1、工程概況
石牙山
隧道通風(fēng)豎井位于廣梧高速公路河口至雙鳳段RK56+465偏右25m處，距蒼梧端洞口1472.37m，井深156.99m，直徑7.0m，底部通過(guò)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道與隧道主洞相連，為我省第一條高速公路豎井。該豎井設(shè)計(jì)主要考慮隧道遠(yuǎn)景通風(fēng)，由送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)組成，整個(gè)豎井工程施工分為：開(kāi)挖、初期支護(hù)、井壁襯砌、井口圈、中隔墻、馬頭門(mén)、吊頂板、防排水工程等，其中需要用到激光垂準(zhǔn)儀放樣定位的主要是開(kāi)挖、井壁襯砌和中隔墻等。
2、施工方法
結(jié)合目前國(guó)內(nèi)、外公路、鐵路、水電、礦山豎井施工經(jīng)驗(yàn)和方法，我們豎井開(kāi)挖方法采用的是中心擴(kuò)孔法：
中心擴(kuò)孔法是先采用鉆機(jī)自上至下鉆出導(dǎo)孔，導(dǎo)孔鉆至井底后換上擴(kuò)孔鉆頭，再由下向上擴(kuò)孔形成一定直徑的導(dǎo)井。導(dǎo)井形成后，第二次由上往下用鉆爆法擴(kuò)孔開(kāi)挖到設(shè)計(jì)輪廓。豎井開(kāi)挖完成后，再一次由下往上用爬模施工完成
混凝土襯砌。
3、測(cè)量準(zhǔn)備
在豎井附近布置三個(gè)相互通視的平面控制點(diǎn)，以隨時(shí)觀測(cè)和驗(yàn)證各間點(diǎn)的位移及沉降；各點(diǎn)間的相互距離控制在200～300 m之間，且均能與豎井通視，以便從不同點(diǎn)位對(duì)豎井進(jìn)觀測(cè)和驗(yàn)證，保證放樣精度；控制點(diǎn)樁要高度適當(dāng)，且埋設(shè)穩(wěn)固，以便長(zhǎng)期使用和保存。各控制點(diǎn)布置如下圖：
由于豎井和隧道主洞是一個(gè)工程整體，豎井的局部三角鎖在使用前必須并入整個(gè)隧道平面控制網(wǎng)，并按三等三角測(cè)量精度要求進(jìn)行整體平差，確定豎井控制點(diǎn)坐標(biāo)。待導(dǎo)井和聯(lián)絡(luò)風(fēng)道完工后，用激光垂準(zhǔn)儀對(duì)洞內(nèi)、洞外進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，以達(dá)到洞內(nèi)、洞外控制網(wǎng)的統(tǒng)一。
4、測(cè)量放樣
4.1激光垂準(zhǔn)儀
激光垂準(zhǔn)儀是一種以重力線(xiàn)為基準(zhǔn)，給出鉛垂直線(xiàn)的光學(xué)定位儀器?？捎脕?lái)測(cè)量相對(duì)鉛垂線(xiàn)的微小水平偏差、進(jìn)行鉛垂線(xiàn)的定點(diǎn)傳遞、物體垂直輪廓的測(cè)量等。適用于高層建筑物、煙囪、發(fā)射井及高塔架的鉛直定位測(cè)量。 激光垂準(zhǔn)儀的基本構(gòu)造主要由氦氖激光管、精密豎軸、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座、激光電源等部分組成。 其基本工作原理是：先在已知控制點(diǎn)上安置激光垂準(zhǔn)儀，并嚴(yán)格精平、對(duì)中；對(duì)中后，由垂準(zhǔn)儀向上或向下垂直發(fā)射一條激光束，并投射至工作面，工作面上的激光投影點(diǎn)即為放樣點(diǎn)。
根據(jù)激光垂準(zhǔn)儀基本工作原理可知，用激光垂準(zhǔn)儀放樣主要在兩個(gè)方面產(chǎn)生較大誤差：首先是對(duì)中誤差，由于消除激光垂準(zhǔn)儀的對(duì)中誤差與普通全站儀相同，本文中不再敘述；然后是由于垂準(zhǔn)儀產(chǎn)生的激光束不垂直而產(chǎn)生的投影誤差，這類(lèi)誤差跟投影距離成正比，距離越大，誤差越大。消除這類(lèi)誤差的辦法是：在同一控制點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)垂準(zhǔn)儀，每轉(zhuǎn)動(dòng)90度進(jìn)行一次投點(diǎn)放樣，轉(zhuǎn)動(dòng)一周完成四次投點(diǎn)放樣，然后四點(diǎn)平均即可有效消除該類(lèi)誤差。
4.2導(dǎo)向孔放樣
可直接通過(guò)井外控制點(diǎn)，使用全站儀準(zhǔn)確放出豎井中心點(diǎn)平面位置，操作過(guò)程完全在地面進(jìn)行與其余測(cè)量放樣無(wú)異。本文主要論述的是二次擴(kuò)孔和混凝土襯砌施工時(shí)測(cè)量放樣。
4.3二次擴(kuò)孔施工測(cè)量
當(dāng)二次擴(kuò)孔深度達(dá)到20m以上時(shí)，先用全站儀在門(mén)式井架上放置永久性豎井中心點(diǎn)（即該點(diǎn)的使用時(shí)間與井架相同），并通過(guò)不同控制點(diǎn)位對(duì)豎井中心點(diǎn)進(jìn)行定期復(fù)核，確保豎井中心點(diǎn)位置準(zhǔn)確。然后用激光垂準(zhǔn)儀將豎井中心點(diǎn)的準(zhǔn)確平面位置投射到開(kāi)挖面井蓋上（即導(dǎo)井頂面蓋板）。最后以井蓋投射點(diǎn)為圓心，用鋼尺放出開(kāi)挖輪廓線(xiàn)及炮眼位置。一次爆破一次投射放樣，往復(fù)循環(huán)至擴(kuò)孔結(jié)束。下面是豎井施工時(shí)用井架立面圖：
二次擴(kuò)孔小于20m時(shí)，考慮到爆破可能對(duì)井架造成較大變形或位移（井架上的永久性中心點(diǎn)位置會(huì)隨井架產(chǎn)生位移），不能使用井架上的永久性中心點(diǎn)。我們采用的辦法是：每次放樣均從井外控制點(diǎn)放樣出豎井中心點(diǎn)在井架上的平面位置，然后用鉛錘將豎井中心點(diǎn)位置投放到擴(kuò)孔開(kāi)挖面，接下來(lái)的工作與上述相同：用鋼尺放出開(kāi)挖輪廓線(xiàn)和炮孔位置。如投放鉛錘時(shí)鉛錘晃動(dòng)過(guò)大，可采用將鉛錘放入盛水或油的桶中，以減小晃動(dòng)。在這里投點(diǎn)方法采用鉛錘而不是垂準(zhǔn)儀，主要是考慮鉛錘投點(diǎn)使用簡(jiǎn)便，且投放深度較淺時(shí)又能滿(mǎn)足精度要求。
4.4砼襯砌施工測(cè)量
砼襯砌的施工放樣主要是對(duì)襯砌模板位置的放樣。由于我們采用是爬模施工工藝，爬模的特點(diǎn)是模板主體固定不能伸縮和變形，只有活動(dòng)模板可通過(guò)油壓千斤頂進(jìn)行張開(kāi)與閉合，以達(dá)到裝模和拆模的目的。下面是豎井施工爬架平面示意圖：
根據(jù)爬模特點(diǎn)，要放出模板的準(zhǔn)確位置，就必須放樣出模板主體至少兩個(gè)點(diǎn)和每塊活動(dòng)模板至少一個(gè)點(diǎn)。為確保放樣精度，我們初擬主體模板放樣三點(diǎn)，且三點(diǎn)不能在同一直線(xiàn)上（兩點(diǎn)定位一點(diǎn)復(fù)核），每塊活動(dòng)模板放樣兩點(diǎn)，也是一點(diǎn)定位，另一點(diǎn)復(fù)核。
砼襯砌是由下而上施工的，除第一次砼襯砌施工外，模板下部是緊扣已施工完畢的襯砌砼的，無(wú)需放樣，需要放樣的只有第一次襯砌施工的模板下部和所有襯砌施工的上部模板。第一次襯砌的下部模板放樣可通過(guò)洞內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)直接用全站儀放出，操作跟主洞砼襯砌放樣相同，在此不再敘述。
我們對(duì)爬模上部位置放樣的方案是：首先在模板上選定需要放樣的點(diǎn)，點(diǎn)位以選在模板外沿與砼面接觸為宜，這樣更能保證放樣質(zhì)量，點(diǎn)數(shù)已在上面的敘述中提到；第二步根據(jù)點(diǎn)位所處的空間位置計(jì)算出它們各自的設(shè)計(jì)坐標(biāo)；第三步是用全站儀通過(guò)井外控制點(diǎn)放樣出以上各點(diǎn)在井架上的準(zhǔn)確平面位置，并在放樣位置架設(shè)固定的投影平臺(tái)；第四步是在投影平臺(tái)上架設(shè)激光垂準(zhǔn)儀將待放樣點(diǎn)在平臺(tái)上的平面位置投放到爬模上部，并使其準(zhǔn)確就位。
在此要特別交代的是：確定模板位置的各點(diǎn)一經(jīng)選定就不再改變。同樣，井架平臺(tái)上的各投射點(diǎn)也不再變化。除定期對(duì)平臺(tái)投射點(diǎn)的點(diǎn)位復(fù)核外，不再每次放樣均從井外控制點(diǎn)對(duì)各投射點(diǎn)進(jìn)行放樣，而是直接從投射點(diǎn)處直接投影放樣。
至于一些附屬工程的測(cè)量放樣，由于精度要求較低，操作比較簡(jiǎn)便，在此不贅述。
5、測(cè)量總結(jié)
利用激光垂準(zhǔn)進(jìn)行豎井施工放樣具有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：
5.1放樣時(shí)間短，縮短工序循環(huán)時(shí)間
二次擴(kuò)孔的工序循環(huán)是：投點(diǎn)放樣---鉆孔---爆破---排碴---投點(diǎn)放樣。由于每一次投點(diǎn)放樣均是直接從井頂已知點(diǎn)進(jìn)行投射，二次擴(kuò)孔放樣過(guò)程只需約10分鐘，整個(gè)放樣過(guò)程完全可以在排碴與鉆孔兩個(gè)工序間的交接時(shí)間內(nèi)完成，基本不占用工序循環(huán)時(shí)間；
混凝土襯砌的工序先王是：投點(diǎn)放樣---模板就位---混凝土澆筑---防水板、鋼筋等的安裝---投點(diǎn)放樣。由于襯砌混凝土爬模笨重，就位過(guò)程較為緩慢，且模板就位過(guò)程中需要不斷的放樣調(diào)整，可以說(shuō)整個(gè)投點(diǎn)放樣過(guò)程完成不占工序循環(huán)時(shí)間。
5.2放樣精度高
我們通過(guò)激光垂準(zhǔn)儀對(duì)洞內(nèi)、洞外導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，其導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)閉合差為1/41807，角度閉合差為11.3秒，其測(cè)量精度滿(mǎn)足三等平面控制網(wǎng)精度要求。
