兩井定向聯(lián)系測量在城市地下管廊工程中的應(yīng)用研究

張居福

（安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031）

調(diào)查發(fā)展，地下管線維修問題一直以來都存在于人們的日常生活中，不僅影響城市交通，還給人們出行帶來諸多不便。出現(xiàn)這一問題的主要原因是我國大多數(shù)地下管線直接埋放在地下，在經(jīng)過一定年限之后這些埋藏在地下的管線會存在一些問題，因此需要維修這部分存在問題的地下管線，且維修改造的時間較長，導(dǎo)致局部區(qū)域道路無法正常通行，嚴(yán)重影響了居民的正常出行。為了從根本上解決這些問題，我國提出了城市地下綜合管廊技術(shù)，與普通的管道埋線技術(shù)不同，可在城市地下綜合管廊中實現(xiàn)廊道貫通，為確保該技術(shù)的高效開展，技術(shù)人員提出了一種全新的聯(lián)系測量方式，即兩井定向聯(lián)系測量方法[1]。在城市地下綜合管廊的修建過程中，利用該測量技術(shù)能夠縮短測量時間、提高測量效率，在不影響豎井作業(yè)的同時，測量精度較高，能夠確保城市地下管廊工程項目的順利貫通。

1 兩井定向聯(lián)系測量的數(shù)學(xué)模型與算法

兩井定向聯(lián)系測量是城市低下管廊工程中所常用的測量方法之一，同時兩井定向聯(lián)系測量也是聯(lián)系測量方法中的一種。兩井定向聯(lián)系測量這一名稱的由來是由于在使用該方法進(jìn)行測量時需要在施工地建設(shè)兩個立井。兩井定向是指通過兩個水平立井確定地下導(dǎo)線坐標(biāo)的測量方式。在使用兩井定向進(jìn)行聯(lián)系測量時，施工人員首先需要在兩個水平立井中各自垂掛一根垂球線。這不但可以保障地面上下連線的方向角不會產(chǎn)生變化，同時工作人員也可以通過這一垂球線確定連線的坐標(biāo)方位角。在完成垂球線的懸掛后，工作人員還需要在地下井道中使用經(jīng)緯儀對兩根垂球線進(jìn)行聯(lián)合測量。這樣不僅可以確定地下坐標(biāo)系統(tǒng)與地上坐標(biāo)系統(tǒng)的方位差，還可以確定地下導(dǎo)線在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角[2]。

與其余聯(lián)系測量方式相比，兩井定向聯(lián)系測量可以有效減少投點誤差與投向誤差。這不但可以防止施工人員在施工中由于測量不準(zhǔn)而出現(xiàn)失誤，而且可以有效提高施工質(zhì)量與施工效率。而兩井定向聯(lián)系測量的數(shù)學(xué)模型主要是根據(jù)兩垂球線所建立的，在使用兩井定向聯(lián)系測量方法測量的過程中，工作人員需要首先懸掛兩條垂球線，在懸掛垂球線的過程中，工作人員可以通過GPS與導(dǎo)線測量的方式將地面坐標(biāo)傳遞至地下。在地下空間中，工作人員則可以通過導(dǎo)線的方式將其構(gòu)建成一個復(fù)合圖形，從而建立地下坐標(biāo)系。

由于井下隧道比較復(fù)雜，在建立坐標(biāo)系時以內(nèi)兩個鋼絲之間的距離比較遠(yuǎn)，且導(dǎo)線之間無法互相通視，因此需要假定其實方位角，以便于計算及確定測量的角度。建立坐標(biāo)系時一般假定其方位角為0°00′00″，利用確定導(dǎo)線測量的角度與各邊之間的假定坐標(biāo)以及邊長，設(shè)（XA，YA），（XB，YB）分別為兩點經(jīng)地面聯(lián)測計算得出的坐標(biāo)值，再逐一確定井下導(dǎo)線點的坐標(biāo)，通過導(dǎo)線的一個端點計算出另一端點的坐標(biāo)，然后根據(jù)假定方位角下的兩根鋼絲坐標(biāo)反算出方位角和距離，以地上計算結(jié)果為基準(zhǔn)改正井下計算值[3]。

2 兩井定向聯(lián)系測量的應(yīng)用

城市地下管廊工程項目的提出將會加快現(xiàn)代化城市的構(gòu)建步伐，減少因城市地下管道施工問題給人們出行帶來的不便。而相應(yīng)的技術(shù)人員所提出的關(guān)于城市地下管廊工程項目實施過程中的兩井定向聯(lián)系測量技術(shù)，可在確保測量精度的同時，給城市地下管道工程項目的有序開展提供更為有效的技術(shù)保障。相信在不久的將來該測量技術(shù)將會得到進(jìn)一步優(yōu)化，并更好地應(yīng)用于城市地下管廊工程項目，促進(jìn)現(xiàn)代化城市發(fā)展的步伐，給城市居民帶來更加美好的居住環(huán)境。兩井定向測量是我國地下管廊建設(shè)中所常用的測量方法之一，通過兩井定向聯(lián)系測量不僅可以提高施工的精確度，進(jìn)而提高施工質(zhì)量，還可以實現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)開采以及數(shù)據(jù)處理與精度分析等功能[4]。下面文章將以深圳市龍崗區(qū)六約地下管廊工程的建設(shè)為例，詳細(xì)闡述兩井定向聯(lián)系測量的應(yīng)用。

2.1 工程概況

依據(jù)《城市地下綜合管廊工程消耗量定額（征求意見稿）》的工程施工規(guī)定，工程施工前要先勘測巖層地質(zhì)，獲取充足數(shù)據(jù)后再進(jìn)行項目施工規(guī)劃，以提高施工效率，確保施工的精準(zhǔn)度。深圳市龍崗區(qū)六約地下管廊工程，其全長4.83km。施工范圍為10#（不含）～16#綜合井，為了提高施工質(zhì)量以及施工效率，工作人員將該工程項目分成6個區(qū)段，6個區(qū)段同時施工，期間測量方式均采用兩井定向聯(lián)系測量。

2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)開采

外業(yè)數(shù)據(jù)采集是指通過測量獲取到一些大自然的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)施工人員可以有效提高施工質(zhì)量以及施工效率。在城市地下管廊工程的建設(shè)中，施工人員也需要通過兩井定向聯(lián)系測量獲取到一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而方便該項目的施工，其中包括測量地面近井點導(dǎo)線以及地上地下聯(lián)系等。因此，實際測量過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循各項規(guī)定，以精準(zhǔn)化、高效化為測量目標(biāo)，在近井點處做好標(biāo)記，然后依據(jù)兩井定向聯(lián)系測量方法建立其坐標(biāo)系，確定各個點的坐標(biāo)。

（1）地面近井點導(dǎo)線測量。測量地面近井點導(dǎo)線不僅可以有效降低兩井定向聯(lián)系測量的精確度，還可以提高施工人員的施工速度，因而對地面近井點進(jìn)行導(dǎo)線測量時十分必要。在對地面近井點進(jìn)行導(dǎo)線測量時，工作人員首先需要選點。在完成選點后，工作人員還需要進(jìn)行測角工作。測角工作是指測量導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角。在測角工作中，工作人員可以使用經(jīng)緯儀測量左角以及右角，這一方法不但較為方便，可以加快測角工作的工作效率，而且可以在一定程度上提高測角工作的精準(zhǔn)度。在完成測角工作后，工作人員還需要測量各點之間的導(dǎo)線長度，這一工作往往被工作人員稱之為測距。在進(jìn)行測距工作時，工作人員可以選擇使用光電測距儀測距，同時也可以使用往返測距法測距。其中光電測距儀一般用于平坦的地勢，而往返測距法則一般用于地勢變化較大的地區(qū)。光電測距儀具有測量精準(zhǔn)、測距速度快等特點，但其不適用于地勢變化較大的地區(qū)。而往返測距法雖然測距速率較慢，但其可以運用在各式各樣的地勢中。在完成上述測量后，工作人員便可以計算閉合導(dǎo)線的坐標(biāo)。在計算閉合導(dǎo)線坐標(biāo)時，往往會將導(dǎo)線的一段作為坐標(biāo)原點，并通過上述測量出的角度以及各點之間的距離計算出各點的坐標(biāo)[5]。

（2）地上地下聯(lián)系測量。地上地下聯(lián)系測量是指通過使用兩井定向聯(lián)系測量的方式測量比對地下坐標(biāo)以及地上坐標(biāo)。地上地下聯(lián)系測量不僅可以有效提高施工的精確度，同時還可以在一定程度上加快施工效率。在測量地下坐標(biāo)時，工作人員首先需要通過兩個立井懸掛垂球線，并在地下利用導(dǎo)線將兩垂球線進(jìn)行連接。在完成上述工作后，工作人員便可以通過將其導(dǎo)線的一點設(shè)置為坐標(biāo)原點，進(jìn)而測量、計算地下各點的坐標(biāo)。在完成地下各點坐標(biāo)的計算、測量工作后，工作人員還需要比對地下各點的坐標(biāo)與地上坐標(biāo)，從而判斷施工位置是否出現(xiàn)偏移，進(jìn)而及時改進(jìn)施工位置以及施工方向[6]。

2.3 數(shù)據(jù)處理與精度分析

為了提高城市地下管廊工程的施工精準(zhǔn)度以及施工效率，不僅需要在施工前了解施工概況，并采集外業(yè)數(shù)據(jù)，同時還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及精度分析工作。往往會利用計算機(jī)軟件開展數(shù)據(jù)處理與精度分析工作。在分析測量精度時，可以利用計算機(jī)軟件計算投點、井上連接以及井下連接之間角度的誤差，從而得出兩井定向聯(lián)系測量中的誤差進(jìn)度。此外，由于地面連接測量誤差與地上地下也具有一定的關(guān)系，因此為了確保測量精度及誤差的準(zhǔn)確性，工作人員還需要測量、計算測量精度及誤差值。利用計算機(jī)軟件，工作人員不但可以加快誤差及測量精度的計算效率與準(zhǔn)確率，同時還可以準(zhǔn)確地了解地面與地下各點的角度觀察值以及改正數(shù)、觀察測量值與平差后的坐標(biāo)值等信息。通過這些數(shù)據(jù)信息，施工人員可以及時地判斷施工方向以及施工位置是否出現(xiàn)偏差，以及在施工位置或施工方向出現(xiàn)偏差后該如何改進(jìn)。為提升數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)性，除利用計算機(jī)軟件減少數(shù)據(jù)處理過程中的人為誤差外，還要從數(shù)據(jù)收集與處理流程入手，進(jìn)一步完善外業(yè)數(shù)據(jù)采集后的數(shù)據(jù)處理流程，并在數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行全面的核算，借助大數(shù)據(jù)、云計算等平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲存、整合與處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)建立井下廊道的三維模型，以供項目施工使用，以便優(yōu)化施工方案設(shè)計以及進(jìn)行施工過程管理[7-8]?？梢姡ㄟ^分析數(shù)據(jù)處理與精度可有效提高城市地下管廊工程的施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總之，結(jié)合工程實例來看，在城市地下管道施工過程中利用兩井定向聯(lián)系測量法進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集以及測量數(shù)據(jù)的處理，不僅操作過程簡單，還有效提升了測量工作的效率。由此可見，在工程實踐中運用兩井定向聯(lián)系測量，可有效提升數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)度，為城市地下管廊工程項目實施提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對于其他地下工程項目測量工作而言，也具有一定的參考價值，應(yīng)用前景較為廣闊。