雙井懸掛鋼絲法測量技術(shù)在坐標(biāo)傳遞中的應(yīng)用

盧　義

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津　300251)

The Application of Measurement Technology of Wire Method in Coordinate Transfer in Twin-well

LU Yi

雙井懸掛鋼絲法測量技術(shù)在坐標(biāo)傳遞中的應(yīng)用

盧義

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津300251)

The Application of Measurement Technology of Wire Method in Coordinate Transfer in Twin-well

LU Yi

摘要結(jié)合具體工程實例，簡述雙井懸掛鋼絲法測量的過程及數(shù)據(jù)處理方法。

關(guān)鍵詞地鐵雙井懸掛鋼絲測量

1雙井懸掛鋼絲法測量

雙井懸掛鋼絲法測量是在兩個施工豎井中各懸掛一根鋼絲，根據(jù)地面控制點測定兩根鋼絲的平面坐標(biāo)，并在車站或者隧道內(nèi)用導(dǎo)線對兩根鋼絲進(jìn)行聯(lián)測，從而將地面控制網(wǎng)的平面坐標(biāo)和方向傳遞給井下的控制點和導(dǎo)線邊。

2平面聯(lián)系測量

2.1　采用儀器設(shè)備及檢校情況

平面聯(lián)系測量采用一臺Leica TCRA1201[±(1+2×10-6Dmm]全站儀，配置鐵三院測繪分院自行開發(fā)的機載自動數(shù)據(jù)采集軟件(TSDISetsSurvey)進(jìn)行施測。作業(yè)前對全站儀進(jìn)行常規(guī)性檢查，各項指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定。

2.2　技術(shù)要求及觀測方法

(1)地面加密導(dǎo)線測量

按照精密導(dǎo)線測量精度要求進(jìn)行施測，以已知點D906、D907、DF910和D912與站內(nèi)控制加密點形成附合路線進(jìn)行觀測，其觀測網(wǎng)形示意圖如圖1所示。

圖1　地面導(dǎo)線網(wǎng)形示意

(2)雙井懸掛鋼絲法聯(lián)系測量

其測量示意如圖2。與一井定向相比，由于兩鋼絲間距增加，減小了投點誤差引起的方向誤差，有利于提高地下導(dǎo)線的精度。

圖2　雙井懸掛鋼絲法測量示意

本次測量分別在井1和井2懸掛兩根鋼絲G1和G2，井上分別在加密點FJM1027和FJM1028上架站后視控制點，觀測方向和角度，從而推算出鋼絲坐標(biāo)。井下分別在GY1和GY2架站，分別后視鋼絲，觀測方向和角度，組成無定向附合導(dǎo)線，通過平差計算井下導(dǎo)線點坐標(biāo)。其中距離測量采用豎井口和豎井底鋼絲分別粘貼反光片，直接用全站儀測量設(shè)站與鋼絲的距離，且距離需獨立測量3測回，每測回讀數(shù)3次，每測回較差小于1 mm；方向測量同樣獨立進(jìn)行3次，取3次平均值作為定向成果。

2.3　地面加密導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理與成果分析

(1)加密導(dǎo)線的邊長歸化改正

平差計算前，將觀測所得導(dǎo)線點間平距值根據(jù)水準(zhǔn)測量得到的導(dǎo)線點高程進(jìn)行高程歸化。

高程改化使用鐵三院自行研發(fā)的“TSDI_SurveySoft”集成化軟件進(jìn)行，歸化到地鐵獨立坐標(biāo)系平均高程面上的測距邊長度，其原理公式為

(1)

Ra——參考橢球體在測距邊方向法截弧的曲率半徑/m；

Hp——測區(qū)的平均高程/m；

Hm——測距邊兩端點的平均高程/m。

(2)導(dǎo)線網(wǎng)平差計算

由平差報告可以看出，測角中誤差為1.78″<2.5″(限差)，方位角閉合差為5.34″<±9.00″(限差)，平面網(wǎng)中最弱相鄰點為FJM1029-FJM1030，相對點位中誤差為0.001 857 m<±0.008 m(限差)，最大邊長比例誤差邊為FJM1028-FJM1029，比例誤差為1/68 684小于限差1/60 000，全長閉合差為1/51 378小于限差1/35 000，全部指標(biāo)皆在限差范圍以內(nèi)。

2.4　平面聯(lián)系測量數(shù)據(jù)處理與成果分析

將FJM1027和FJM1028點的坐標(biāo)作為控制起算坐標(biāo)，通過觀測鋼絲方向和距離，可以推算出鋼絲坐標(biāo)。

井下兩鋼絲位置和GY1和GY2點形成無定向?qū)Ь€，根據(jù)兩根鋼絲G1和G2的坐標(biāo)，對無定向?qū)Ь€進(jìn)行嚴(yán)密平差，得到井下導(dǎo)線控制點的坐標(biāo)成果。然后根據(jù)井下GY1和GY2點對底板另外兩個控制點進(jìn)行聯(lián)測，從而求得底板加密點的坐標(biāo)。

3水準(zhǔn)聯(lián)系測量

3.1　采用儀器設(shè)備及檢校情況

本次水準(zhǔn)測量采用了兩臺滿足精度要求的高精度電子水準(zhǔn)儀Leica DNA03(0.3 mm/km)和配套銦瓦條碼尺，作業(yè)前對儀器按進(jìn)行常規(guī)性檢查，指標(biāo)合格。

3.2　技術(shù)要求及觀測方法

本次高程聯(lián)系測量按井上、井上-井下聯(lián)系測量兩部分進(jìn)行。水準(zhǔn)檢測按照《城市軌道交通工程測量規(guī)范》(GB 50308—2008)二等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求作業(yè)。

(1)井上水準(zhǔn)測量部分

以D906、D907和D912為控制點，按二等水準(zhǔn)技術(shù)要求觀測，對本站地面高程控制點進(jìn)行聯(lián)測，從而獲得加密高程點的高程。

(2)井上-井下高程聯(lián)系測量部分

通過懸掛鋼尺法進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)系測量觀測，得到井下高程控制點GYA1的高程，高程聯(lián)系測量示意如圖3所示。

圖3　高程聯(lián)系測量示意

經(jīng)豎井傳遞高程采用懸吊鋼尺(測前檢定)，井上井下兩臺水準(zhǔn)儀同時觀測讀數(shù)，每次變換儀器高，共測量3次，高差較差不大于3 mm時取平均值使用，并進(jìn)行溫度和尺長改正。

本次檢測鋼尺施加標(biāo)準(zhǔn)重力50 N，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范在標(biāo)配拉力的情況下且井深不超過50 m不需要進(jìn)行尺張力改正，因此本次只對鋼尺進(jìn)行相應(yīng)的溫度改正和尺長改正。

溫度改正公式為

(2)

其中：t0為鋼尺檢定時的標(biāo)準(zhǔn)溫度；t為測量時現(xiàn)場的溫度；α為鋼尺的膨脹系數(shù)。

尺長改正公式為

(3)

其中：Δl為鋼尺在一定溫度一定拉力下實際長度與標(biāo)定長度之差；L0為鋼尺標(biāo)定長度；L為實測長度。

3. 3　高程聯(lián)系測量檢測數(shù)據(jù)處理與成果分析

(1)地面高程點計算

(2)地面和地下高程聯(lián)系測量計算

利用FJM1027的高程，然后通過懸掛鋼尺法，觀測井上FJM1027與鋼尺、井下鋼尺與GYA1的相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行高程聯(lián)系測量，得到如表1數(shù)據(jù)。

經(jīng)過溫度改正和尺長改正后，F(xiàn)JM1027和GYA1之間的高差見表2。

表2　FJM1027至GYA1點高差計算

根據(jù)表1和表2數(shù)據(jù)，可得GYA1點的最終高程。

4結(jié)論

地鐵雙井懸掛鋼絲法測量技術(shù)精度要求高，測量環(huán)境要求苛刻，在測量過程中應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范認(rèn)真執(zhí)行。

進(jìn)行外業(yè)生產(chǎn)計劃安排時，應(yīng)充分考慮隧道施工進(jìn)度需求，隨時針對出現(xiàn)的不利因素及時調(diào)整觀測計劃。

與一井定向相比，由于兩鋼絲間距大大增加，減小了投點誤差引起的方向誤差，有利于提高地下導(dǎo)線的精度。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TU22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)04-0015-03

作者簡介：盧義(1983—)，男，2006年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)，工程師。

收稿日期：2015-05-18