董　偉

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢　430063)

The Application of an Improved Direct Transfer Method for Traversing Used in Shaft Connection Survey

DONG Wei

改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法在豎井聯(lián)系測(cè)量中的應(yīng)用

董偉

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢430063)

The Application of an Improved Direct Transfer Method for Traversing Used in Shaft Connection Survey

DONG Wei

摘要對(duì)豎井聯(lián)系測(cè)量中的導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行改進(jìn)，與常規(guī)的導(dǎo)線直接傳遞法相比，不僅提高了測(cè)量精度，而且增加了較多的檢核條件，可將平面及高程聯(lián)系測(cè)量工作同步完成。

關(guān)鍵詞豎井聯(lián)系測(cè)量直接傳遞法三角高程

為了保證地下工程能夠按照設(shè)計(jì)要求正常進(jìn)行掘進(jìn)和施工，需要統(tǒng)一地下及地上坐標(biāo)系，方便后續(xù)測(cè)定地下與地上工程的相對(duì)位置關(guān)系。聯(lián)系測(cè)量一般分為平面聯(lián)系測(cè)量和高程聯(lián)系測(cè)量?jī)刹糠?。平面?lián)系測(cè)量常用的方法主要有：聯(lián)系三角形法、聯(lián)系四邊形法、投點(diǎn)儀法、陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向法、導(dǎo)線直接傳遞法等；高程聯(lián)系測(cè)量則主要采用井內(nèi)懸掛鋼尺的方法進(jìn)行。

聯(lián)系三角形法、聯(lián)系四邊形法、陀螺定向法和投點(diǎn)定向法這類(lèi)聯(lián)系測(cè)量方法操作過(guò)程較為復(fù)雜，并且需要專(zhuān)門(mén)的測(cè)量設(shè)備以及比較熟練的操作經(jīng)驗(yàn)才能順利的開(kāi)展聯(lián)系測(cè)量工作。

采用聯(lián)系三角測(cè)量法進(jìn)行平面聯(lián)系測(cè)量的方式最為普遍。聯(lián)系三角測(cè)量法是在豎井內(nèi)懸掛兩根鋼絲，通過(guò)測(cè)定井上導(dǎo)線點(diǎn)與鋼絲間的距離和角度，從而獲得井下控制點(diǎn)的坐標(biāo)。當(dāng)豎井觀測(cè)條件受到限制時(shí)，聯(lián)系三角形的圖形條件較差，地下定向邊測(cè)量精度難以保證，在觀測(cè)條件較差時(shí)一般采用聯(lián)系四邊形的方式進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量。

隨著測(cè)量?jī)x器設(shè)備的發(fā)展，利用高精度全站儀采用導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行豎井聯(lián)系測(cè)量的方式越來(lái)越普及，由于常規(guī)的導(dǎo)線直接傳遞法采用支導(dǎo)線的方式進(jìn)行布設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)需要控制垂直角，且垂直角不宜過(guò)大，因此需較多的傳遞次數(shù)，使得其測(cè)量可靠性顯著降低。為了提高導(dǎo)線直接傳遞法測(cè)量的精度及可靠性，對(duì)其測(cè)量方式進(jìn)行了較大改進(jìn)。

1控制點(diǎn)的布設(shè)及聯(lián)測(cè)

改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法基本原理是采用分層傳遞的方式將地上坐標(biāo)、方位角及高程同步傳遞至地下，與常規(guī)導(dǎo)線直接傳遞法的最大區(qū)別是以邊角網(wǎng)的圖形條件進(jìn)行分層傳遞，并同步完成平面及高程的聯(lián)系測(cè)量，改進(jìn)后的聯(lián)系測(cè)量控制點(diǎn)布設(shè)示意見(jiàn)圖1。

圖1　傳遞點(diǎn)布設(shè)示意

圖中每層布設(shè)2處平面及高程控制點(diǎn)，布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)必須保證A-C，A-B，D-C，D-B能相互通視，所有控制點(diǎn)均為強(qiáng)制觀測(cè)墩。對(duì)A-C，A-B，D-C，D-B的距離、水平角及豎直角進(jìn)行觀測(cè)(見(jiàn)圖2)。

圖2　測(cè)量示意圖

圖中GPS1、GPS2為地面上加密GPS點(diǎn)，JX1、JX2為井下導(dǎo)線控制點(diǎn)，A、B、C、D為聯(lián)系測(cè)量過(guò)程中的傳遞點(diǎn)，同一層A-D，B-C間的高差數(shù)據(jù)利用水準(zhǔn)觀測(cè)的方式獲取，A-C、A-B、D-C、C-B之間的高差數(shù)據(jù)利用三角高程測(cè)量的方式獲取。

2外業(yè)測(cè)量實(shí)施

以廣深港客專(zhuān)深圳北至福田站地下隧道為例，分別對(duì)DK107及DK110兩處豎井采用常規(guī)聯(lián)系測(cè)量方式及改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量。

在以改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量時(shí)，為了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，分別在強(qiáng)制觀測(cè)墩、儀器底座及棱鏡基座上做標(biāo)記，盡量保證每次設(shè)站時(shí)儀器底座、棱鏡基座及強(qiáng)制觀測(cè)墩之間的相對(duì)關(guān)系保持一致。

3數(shù)據(jù)處理及驗(yàn)證

本次測(cè)量在兩處豎井位置共布設(shè)16處傳遞點(diǎn)，每處豎井8處，分為三層進(jìn)行傳遞，在導(dǎo)線測(cè)量傳遞過(guò)程中同步對(duì)各獨(dú)立閉合環(huán)的角度閉合差及高差閉合差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)。

表1　角度環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)表明，采用改進(jìn)后的導(dǎo)線直接傳遞法其角度測(cè)量精度較高。

利用三角高程數(shù)據(jù)及常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)組合成獨(dú)立的水準(zhǔn)閉合環(huán)，獨(dú)立水準(zhǔn)閉合環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

由于角度測(cè)量精度的提高，三角高程與常規(guī)水準(zhǔn)所組合的獨(dú)立閉合環(huán)中閉合差普遍很小，也從側(cè)面驗(yàn)證了采用改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量時(shí)測(cè)量精度有顯著提升。

表2　獨(dú)立水準(zhǔn)閉合環(huán)閉合差

采用改進(jìn)后的測(cè)量方式進(jìn)行坐標(biāo)方位角計(jì)算時(shí)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩化改正后進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，計(jì)算過(guò)程采用導(dǎo)線平差軟件進(jìn)行。

將改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法測(cè)量結(jié)果與常規(guī)聯(lián)系三角測(cè)量及井內(nèi)懸掛鋼尺法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)表3，表4)。

表3　本文方法與聯(lián)系三角測(cè)量法測(cè)量角度較差

表4　本文方法與井內(nèi)懸掛鋼尺法測(cè)量高差較差

對(duì)比分析表明，本文所提出的平面及高程聯(lián)系測(cè)量同步實(shí)施的方法可行，數(shù)據(jù)處理時(shí)可采用嚴(yán)密平差方式進(jìn)行。后續(xù)地下隧道貫通后還可將地下導(dǎo)線與地面控制點(diǎn)構(gòu)建為一個(gè)完整的導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便于后續(xù)地下工程的貫通測(cè)量及軌道施工。

4結(jié)束語(yǔ)

以廣深港深圳北至福田站部分區(qū)間豎井聯(lián)系測(cè)量為例，通過(guò)改進(jìn)常規(guī)測(cè)量方式，不僅提高了角度測(cè)量精度，而且增加了較多的檢核條件，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，并同步完成了平面及高程的聯(lián)系測(cè)量工作，通過(guò)與其他聯(lián)系測(cè)量方式的對(duì)比分析，改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法在豎井聯(lián)系測(cè)量工作中具有穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)單、使用方便、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

采用改進(jìn)的導(dǎo)線直接傳遞法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量時(shí)，其角度的測(cè)量精度還有較大的提升空間，但這類(lèi)測(cè)量方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的埋設(shè)要求較高。

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中圖分類(lèi)號(hào)：U452.1+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)02-0030-02

作者簡(jiǎn)介：董偉(1982—)，男，2005年畢業(yè)于武漢大學(xué)測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)，工程師，E-mail:tsygkydw@163.com。

收稿日期：2015-01-07