平面联系测量的目的就是把地面各类平面控制点边的坐标方位角传递给地下的平面控制点边上。由于地面的各类平面控制点距竖井口有一定的距离，在进行平面联系测量前还要进行近井平面测量，近井平面测量应起闭于地面平面控制点，形成附合导线或闭合导线。作业时应按要求对已知点的稳定情况进行检核，确保使用的已知点稳定。测量要求按行业规范

对精密导线测量要求进行，闭合导线角度闭合差≤±5，主要精度指标为由导线方位角闭合差或角度闭合差计算的测角中误差≤±2.5″。

平面联系测量方法主要有：联系三角形法（一井定向）、投点仪（或钢丝贴片）陀螺定向联合作业法、两井定向法、导线定向测量法。下面分别进行叙述各方法的测量过程与有关要求。

（一）联系三角形法（一井定向）

联系三角形法是一种适用比较广，大家了解比较多的平面联系测量方法。其具有对竖井大小（保证钢丝间距用）的要求，作业占用竖井时间长，劳动量和劳动强度大的弊端。其测量示意图及观测示意图如图10.2.1。

图10.2.1　联系三角形法

为了确保隧道贯通误差小于规定值，规范根据各种情况下的统计资料，明确规定：钢丝间距不小于5 m，即a（或a′）＞5 m；测站与两钢丝构成的夹角宜小于1°，测站到近处钢丝的间距b（或b′）与钢丝间距a（或a′）比值小于1.5，即b/a（或b′/a′）＜1.5（见图10.2.2）。

图10.2.2　联系三角形法观测示意图

（二）投点仪（或钢丝贴片）陀螺定向联合作业法

投点仪（或钢丝贴片）陀螺定向联合作业法，适用于各种条件下平面联系测量，其具有定向精度高、占用竖井时间较少、劳动量和强度小，是一种先进的平面联系测量方法。

1.准备工作

（1）根据现场的实际情况，制订相应作业方案，包括地面导线测量作业方案和地下导线测量作业方案。根据作业方案，埋设测量桩点，安排布置准备工作，让作业人员明了作业中的重点。参考加密平面控制测量，完成地面趋近导线测量后，即可进行平面联系测量工作，为了给作业创造良好环境，作业前应与施工的有关部门协商，为平面联系测量创造良好条件。

对使用的陀螺仪、全站仪及精密对点器要提前进行日常检查，确保其性能满足要求。

（2）投点工作准备，应根据竖井的大小、井上井下情况进行，主要为投点井架架设准备好材料。因为施工现场一般没有专用的投点井架，所以应提前做好投点井架所用材料准备工作，如长方木或管径较大钢管、厚木板、井上井下投点用来承点的刨好的短木板、铁丝、铁钉等。

2.投点井架架设

投点井架架设应把安全生产放在首位。

（1）组织人员进行投点井架架设，投点井架的仪器支承台与供作业人员作业的观测台应严格分开。架立的仪器支承台，不但要有足够的强度，还要有足够的刚度，在作业过程中不能发生任何变形。架立的观测台，要有足够的强度，同时不能发生过大的变形，要绝对保证作业人员的安全。井上投点井架要保证井上两投点位于同一水平面内，方便井上两投点间距测量。井上投点井架要保证井上两投点位于同一水平面内，方便用小钢尺进行井上两投点间距测量。

在投点井架架设过程中，应按现场的安全生产规程进行作业，要绝对保证作业人员的安全。

（2）在完成井上井架架设后，进行预投点，确定井下承点位置，并进行井下承点台的埋设工作。埋设的井下承点台，要有足够的强度和足够的刚度，在整个测量作业过程中不能发生任何变形。井上作业人员，身上不能带与投点工作无关的任何物品，如笔、钥匙、小刀等，要绝对保证井上作业人员不掉任何物品下去，确保井下作业人员的安全。井下承点台要保证井下两投点位于同一水平面内，方便用小钢尺进行井下两投点间距测量。

井下作业人员要戴安全帽，作业过程中井上井下应加强联系，确保作业人员的安全。

某城市地铁一号线某竖井测量预投点，采用下放垂球进行，因竖井较深，下放垂球速度过快，在垂球快下放完时，发生线断垂球砸在井下作业人员安全帽上，打伤井下作业人员耳朵的事故。如果井下作业人员没戴安全帽，后果将不堪设想；如果垂球下放慢一点、或先把垂线放下去再挂垂球、或井上井下作业人员加强联系、井下作业人员等垂球下放完时再看井下承点位置，均可能避免事故发生。

某城市在进行一矿山法区间施工时，第一次平面联系测量采用投点仪陀螺定向联合作业法进行，发生因井下承点台刚度不足，导致平面联系测量发生0.25 m/100 m方位偏差，在开挖200 m后进行变更设计的重大测量事故。其井下承点台为放置在工字钢架上的厚度小于5 mm大钢板，人站在钢板上，钢板会发生变形，一方面导致井下测量点与井下投点不一致；另一方面井下测量在整平后，人员离开，仪器设备又不平，对点发生严重偏差。

3.竖井投点

（1）投点井架架设完成后，用垂准仪置于投点井架的仪器支承台上进行投点。在井上井下各投2点，每点按0°、90°、180°、270° 4个方向投下4点（或0°、120°、240° 3个方向投下3点），当井下投下4点构成的正方形，边长小于5 mm时，取正方形对角线交点为井下投点，否则重投，如图10.2.3所示。量井上井下两投点间距，井上井下投点间距较差应≤1 mm，否则重投。井上所投点应与地面控制点通视良好，利于边角测量。

（2）投点过程应把安全生产放在首位，要绝对保证井上、井下作业人员的安全。井上作业人员，作业过程中身上不能带与投点工作无关的任何物品，如笔、钥匙、小刀等，要绝对保证井上作业人员不掉任何物品下去，确保井下作业人员的安全。

图10.2.3　投点方法

4.陀螺定向

（1）地面：选取地面高等级已知边的一端进行陀螺定向。先进行测前零位测量。测前零位测完后，采用逆转点法，测定逆转点读数5个，逆转点读数中值符合有关要求后，进行测后零位测定。当陀螺定向完成后，将仪器搬至高等级已知边的另一端，按照上述方法进行陀螺定向。在陀螺定向满足有关规范要求后，取两端定向的平均值作为陀螺定向成果。

（2）地下：在隧道内选取一条比较稳定的、边长较长的导线边进行陀螺定向。先在这条边的一端，依照上述办法进行定向，再搬至另一端进行定向。在陀螺定向满足有关规范要求后，取两端定向的平均值作为陀螺定向成果。

5.导线边角测量

在定向及投点完成后，按照四等导线对边角测量的要求进行地面和洞内导线边角测量。对竖井投点形成的空间平面夹角用陀螺定向成果及相关的导线角进行推算，使得地上导线和地下导线通过投点形成一个闭合导线或附合导线。

6.内业计算

（1）对于经竖井联系测量所形成的空间闭合导线或附合导线进行严密平差，得出地下控制点的坐标成果。

（2）也可以通过陀螺定向推算地下定向边的方位角，再通过地下导线测量的角度推算每1条地下边的方位角，根据投点的坐标、导线边的边长和方位角求算各个导线点的坐标。

7.注意事项

（1）竖井联系测量投点时，应停止向隧道内供风，并禁止人员从竖井上下通过。投点时供观测员、投点员站的架子要确保与仪器支承台（井上、井下投点用）脱离；井上、井下投点用的木板等要钉设牢固，测量作业完成前严禁触动。

（2）竖井联系测量时，要形成空间附合或闭合导线，并应尽可能进行多余观测，以利于检核。

（3）因为竖井联系测量的场地比较狭窄、测量条件差、边长较短、误差来源多，所以在测量工作中应认真对待，选择好的测量时机，并采取多次对中、三联脚架法、测量时停工、尽量延长导线边长等措施以提高测量精度，减少贯通误差，为竣工联测及铺轨基标测设创造条件。

（4）在进行竖井联系测量前3 h，矿山法区间就应停止爆破作业、以油为动力的设备停止运转，向隧道内供风，排烟降温。

（5）选取地面、洞内定向边时应避开高压电场、磁场的影响。洞内定向时，应关闭洞内高压电源。

（6）地面和洞内定向边应利于保护，以便以后采用同一条定向边进行陀螺定向，提陀螺定向精度。

8.钢丝贴片代替投点仪投点(www.daowen.com)

由于测量技术的发展，出现了测量贴片，测量贴片贴在钢丝上就能准确测出置镜点到钢丝的距离，从而求出钢丝的准确坐标，完成向地下传递坐标。采用钢丝贴片代替投点仪投点具有以下优点：

（1）不需要进行工作量很大的井上投点井架架设，从而减少准备工作量。

（2）由于不需要进行工作量很大的井上投点井架架设，减少井上投点井架拆除工作量。

（3）不需要进行井下承点台架设，减少井下承点台拆除工作量。

（4）无特殊情况，可减少井上井下看守投点稳定的人员。

（5）不需要投点工作，减少投点工作量。

（6）由于不需要投点，整个工作变得安全。可以缩小工作时间3 h以上。

（三）两井定向法

两井定向法平面联系测量，顾名思义要有2个自地面垂直到地下的测量井，该测量井要有足够大的直径，一般不小于30 cm，同时测量井要有一定的垂直度，以方便自地面向地下传递坐标工作顺利进行，保证坐标传递足够准确。

两井定向法特别适合矿山法施工的地铁浅埋隧道或车站主体施工已完成的盾构区间。该方法测量作业简单，作业质量有保证，在广州地铁1号线和南京地铁1号线矿山法施工的隧道应用此法进行平面联系测量较多，尤其南京地铁一号线矿山法施工的隧道几乎全用此法进行平面联系测量。缺点就是一般要在隧道上钻1个以上测量井，由于钻井位置大都位于交通繁忙地段，钻井手续审批麻烦、钻井和测量作业对交通影响大，所以限制了其在广州地铁2、3 号线和深圳地铁一期工程中的广泛应用。为了减少工程费用，1 个测量井可利用生产竖井兼作或结合投料孔进行钻孔完成。因大家都比较了解，下面仅对其保证地铁隧道横向贯通，测量作业过程中的有关注意事项进行说明。

（1）坐标传递可使用投点仪、钢丝及测量贴片完成。对两投点工作的要求，井上井下投点应注意安全，所投之点应稳固，不能因测量工作的进行发生位移等变形。有关坐标传递的要求与铅垂仪（钢丝及测量贴片）、陀螺经纬仪联合定向法相同。

（2）对两投点间距的要求，当两投点通视（特别是洞内）时，投点间距应大于100～120 m；当两投点不通视（特别是洞内）时，投点间距应大于150 m。

（3）对两投点位置的要求，两投点仅可能都在正线上。投点位置最好在洞内洞外都能通视，以提高洞内洞外相应测量工作的测量精度。

（4）对两投点坐标测量的要求，洞外投点坐标测量，尽可能按附合导线进行测量，有困难可按闭合导线进行测量，不能采用支导线测量投点坐标。另外，洞外投点坐标测量应在同一测量路线中完成，使洞外投点形成一个整体。

某城市地铁1号线某区间采用矿山法施工，区间长度1.2 km，区间线路平面设计情况是区间中部设一半径R＝1 000 m曲线。使用TC1610全站仪及配套精密对点器、投点仪，按两井定向法进行坐标和方位传递。1个测量井是生产竖井，另在隧道上方钻1个测量井。洞内组成无定向导线，洞外测量情况如图10.2.4所示。最大横向平面贯通情况是：25 mm，可见贯通情况非常好。

某城市地铁3号线某区间采用盾构法施工，区间长度为2 520 m，区间线路平面设计情况是：设计有3个曲线，最小半径为1 000 m，其曲线长192 m，其余2个曲线半径均为4 000 m。始发车站两端均是盾构始发井，且车站主题已完工，盾构始发边埋设简易强制观测墩，使用TC1800全站仪及配套精密对点器、钢丝及测量贴片，按两井定向法进行坐标和方位传递，按规定进行3次两井定向法测量，其平面横向贯通情况，左线57 mm，右线31 mm，贯通情况非常好。

图10.2.4　某区间两井定向洞外导线布置

（四）导线定向测量法

导线定向测量法就是采用导线测量方法进行坐标和方位传递，是一种大家了解较多，比较普及的平面联系测量方法，它具有导线测量的特点。盾构始发井比较长，因此，特别适合盾构法施工区间利用车站主体（车站主体的某一层可设转点）作始发井的情况，也适合有斜坡拉槽的地段进行平面联系测量。下面以某地铁为例说明导线定向测量方法。

（1）井上、井下导线布置图如图10.2.5所示。

（2）投点方法如图10.2.5所示。

图10.2.5　某地铁竖井联系测量导线布置示意图

投点完成后，井上、井下导线通过投点T1（T′1）和T2（T′2）就连成一体。形成导线

（3）陀螺经纬仪定向。

用T1＋T2陀螺经纬仪定向采用递转点法观测，对一条边往返定向各1次为一测回，半测回连续跟踪递转点读数5个。由于定向工作需要时间长，有时往返定向不闭合，加上井筒上下不宜安置陀螺经纬仪，故井上选A—J54为定向边，且以后每次均以此固定边为井上定向边，井下根据实际情况选择固定边Z1Z3作为定向边，下井前由1名观测员对A—J54进行一测回定向；下井后对Z1Z3分别由两名观测员各完成一测回定向，再到井上由另1名观测员对A—J54进行一测回定向。陀螺方位角要满足上下半测回间互差≤±15″，测回间互差≤±8″的精度要求。在达到精度要求的前提下，陀螺方位角采用两测回的平均值作为观测成果。在上下2次定向时间相隔不长，应取上下2次陀螺定向的均值作为本次竖井平面联系测量的陀螺定向采用值。

（4）导线边角测量。

在检测地面已知点供电局，A、J54成果准确无误的前提下，用TC1610全站仪按不低于四等导线的测角要求进行作业，测量井上、井下导线的边角：α0、α′0、α1、α4、α5、α6角值，d1、d2，、d3、d4、d5、d6边长。推算连接角α2，α3：

式中 N0——井上定向边A—J54陀螺方位角；

N5——井下定向边Z1Z3陀螺方位角。

（5）平差计算。

根据导线测量成果，进行导线严格平差计算角，求算井下导线点Z1，Z2，Z3的坐标及Z1Z3、Z2Z3的方位角。依据Z1Z3（或Z2Z3）边的测量成果，利用测得洞内导线的边角，求出洞内导线点的坐标，据此指导施工。

（6）测量作业过程中的有关注意事项。

① 使用的全站仪、对点器在作业前要进行对点误差等日常检查。

② 要使用高精度的全站仪（如测角为1″，测距仪是1类测距仪）和精密对点器（带圆水准器和管水准器）。

③ 规范规定垂直角应小于30°。实际工作中应区别对待，当盾构法施工区间长度在1 km左右时，垂直角可小于30°；当盾构法施工区间长度在1.5 km左右及以上时，垂直角应小于20°。井口边长应尽量长，最好大于50 m。

④ 导线应形成附合导线或闭合导线，有尽可能多的观测，测回数不少于6测回。

⑤ 为了确保对点精度，减小对点误差对传递的方位角的影响，对点可以采用如大头针等进行对点。

⑥ 导线传递测量埋设的桩点应具有小于1 mm的点位。有条件时，从地面井口点到地下盾构始发边点应埋简易强制观测墩进行测量，以便尽可能减小对点误差。

某城市地铁3号线某区间采用盾构法施工，区间长度2 100 m，区间线路平面设计情况是半径350 m曲线长650 m、半径600 m曲线长286 m、半径1 000 m曲线长650 m。使用TC1800全站仪及配套精密对点器，按导线定向测量法进行坐标和方位传递，按规定进行3次导线定向测量，其平面贯通情况是：左线17 mm，右线26 mm，贯通情况非常好。