1、市政工程地铁隧道市政工程地铁隧道贯通贯通测量方法及技术测量方法及技术 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
2、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
3、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 贯通测量工作的步骤 贯通测量工作通常依照以下的工作步骤(1)调查了解待贯通巷道的实际情况，根据贯通的容许偏
4、差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。关于贯通测量设计书的编制及贯通测量误差预计见第十章。(2)依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原因，并采取提高实测精度的相应措施，返工重测。(3)根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。(4)根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结
5、果及时调整中线和腰线。(5)巷道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。(6)重大贯通工程完成后，应对贯通测量工作进行精度分析与精度评定，写出总结。（二）贯通测量设计书的编制 编制测量设计书，主要任务是选择合理的测量方案和测量方法。贯通测量设计书可参照下列提纲编写。1.井巷贯通工程概述 包括井巷贯通工程的目的、任务和要求，贯通容许偏差值的确定，并附比例尺不小于1：2000的井巷贯通工程图。2.贯通测量方案的选定 包括地面控制测量、矿井联系测量及井下控制测量的方案，并要说明所采用的测量起始数据的情况。3.贯通测量方
6、法 包括所采用的仪器、测量方法及其限差规定。4.贯通测量误差设计 绘制比例尺不小于1：2000的贯通测量设计平面图，在图上绘出与工程有关的巷道和地面及井下测量控制点，确定测量误差参数，并进行误差预计。采用两倍的中误差作为预计误差，预计误差不应超过规定的容许偏差值。5、贯通测量中应注意的问题和应采取的相应措施5.2 一井内巷道贯通测量 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。不论何种贯通，均需事先求算出贯通巷道中心线的坐标方位角、腰线的倾角(坡度)、贯通距离和巷道两端点处的指向角等要素，这些要素统称为贯通测量的几何要素，它们是标定巷道中、腰线所必需的
7、数据，需要正确计算。5.2.1 一井内相向贯通 如图5-4中，假设要在上、下平巷的A点与B点之间贯通二号下山，图中用虚线所表示的巷道。其测量和计算工作如下：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，从井下某一条导线边开始，测设经纬仪导线到待贯通巷道的两端处，并进行井下高程测量，然后计算出A、B两点的坐标及高程，以及CA、BD两条导线边的坐标方位角aCA和aBD。(2)计算标定数据：贯通巷道中心线AB的坐标方位角arctanBAABBAyyxx计算AB边的水平长度计算指向角计算贯通巷道的坡度22()()ABBABASxxyy1ABACCAB 2BABDDBA t
8、anBAABABHHiS 计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)ABABABABABABABSHHSHHLcossin)(22 例例5-1 如图5-4，为贯通巷道AB，在上、下平巷及一号上山内布设经纬仪导线，设已求得A、B两点坐标为（395293.580，78284.723）和（395157.435，78325.314），且AC、BD边的坐标方位角分别为 和 A点高程为-121.931m，B点高程为-92.225m，试计算贯通几何要素？02614532AC0259 2343BD 解：贯通巷道中线的方位角 贯通巷道的水平长度 贯通巷道的斜长040.591arctanarctan1632354136.
9、145BAABBAyyxx2222()()-136.145 40.591 142.067ABBABASxxyym22()145.140ABBAABLHHSm贯通巷道的坡度A、B点处的指向角分别为根据以上计算数据，便可以在待贯通巷道两端A、B两点处分别标定巷道掘进的中、腰线，指使巷道向前掘进。tan0.2091BAABABHHiS0268 3822AABACCAB 084 00 11BBABDDBA 5.2.2 一井内的单向贯通及开切位置的确定图5-5 一井内单向贯通A113254678上平巷下平巷一号下山二号下山1B12109 计算A点的平面坐标xA及yA，可列出11-12边和A-B边两条直线
10、的方程式：联立解此方程式，可得P点平面坐标(xA,yA)。为了检核，可再求算A点到12点的平距SA-12并检查是否满足S11-A+SA-12=S11-12，有了S11-A和SA-12，即可在上平巷中标定出二号下山的开切点A。BBABAAAxxyyxxyy212111111tan)(tan)(计算AB间的平距 计算A点处的指向角 计算AB的坡度 计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)22)()(ABABAByyxxS1111AABAABABABABSHHitanABABABABABABABSHHSHHLcossin)(225.3 两井间巷道贯通测量 两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井下的一条
11、起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，只能在两井间通过地面连测、联系测量，再在井下布设导线至待贯通巷道两端的贯通。为保证两井之间巷道的正确贯通，两井的测量数据必须采用统一的坐标系统。两井间巷道贯通一般包含以下几个步骤:1、两井间的地面连测 两井间地面连测的目的是为了确定两井近井点的坐标和高程。地面连测的方式可以采用导线测量、三角网插点或GPS测量，同时进行相应的水准测量。2、两井分别进行联系测量 对两井分别进行联系测量的目的是为了将地面的坐标、方位和高程传递到井下去，以确定井下导线起始边的方位角以及井下定向基点的平面坐标和高程。3、井下导线测量和高程测量井下导线测量和高程测量 井下导线测量和高程
12、测量从由地面传递到井下的井下基准点和起始边开始。4、计算巷道贯通几何要素并进行实地标定计算巷道贯通几何要素并进行实地标定 根据井下导线测量和水准测量求得的待贯通巷道两端处在中线点上的坐标和高程，按照一井内贯通的计算方法，计算出待贯通巷道的掘进方向和坡度等贯通几何要素，并在实地进行标定，在掘进过程中应及时进行检查和调整巷道的掘进方向和坡度，直到巷道完全贯通为止。5.4 竖（立）井贯通测量竖（立）井贯通有两种最常见的情况，一种是从地面及井下相向开凿的竖井贯通；另一种是延深竖井时的贯通。下面分别加以介绍。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 从地面和井下相向开凿的立
13、井贯通 如图5-6所示，在距离主、副井较远处的井田边界附近要新开凿一号立井，并决定采用相向开凿方式贯通。一方面从地面向下开凿，另一方面同时由原运输大巷继续向三号井方向掘进，开凿完三号立井的井底车场后，在井底车场巷道中标定出三号井筒的中心位置，由此位置以小断面向上开凿反井，待与上部贯通后，再按设计的全断面刷大成井，当然也可以全断面相向贯通，但这样会对贯通精度要求更高，从而增大测量的工作量和难度。这时的测量工作内容简述如下：(1)进行地面连测，建立主、副井和三号井的近井点。地面连测方案可视两井间的距离、地形情况以及矿上现有仪器设备条件而定。(2)以一号立井的近井点为依据，实地标出井简中心(井中)的
14、位置，指示井简由地面向下开凿。(3)通过主副井进行联系测量，确定井下导线起始边的坐标方位角及起始点的坐标。(4)在井下沿运输大巷测设导线，直到三号井的井底车场出口P点。(5)根据三号井的井底车场设计的巷道布置图，编制井底车场设计导线。5.4.2 延深立井时的贯通图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所示的立井延深贯通测量来说，其主要测量工作包括；(1)在一水平测出一号井井简底部在该水平的实际中心O1点的坐标，而不能采用地面井中的坐标，更不能采用原来的设计井中坐标作为贯通的依据。因为井筒不可能完全铅直而且有可能变形，而延深的井简是要和一水平的一号井井简底部相接的。
15、(2)从一水平井底车场中的起始导线边开始，沿大巷和大下山测设导线到二水平，直到一号井井简的下方，并在二水平标定出井筒中心O3点，指示井简由下向上开凿。(3)从一水平井底车场中的起始导线边开始，沿大巷和辅助下山测设导线到达一号井岩柱下方，标定出井简中心O2点，指示井简由上向下掘进。(4)一号井简延深部分的上、下两端相向掘进到只剩下10-15m时，要书面通知有关单位，停止一端的掘进作业，采取相应安全措施。上、下两端贯通后，再去掉岩柱。最终使一号井由一水平延深到二水平。5.5 贯通实际偏差的测定及调整 巷道贯通后，实际偏差的测定是一项重要的工作，它具有以下意义。(1)对巷道贯通的结果作出最后的评定；
16、(2)用实际数据检查测量工作的成果，从而验证贯通测量误差预计的正确程度，以丰富贯通测量的理论和经验；(3)通过贯通后的连测，可使两端原来没有形成闭合或附合条件的井下测量控制网有了可靠的检核，并可以进行平差和精度评定，以确定实测的精度；(4)作为巷道中腰线最后调整的依据。5.5.1 贯通后实际偏差的测定 1.平斜巷贯通时水平面内偏差的测定(1)用全站仪或经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通巷道在水平面内的实际偏差，如图5-8所示。(2)将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯通平面测量的精度
17、。中线中线图5-8 水平偏差测定 2.平斜巷贯通时竖立面内偏差的测定(1)用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通接合面处的差值，其大小就是贯通在竖直面内的实际偏差。(2)用水准测量或经纬仪三角高程测量方法，连测两端巷道中的已知高程控制点(水准点或经纬仪导线点)，求出高程闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。3.立井贯通后井中实际偏差的测定 立井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂中心垂球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为立井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是立井贯通的实际偏差。5.5.2 贯通后巷道中
18、腰线的调整 测定巷道贯通后的实际偏差后，还需对中腰线进行调整。1.中线的调整d中线2中线1图5-9 中线调整AB 2.腰线的调整 若实际的贯通高程偏差很小时，可按实测高差和距离算出最后一段巷道的坡度，重新标定出新的腰线。在平巷中，如果贯通的高程偏差较大时，可适当延长调整坡度的距离，再根据高差和距离计算最后一段的坡度，重新标定新腰线。在斜巷口，通常对腰线的调整要求不十分严格，可由掘进入员自行掌握调整。5.6 提高贯通测量精度的技术措施 贯通结果的好坏，固然取决于所选择的贯通测量方案和测量方法是否正确。然而，还有很重要的一方面便是实际施测工作的质量。因此，我们需要在实际测量过程中，根据实测成果衡量
19、评定所达到的精度，进行可靠的检核，及时填图，并经常检查和调整贯通巷道的方向和坡度。必要时可以采取某些施工上的措施，尽量减少测量误差对工程的影响，保证巷道能按设计要求准确贯通。5.6.1 贯通测量施测中应注意的问题(1)注意原始资料的可靠性，起算数据应当准确无误。(2)各项测量工作都要有可靠的独立检核。(3)精度要求很高的重要贯通，要采取相应的提高精度的措施。(4)对施测成果要及时进行精度分析，并与原贯通误差预计的精度要求进行对比，各个环节均不能低于原设计精度要求，必要时要进行返工重测。(5)利用测量成果计算标定要素时，注意不要抄错或用错已知数据资料。实地标定时，注意不要用错测点。井下测点的标志编号要醒目、清晰。(6)贯通巷道掘进过程中，要及时进行测量和填图，并根据测量成果及时调整巷道掘进的方向和坡度。如采用全断面一次成巷施工，则在贯通前的一段巷道内可采用临时支护，铺设临时简易轨道，以减少巷道贯通后的整修工作量。5.6.2 贯通工程施工中可采取的一些技术措施 测量工作要尽一切努力来满足施工的要求，但当某些长距离重要贯通的精度要求很高，而测量的仪器设备和人员等条件又不十分完备时，为避免测量误差对工程质量的影响，可以在施工上采取一些相应的技术措施。
