一井定向在盾构法隧洞中应用

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1、一井定向在盾构法隧洞中应用摘要:文章介绍了一井定向的原理，结合南水北调穿黄工程实际工作经验，在极限定向边长仅有12.7m的情况下，通过改进设施、优化测量方案，达到减少误差的目的，为隧洞高精度贯通提供保证，可为其他类似情况的工程提供借鉴及参考关键词:一井定向;超短定向边中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1、引言南水北调工程穿黄隧洞过黄河段总长3450m，隧洞直径7m，竖井直径16.4m井深50.5m，由于其倒虹吸结构型式设计，使得平面坐标和方位，只能通过北岸竖井进行一井定向传递到隧洞内控制掘进施工，由于竖井直径的限制，一井定

2、向联系测量能够利用的极限定向边长只有12.7m，而后视定向误差1秒将导致贯通面偏差达到1.7cm，这在国内盾构同类工程中极其罕见。2、一井定向的概念8一井定向指的是一个竖井进行的竖井定向测量。是在一个竖井井筒内同时悬挂两根重锤线（或同时铅垂地发射两条可见光束），通过地面和井下联测，将两重锤线中心（或光束轴心）的平面坐标及其连线的坐标方位角，传递给井下的控制点和导线边。（1）联系测量布设情况如图1所示。垂线1、垂线2是通过竖井绞车及导向滑轮悬挂并吊有垂锤的高强钢丝。Z、A为已知的地面导线点,B、G为待求的井下导线点,井下、井上三角形布

3、设时应满足下列要求:①垂线边距a、a′应尽量布置长些;②e、f、e′、f′角度应尽量小,最大不应大于0.5°;③b/a、b′/a′’之比值应尽量小,最大值不应大于1.5。（2）三角形测量①测e、f、e′、f′角度;②量a、b、c、a′、b′、c′边长。（3）三角形平差计算根据a、b、c、f求j:sinj=bsinf/ac的计算值:c算=bcosf+asinjc的不符值:h=c算-ca边改正值:Δa=-h/4b边改正值:Δb=-h/4c边改正值:Δc=h/28以改正后的边长a、b、c为平差值,按正弦定理计算出i、j,即为平差后的角值。

4、f改正很小,仍采用原测角值。采用上述方法可计算出井下三角形平差后的边角a′、b′、c′、i′、j′。f′改正很小,仍采用原测角值。（4）坐标和方位传递计算已知A点坐标为XA、YA,AZ方位角为Z0。根据平差后的三角形边角进行计算。①BG方位角Z0′AF方位角Z1=Z0+eFE方位角Z2=Z1+180+jE′B方位角Z3=Z2+180-j′求算边BG方位角Z0′=Z3+180+e′②B点坐标XB=XA+ccosZ1+acosZ2+c′cosZ3YB=YA+csinZ1+asinZ2+c′sinZ33、测量辅助设施布置与要求定向用的竖井

5、井深50.5m，属于超深竖井，为了保证观测精度，我们对测量设施进行了改进。（1）钢丝悬吊钢丝采用直径0.5mm高强单股钢丝，以消除多股钢丝悬挂旋转的不利影响，同时根据现场实测经验0.5mm单股钢丝更便于精确照准。（2）悬挂重锤8悬挂重锤选用35kg重锤，经直径0.5mm高强单股钢丝实际破坏性拉断试验，直径0.5mm高强单股钢丝极限承重42kg。重锤形状采用悬浮状态阻尼性能优于圆锤的正三角棱柱形。（3）阻尼油桶油桶采用小型清洁油脂桶，油料选用粘度适中的清洁机油充满油桶，悬吊重锤基本浸没入油，以保证观测过程中钢丝的稳定。重锤顶端露出油面

6、1厘米，同时底部和四周不碰触；每次提前一天悬挂，根据钢丝拉伸情况调整长度。（4）钢丝吊架及夹具利用竖井内衬预埋件牢固焊装钢丝吊架，人行架与钢丝吊架分体，在移动钢丝时，尽可能减小人为扰动，更快稳定。钢丝固定形式采用螺栓紧固压片式夹具固定，丝杆定位，方便收放，使钢丝长度最佳，从而是重锤在油液中的自由度与阻尼效果获得最佳。（5）钢丝与井上井下临时观测标墩点布置井上、井下临时观测标墩点与两钢丝构成的夹角，按照小于0.5度的布设要求控制。实际操作中采用现场实测的方法，逐步调整直至满足要求，示意图见图2。（6）主要测量仪器4、地面控制网布设84

7、.1基本点黄河北岸平面（高程）基本点采用业主观测墩HS05和HS06，黄河南岸采用HS02和HS03观测墩，见图3.4.2加密点北岸竖井附近平面（高程）加密点永久观测墩G1、D5和G3；南岸竖井附近平面（高程）加密点永久观测墩SA，TP07和TP05。北岸联系测量加密点到临时点距离，后视方向NA-D5在600米左右，检查方向NA-G3、NA-G1300米左右。4.3地表控制测量（1）控制方式地表控制测量利用全球定位系统GPS测量定位技术，采用静态方式进行。（2）测量布网整体平面网复测和加密控制点测量时，利用四台GPS接收机，南、北岸

8、各两台进行同步观测，以边连接方式组网。（3）GPS测量技术要求8主网和加密网观测时段均为二时段，每时段2小时，两时段间仪器重新架设。观测前作卫星可见性预报，作业时选择有利的观测时间段，观测期间接收机能观测到6颗以上有效卫星，数据采样率