別在地下、地上做控制網(wǎng)的布設(shè)，然后采用聯(lián)系測量將地上和地下控制網(wǎng)進(jìn)行連接，達(dá)到統(tǒng)一坐標(biāo)系的目的。對于聯(lián)系測量無法達(dá)到控制網(wǎng)精度要求時，可在地下控制網(wǎng)加測陀螺邊來控制聯(lián)系測量的誤差累計(jì)，提高地下控制網(wǎng)的精度。

4.2 三維激光掃描儀應(yīng)用

地下管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，信息采集量大，故而采用三維激光掃描技術(shù)采集管廊的內(nèi)部特征點(diǎn)三維坐標(biāo)。三維激光掃描技術(shù)克服了傳統(tǒng)測量的局限性，具有快速采集數(shù)據(jù)、無接觸被測物體、測量精度高、主動性強(qiáng)及全數(shù)字特征等優(yōu)點(diǎn)。通過高速激光掃描測量方法，高效、大量地采集空間點(diǎn)位三維數(shù)據(jù)，以點(diǎn)云形式獲取物體的空間三維信息，準(zhǔn)確地獲取近距離靜態(tài)物體的空間三維模型，以便對模型進(jìn)行進(jìn)一步的分析和數(shù)據(jù)處理；同時也為地下管廊數(shù)據(jù)更新和復(fù)測，以及后續(xù)數(shù)據(jù)庫建立和三維空間數(shù)據(jù)可視化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)語

地下管廊測量的工作環(huán)境主要是地下或封閉的空間，其測量方式和作業(yè)流程也與常規(guī)地面測量存在一些差異。在實(shí)際施工測量中要因地制宜選擇導(dǎo)線布網(wǎng)形式，注重新測量技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，推動測繪技術(shù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]陳芳.城市道路地下管廊中管線綜合管理問題探討[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（3）：00199-00199.

[2]劉晨晨，楊志強(qiáng)，馬驥，等.地下綜合管廊建設(shè)的若干問題研究[J].測繪通報(bào)，2015，（S1）.