摘要：岩土工程以解决岩土与土体工程问题为目标，测绘是岩土工程施工中的基础技术环节，由于岩土施工多以地下为主，具有隐蔽性特点，测绘在保障施工质量上的作用更为突出，因此本文以竖井施工和非开挖施工为例，分析了测绘技术在岩土施工中的应用。
关键词：测绘；应用；岩土工程施工；竖井施工；非开挖施工
0 引言
岩土工程是以解决岩体与土体工程问题的学科，岩土施工主要包括地基处理、基础工程施工、边坡加固工程施工、非开挖施工等[1]。测绘技术是一切工程施工的基础，岩土工程施工也不例外。在岩土施工中，控制测量、施工放样、竣工图测绘、变形观测等都离不开测绘技术，所以测绘技术在岩土施工中具有重要的作用和意义。因此，本文以竖井施工和非开挖施工为例，分析了测绘技术在岩土施工中的应用。
1 测绘技术在竖井施工中的应用
竖井是在地下开挖的竖直的井，广泛应用于矿山、水利水电、地铁等工程领域。现以水电站竖井测量为例，该竖井位于上下两条水平压力隧道之间，利用高差产生水压力。竖井测量过程如下：
1.1 布设控制网
首级控制网为二等GPS控制网，依据《卫星定位城市测量规范》（CJJ/T73-2010）建立，并建立二等水准高程网。针对控制网边长变形过大的问题，利用分区投影和坐标平移等方法加以解决。为了保证测量精度，进行严密的平差计算。在首级控制网基础上，布设施工控制网。
1.2 布设施工导线网
按二等技术要求采用全站仪布设施工导线网，采用三角高程结合水准测量方法建立二等水准高程，并进行严格平差计算，以确保测量精度。首先建立节点闭合导线，再在竖井口附近建立支导线。
1.3 布设井口控制点
利用水平段隧道控制点布设竖井井口控制点。井口布设4个控制点，要求靠近井口，并不易被施工破坏。方法是在井口封口盘中心预留工字钢上设置激光投点仪投点观测盘，再在封口盘下面工作平台的井壁上焊接3个对中观测盘，并在观测盘下面钢板上钻1个3mm小孔。定期或施工中碰撞工字钢后，复测井口观测盘。
1.4 施工放样
施工放样采用激光投点仪配合全站仪、垂球吊线配合全站仪、垂球吊线配合钢卷尺等方法[2]。第一种方法在井口封口盘中心控制点上设置激光投点仪，投点到开挖礃子面上，并作为测站点，再从封口盘下井壁上任意1个控制点上投点到开挖礃子面上作为定向后视点。投点时，激光投点仪转动360°。如果井底投点不出现漂移，则在该点上做标记，并作为全站仪后方交会的1个已知点（上、下点的平面坐标一致）；若投点有漂移，则以漂移点圆轨迹的圆心做标记。全站仪在礃子面上对中整平后，测出测站点与封口盘控制点之间的高差，进而算出测站点高程，输入三维坐标进行后视定向。依次将井口的其他控制点投到井底，然后井底的全站仪采用后方交会法完成设站。随后可进行施工放样、断面测量收方等工作。第二种方法是在观测盘下面钢板上小孔穿入钢索，下挂垂球至开挖礃子面，垂球稳定后，在其下的岩面上作标志，再以同样方法将井口工字钢上的小孔投点到开挖面，利用全站仪后方交会法设站，然后就可以施工放样和检查收方了。第三种方法用于井壁混凝土衬砌浇筑模板的调校。从井口中心放下钢索，垂球落下的位置即竖井中心，用钢卷尺放出浇筑半径，以此为依据安装和调整模板。
1.5 竖井贯通测量
竖井贯通后，需测量贯通精度。采用本文1.4节的激光投点仪或吊垂球法，将井口控制点投到井底，并在井口、井底控制点上同时架设全站仪，测出上下点的坐标差值即为竖井贯通误差，再取算术平均值作为实际贯通误差。某竖井贯通误差为横向-20.3mm，纵向26.3mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 测绘技术在非开挖施工中的应用
非开挖施工是指在不开挖地表的情况下铺设、探测、修复和更换各种地下管线。测绘技术在非开挖施工中发挥着重要作用，无论铺设新管线、修复与更换旧管线，还是探测原有管网都离不开测绘。非开挖施工方法繁多，以铺设新管线为例，就有顶管法、钻进铺管法、盾构法、气动矛铺管法、微型隧道铺管法等方法。非开挖施工测量与施工方法有一定联系，大口径顶管可采用常规测量方法，如全站仪、激光经纬仪、水准仪，有些不适合采用常规测量方法的施工可采用管线仪、地质雷达等进行探测，但这些方法都不如惯性陀螺仪便捷，所以下面以惯性陀螺仪定位测量为例分析测绘技术在非开挖施工中的应用。
2.1 惯性陀螺仪定位原理
惯性陀螺仪由陀螺仪、加速度计和计算机系统组成。陀螺仪可用来测量惯性空间的3个转角速度分量，加速度计用来测量惯性空间的3个线加速度分量。经过坐标变换，可以计算出惯性陀螺仪在导航坐标系中的位置、航向和水平姿态。再经过积分变换等运算，可以确定惯性陀螺仪经纬坐标[3]。测量时。惯性陀螺仪置于管内，随管线施工而同步移动，利用前一点与后一点行程与方位关系计算相对位置，如果管线很长，累积误差很大，所以管线距离太长就不太适合惯性陀螺仪定位法。
2.2 测量流程
前期准备→地形测绘与纵横断面测量→管线起终端点测量→惯性陀螺仪定位测量→数据处理与质量检测→数据后处理→成果提交。
2.3 前期准备
研读任务书，收集资料，并通过现场踏勘，制定测量方案。准备仪器，清理场地，为测量工作做好准备。
2.4地形测绘与纵横断面测量
管线测区地形图与管线路径纵横断面可采用GPS-RTK结合免棱镜全站仪测量，无人机遥感提供地形地物影像。测量成果用于非开挖管线施工的地形资料。
2.5 起终端点测量
管线起终端点三维坐标采用网络RTK进行精确测量，要求测量历元不少于30次，平面收敛精度<10cm，高程收敛精度<30cm。测量成果用于惯性陀螺仪定位测量的起算与校核资料。
2.6 惯性定位测量
根据地形资料及管线起终端点三维坐标，利用DrillSmart（水平定向钻地下钻进规划软件），结合现场踏勘，绘出管线走向的最佳轨迹线。野外作业时，采用测量精度高的置中技术测量管道轴线位置，让惯性陀螺仪由牵引绳拖入管道，并使测量仪器始终居于管道轴线上，这样可以获得更可靠的数据。选择适合拟测管道的测量主机和轮组，然后将轮组的编号输入到计算机系统中。测量主机开机后拖入管道。牵引绳从远端拉动测量主机，再从管道远端拉出测量主机。测量主机自动记录数据，并导入系统中，包括管线起终端点坐标也导入系统，计算机自动计算出管道轴线的三维坐标。作业时，沿1条轨迹来回拖动2次，每运行1m采集一次数据，获得4组测量数据。将4组数据连线，计算误差。
2.7数据后处理
惯性定位测量完成后，将测量数据下载至PC机中，以内建软件进行分析和计算，得到行走轨迹的三维坐标值（ ）及 、 、 视图与三维视图。4次测量结果中，平面最大较差8cm，高程最大较差7cm。
2.8成果提交
整理数据资料，编写测量报告，备齐图件，最后提交测量成果。
3 结语
岩土工程具有相当的复杂性和不确定性，为岩土施工服务的测绘技术同样具有不同于地上工程特点，测绘条件较为复杂，本文列举的竖井施工和非开挖施工就很能说明这个特点，因此岩土施工测绘更应在准备工作和测绘方法选择方面做足功夫。
参考文献：
[1] 陈晨，张克绪，李伟. 岩土工程施工技术[J]. 哈尔滨工业大学学报，2004,36(4)：484-486.
[2] 卢玉斌，周春，顾良昆. CCS水电站深竖井施工测量技术[J]. 云南水力发电，2015,31(6)：41-43.
[3] 朱能发，王成，王健. 惯性陀螺仪在非开挖施工管线定位测量中的应用[J]. 测绘通报，2015(S2)：57-58.
论文作者:刘宏荣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/20
标签：测量论文; 竖井论文; 陀螺仪论文; 管线论文; 岩土论文; 惯性论文; 井口论文; 《防护工程》2017年第12期论文;