雙井懸掛鋼絲法測量技術在坐標傳遞中的應用

盧　義

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，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在坐標傳遞中的應用

盧義

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300251)

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

LU Yi

摘要結合具體工程實例，簡述雙井懸掛鋼絲法測量的過程及數據處理方法。

關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，根據地面控制點測定兩根鋼絲的平面坐標，并在車站或者隧道內用導線對兩根鋼絲進行聯測，從而將地面控制網的平面坐標和方向傳遞給井下的控制點和導線邊。

2平面聯系測量

2.1　采用儀器設備及檢校情況

平面聯系測量采用一臺Leica TCRA1201[±(1+2×10-6Dmm]全站儀，配置鐵三院測繪分院自行開發的機載自動數據采集軟件(TSDISetsSurvey)進行施測。作業前對全站儀進行常規性檢查，各項指標應符合有關技術規定。

2.2　技術要求及觀測方法

(1)地面加密導線測量

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

圖1　地面導線網形示意

(2)雙井懸掛鋼絲法聯系測量

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。井下分別在GY1和GY2架站，分別后視鋼絲，觀測方向和角度，組成無定向附合導線，通過平差計算井下導線點坐標。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站與鋼絲的距離，且距離需獨立測量3測回，每測回讀數3次，每測回較差小于1 mm；方向測量同樣獨立進行3次，取3次平均值作為定向成果。

2.3　地面加密導線測量數據處理與成果分析

(1)加密導線的邊長歸化改正

平差計算前，將觀測所得導線點間平距值根據水準測量得到的導線點高程進行高程歸化。

高程改化使用鐵三院自行研發的“TSDI_SurveySoft”集成化軟件進行，歸化到地鐵獨立坐標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——測區的平均高程/m；

Hm——測距邊兩端點的平均高程/m。

(2)導線網平差計算

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，全部指標皆在限差范圍以內。

2.4　平面聯系測量數據處理與成果分析

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

井下兩鋼絲位置和GY1和GY2點形成無定向導線，根據兩根鋼絲G1和G2的坐標，對無定向導線進行嚴密平差，得到井下導線控制點的坐標成果。然后根據井下GY1和GY2點對底板另外兩個控制點進行聯測，從而求得底板加密點的坐標。

3水準聯系測量

3.1　采用儀器設備及檢校情況

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

3.2　技術要求及觀測方法

本次高程聯系測量按井上、井上-井下聯系測量兩部分進行。水準檢測按照《城市軌道交通工程測量規范》(GB 50308—2008)二等水準測量技術要求作業。

(1)井上水準測量部分

以D906、D907和D912為控制點，按二等水準技術要求觀測，對本站地面高程控制點進行聯測，從而獲得加密高程點的高程。

(2)井上-井下高程聯系測量部分

通過懸掛鋼尺法進行水準聯系測量觀測，得到井下高程控制點GYA1的高程，高程聯系測量示意如圖3所示。

圖3　高程聯系測量示意

經豎井傳遞高程采用懸吊鋼尺(測前檢定)，井上井下兩臺水準儀同時觀測讀數，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，并進行溫度和尺長改正。

本次檢測鋼尺施加標準重力50 N，根據相應規范在標配拉力的情況下且井深不超過50 m不需要進行尺張力改正，因此本次只對鋼尺進行相應的溫度改正和尺長改正。

溫度改正公式為

(2)

其中：t0為鋼尺檢定時的標準溫度；t為測量時現場的溫度；α為鋼尺的膨脹系數。

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定長度之差；L0為鋼尺標定長度；L為實測長度。

3. 3　高程聯系測量檢測數據處理與成果分析

(1)地面高程點計算

(2)地面和地下高程聯系測量計算

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的相應數據，進行高程聯系測量，得到如表1數據。

經過溫度改正和尺長改正后，FJM1027和GYA1之間的高差見表2。

表2　FJM1027至GYA1點高差計算

根據表1和表2數據，可得GYA1點的最終高程。

4結論

地鐵雙井懸掛鋼絲法測量技術精度要求高，測量環境要求苛刻，在測量過程中應嚴格依照相關技術規范認真執行。

進行外業生產計劃安排時，應充分考慮隧道施工進度需求，隨時針對出現的不利因素及時調整觀測計劃。

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，有利于提高地下導線的精度。

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中圖分類號：TU22

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)04-0015-03

作者簡介：盧義(1983—)，男，2006年畢業于南京工業大學，工程師。

收稿日期：2015-05-18