淺談無(wú)定向?qū)Ь€在地下管廊測(cè)量中的應(yīng)用

白小剛（長(zhǎng)沙市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙410000）

淺談無(wú)定向?qū)Ь€在地下管廊測(cè)量中的應(yīng)用

白小剛（長(zhǎng)沙市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙410000）

隨著地下管廊建設(shè)的不斷推進(jìn)與發(fā)展，給測(cè)量工作者帶來(lái)了各種新的問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)例介紹了無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量技術(shù)在地下管廊測(cè)量中的應(yīng)用，分析了產(chǎn)生主要誤差的幾種來(lái)源，并根據(jù)實(shí)際情況提出了具體的解決方案。

地下管廊；無(wú)定向?qū)Ь€；可靠性

1 引言

隨著國(guó)家推動(dòng)地下綜合管廊建設(shè)，地下綜合管廊的測(cè)量也發(fā)生了日新月異的變化。城市地下綜合走廊，是實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，建于城市地下用于鋪設(shè)市政公用管線的市政公用設(shè)施。也就是在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將電力、通訊，燃?xì)狻⒐?、給排水等多種市政工程管線置于其中，并設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”[1]。

城市地下綜合管廊與傳統(tǒng)的地下直埋管線對(duì)比，具有檢修井間距較遠(yuǎn)，內(nèi)部有一定坡度、長(zhǎng)距離、隧道空間小、曲線段多、曲線轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn)。這就造成了不能采用傳統(tǒng)的“調(diào)查”+“測(cè)量”的方法管線成圖，需要進(jìn)入到綜合管廊的內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量。而進(jìn)入到地下測(cè)量，就涉及到如何將地面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到地下。坐標(biāo)傳遞方法主要有一井定向、兩井定向和陀螺儀定向法[2]，一井定向雖作為一種傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測(cè)量方法（主要用于山嶺隧道、礦山、地鐵類工程），但存在設(shè)備笨重、作業(yè)較為復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、易受外界環(huán)境的影響等缺點(diǎn)。陀螺儀定向法主用采用陀螺儀的可定向真北方向特點(diǎn)來(lái)定向，主要用于貫通工程的建設(shè)，但陀螺儀價(jià)格昂貴，對(duì)于地下管廊的測(cè)量而言，性價(jià)比不高。因此，針對(duì)地下綜合管廊地下埋深一般在5～10m左右，且地面有檢修井，宜采用兩井定向方法。

2 基本原理

兩井定向的外業(yè)分為：投點(diǎn)、地面和地下連接測(cè)量。投點(diǎn)與地面連接測(cè)量可同時(shí)進(jìn)行，利用網(wǎng)絡(luò)GPS RTK技術(shù)取得該點(diǎn)平面坐標(biāo)及高程，采用激光鉛垂儀進(jìn)行投點(diǎn)，高程采用鋼尺量距的方法。地下連接測(cè)量由于無(wú)起始方位角，也稱為無(wú)定向?qū)Ь€。

如圖1所示，傳統(tǒng)的無(wú)定向?qū)Ь€兩端均未能連測(cè)已知方位角，僅能觀測(cè)各導(dǎo)線邊的水平距離和各轉(zhuǎn)折角。計(jì)算時(shí)是根據(jù)起點(diǎn)、終點(diǎn)的已知坐標(biāo)，間接計(jì)算起始方位角。具體計(jì)算方法和步驟如下：

圖1

（1）先任意假定第一條導(dǎo)線邊A1方位角值，根據(jù)導(dǎo)線各轉(zhuǎn)折角推算各導(dǎo)線邊的假定方位角；

（2）根據(jù)導(dǎo)線觀測(cè)邊長(zhǎng)和方位角計(jì)算各邊的假定坐標(biāo)增量，并取其總和，再通過(guò)坐標(biāo)反算可得假閉合邊長(zhǎng)度s′AB和假方位角a′AB。

（3）根據(jù)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)反算可得真閉合邊長(zhǎng)度sAB和真方位角aAB，由此可計(jì)算（真、假）方位角差△a（△a= aAB－a′AB）和（真、假）閉合邊長(zhǎng)度比，R的值應(yīng)該接近于1（理論上R值應(yīng)等于1），無(wú)定向?qū)Ь€的精度指標(biāo)可以用導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差T表示：

（4）若T在允許范圍內(nèi)，可根據(jù)方位角差△a將導(dǎo)線各邊的假定方位角改算為真方位角，長(zhǎng)度改正后的導(dǎo)線邊長(zhǎng)可根據(jù)閉合邊的長(zhǎng)度比R來(lái)計(jì)算；

（5）根據(jù)改正后的邊長(zhǎng)和方位角來(lái)計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量，然后，由A點(diǎn)的坐標(biāo)可得出各未知點(diǎn)的坐標(biāo)。最后可用推算出的B點(diǎn)坐標(biāo)與B點(diǎn)的已知坐標(biāo)比較作為計(jì)算校核。

3 實(shí)例分析

以長(zhǎng)沙湘江新區(qū)雪松路地下管廊工程為例，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，整個(gè)地下管廊長(zhǎng)約700m，有3個(gè)檢查井，三個(gè)檢查井之間互不通視。如果按常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)量，會(huì)出現(xiàn)傳遞方法繁瑣，效率低下，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且占用巷道時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。由于此項(xiàng)工程工期較緊，選擇采用無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量方法進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量（采用無(wú)定向?qū)Ь€方法操作簡(jiǎn)單，速度快，既能保證精度有確保了效率）。

在檢修井A架設(shè)三角架，采用激光鉛垂儀向下投點(diǎn)TK1，再架設(shè)GPS儀器測(cè)得TK1平面位置及高程，高程通過(guò)鋼尺量距傳遞到地下，同理在檢修井B、C中，測(cè)得控制點(diǎn)TK2、TK3的坐標(biāo)和高程，完成投點(diǎn)及地面坐標(biāo)傳遞。

在支點(diǎn)架設(shè)全站儀，聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)TK1，并向前布設(shè)圖根控制點(diǎn)，采集地下管廊的斷面點(diǎn)，及相關(guān)特征點(diǎn)，利用全站儀內(nèi)存記錄各極坐標(biāo)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù) （邊長(zhǎng)、角度、高差和垂直角等），最后聯(lián)測(cè)到控制點(diǎn)TK2、TK3，形成2條無(wú)定向?qū)Ь€。

內(nèi)業(yè)處理運(yùn)用南方平差易PA2005，經(jīng)過(guò)平差后計(jì)算出各圖根導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)與高程，再通過(guò)我單位內(nèi)業(yè)處理軟件計(jì)算出各極坐標(biāo)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)展點(diǎn)繪圖，形成地下綜合管廊平面圖、斷面圖等數(shù)據(jù)成果。

無(wú)定向?qū)Ь€與附合導(dǎo)線主要缺點(diǎn)在于沒(méi)有角度檢核條件，主要誤差也來(lái)源于角度，所以在觀測(cè)過(guò)程中，需觀測(cè)左角、右角和提高測(cè)角精度，并盡可能增加檢核條件，例如本項(xiàng)目通過(guò)增加已知點(diǎn)數(shù)量，排除粗差的存在，提高了無(wú)定向?qū)Ь€的可靠性。

4 總結(jié)與展望

利用無(wú)定向?qū)Ь€測(cè)量地下管廊是一種可行有效的方法，特別對(duì)地下管廊曲線段或者轉(zhuǎn)角處的測(cè)量，有很大的幫助。但仍需注意的是，因?yàn)闆](méi)有起算邊的已知方位角，無(wú)法進(jìn)行角度檢核，缺乏多余觀測(cè)，若有粗差存在，導(dǎo)線計(jì)算結(jié)果的精度和可靠性將無(wú)法保證。

在能夠確保起算點(diǎn)的準(zhǔn)確，盡量布設(shè)無(wú)定向?qū)Ь€網(wǎng)，或者在單條導(dǎo)線中增加多余檢核條件，提高它的可靠性。那么在地下管廊的測(cè)量中，將大大的提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，進(jìn)而推動(dòng)城市的地下空間建設(shè)快速發(fā)展。

[1]薛偉辰，胡 翔，王恒棟.綜合管溝的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].特種結(jié)構(gòu)，

2007（1）：96～99.

[2]李青岳，陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京：測(cè)繪出版社，1995.

P624

A

2095-2066（2016）35-0125-02

2016-10-20

白小剛（1983-），男，工程師，本科，主要從事市政工程測(cè)量工作。