盧　義

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)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(cè)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(jì)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(shí)例，簡(jiǎn)述雙井懸掛鋼絲法測(cè)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(cè)量

1雙井懸掛鋼絲法測(cè)量

雙井懸掛鋼絲法測(cè)量是在兩個(gè)施工豎井中各懸掛一根鋼絲，根據(jù)地面控制點(diǎn)測(cè)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(duì)兩根鋼絲進(jìn)行聯(lián)測(cè)，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(diǎn)和導(dǎo)線邊。

2平面聯(lián)系測(cè)量

2.1　采用儀器設(shè)備及檢校情況

平面聯(lián)系測(cè)量采用一臺(tái)Leica TCRA1201[±(1+2×10-6Dmm]全站儀，配置鐵三院測(cè)繪分院自行開發(fā)的機(jī)載自動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件(TSDISetsSurvey)進(jìn)行施測(cè)。作業(yè)前對(duì)全站儀進(jìn)行常規(guī)性檢查，各項(xiàng)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(cè)方法

(1)地面加密導(dǎo)線測(cè)量

按照精密導(dǎo)線測(cè)量精度要求進(jìn)行施測(cè)，以已知點(diǎn)D906、D907、DF910和D912與站內(nèi)控制加密點(diǎn)形成附合路線進(jìn)行觀測(cè)，其觀測(cè)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(cè)量

其測(cè)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(diǎn)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(cè)量示意

本次測(cè)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(diǎn)FJM1027和FJM1028上架站后視控制點(diǎn)，觀測(cè)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(cè)方向和角度，組成無定向附合導(dǎo)線，通過平差計(jì)算井下導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)。其中距離測(cè)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(cè)量設(shè)站與鋼絲的距離，且距離需獨(dú)立測(cè)量3測(cè)回，每測(cè)回讀數(shù)3次，每測(cè)回較差小于1 mm；方向測(cè)量同樣獨(dú)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(cè)量數(shù)據(jù)處理與成果分析

(1)加密導(dǎo)線的邊長(zhǎng)歸化改正

平差計(jì)算前，將觀測(cè)所得導(dǎo)線點(diǎn)間平距值根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量得到的導(dǎo)線點(diǎn)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(dú)立坐標(biāo)系平均高程面上的測(cè)距邊長(zhǎng)度，其原理公式為

(1)

Ra——參考橢球體在測(cè)距邊方向法截弧的曲率半徑/m；

Hp——測(cè)區(qū)的平均高程/m；

Hm——測(cè)距邊兩端點(diǎn)的平均高程/m。

(2)導(dǎo)線網(wǎng)平差計(jì)算

由平差報(bào)告可以看出，測(cè)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(diǎn)為FJM1029-FJM1030，相對(duì)點(diǎn)位中誤差為0.001 857 m<±0.008 m(限差)，最大邊長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量數(shù)據(jù)處理與成果分析

將FJM1027和FJM1028點(diǎn)的坐標(biāo)作為控制起算坐標(biāo)，通過觀測(cè)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(diǎn)形成無定向?qū)Ь€，根據(jù)兩根鋼絲G1和G2的坐標(biāo)，對(duì)無定向?qū)Ь€進(jìn)行嚴(yán)密平差，得到井下導(dǎo)線控制點(diǎn)的坐標(biāo)成果。然后根據(jù)井下GY1和GY2點(diǎn)對(duì)底板另外兩個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，從而求得底板加密點(diǎn)的坐標(biāo)。

3水準(zhǔn)聯(lián)系測(cè)量

3.1　采用儀器設(shè)備及檢校情況

本次水準(zhǔn)測(cè)量采用了兩臺(tái)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(duì)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(cè)方法

本次高程聯(lián)系測(cè)量按井上、井上-井下聯(lián)系測(cè)量?jī)刹糠诌M(jìn)行。水準(zhǔn)檢測(cè)按照《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》(GB 50308—2008)二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求作業(yè)。

(1)井上水準(zhǔn)測(cè)量部分

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

(2)井上-井下高程聯(lián)系測(cè)量部分

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

圖3　高程聯(lián)系測(cè)量示意

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

本次檢測(cè)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(duì)鋼尺進(jìn)行相應(yīng)的溫度改正和尺長(zhǎng)改正。

溫度改正公式為

(2)

其中：t0為鋼尺檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度；t為測(cè)量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的溫度；α為鋼尺的膨脹系數(shù)。

尺長(zhǎng)改正公式為

(3)

其中：Δl為鋼尺在一定溫度一定拉力下實(shí)際長(zhǎng)度與標(biāo)定長(zhǎng)度之差；L0為鋼尺標(biāo)定長(zhǎng)度；L為實(shí)測(cè)長(zhǎng)度。

3. 3　高程聯(lián)系測(cè)量檢測(cè)數(shù)據(jù)處理與成果分析

(1)地面高程點(diǎn)計(jì)算

(2)地面和地下高程聯(lián)系測(cè)量計(jì)算

利用FJM1027的高程，然后通過懸掛鋼尺法，觀測(cè)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(cè)量，得到如表1數(shù)據(jù)。

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

表2　FJM1027至GYA1點(diǎn)高差計(jì)算

根據(jù)表1和表2數(shù)據(jù)，可得GYA1點(diǎn)的最終高程。

4結(jié)論

地鐵雙井懸掛鋼絲法測(cè)量技術(shù)精度要求高，測(cè)量環(huán)境要求苛刻，在測(cè)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(jì)劃安排時(shí)，應(yīng)充分考慮隧道施工進(jìn)度需求，隨時(shí)針對(duì)出現(xiàn)的不利因素及時(shí)調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃。

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

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中圖分類號(hào)：TU22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)04-0015-03

作者簡(jiǎn)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