王葳嶺

摘要：本文主要簡(jiǎn)述一種提高地鐵豎井聯(lián)系測(cè)量效率的基于TS60測(cè)量機(jī)器人的自動(dòng)化應(yīng)用方法。

Abstract： This article mainly outlines an automated application method based on TS60 measurement robot to improve the efficiency of metro shaft contact measurement.

關(guān)鍵詞：TS60測(cè)量機(jī)器人;豎井聯(lián)系測(cè)量;自動(dòng)化應(yīng)用

0? 引言

隨著近年來城市交通壓力的不斷增大，地鐵作為一種城市高效便捷的交通手段，正在城市成為居民首要出行手段，受到越來越多的關(guān)注。地鐵出行大大提高了城市居民的出行效率，還有效減小地面機(jī)動(dòng)車的出勤率，間接緩解城市擁堵。一個(gè)城市軌道建設(shè)的成熟度一定程度成為其發(fā)展程度的標(biāo)志。我國(guó)主要城市同國(guó)外發(fā)達(dá)城市在地鐵密度方面還存在較大差距，可以預(yù)見從現(xiàn)在開始至未來很長(zhǎng)一段時(shí)間我國(guó)主要城市都將是地鐵大發(fā)展大建設(shè)時(shí)期。近幾年我國(guó)各大城市的也確實(shí)都處在地鐵項(xiàng)目施工的熱潮中。本文主要是通過介紹一種運(yùn)用TS60測(cè)量機(jī)器人及內(nèi)置多測(cè)回測(cè)角軟件的施測(cè)方法來探究豎井聯(lián)系測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理。

1? 聯(lián)系測(cè)量自動(dòng)化應(yīng)用的意義

豎井聯(lián)系測(cè)量是地鐵測(cè)量工作中一個(gè)尤為重要的又需要付出很大時(shí)間和精力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了控制地鐵盾構(gòu)區(qū)間施工精度，基本每掘進(jìn)一定距離就要進(jìn)行一次控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)，地鐵控制網(wǎng)的聯(lián)測(cè)包含地面控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量以及地下控制測(cè)量三部分。相較而言地面控制測(cè)量以及地下控制測(cè)量屬于傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量，自動(dòng)化技術(shù)比較成熟，施做效率相對(duì)高效，而聯(lián)系測(cè)量方面自動(dòng)化技術(shù)一直存在不足，雖然激光垂準(zhǔn)儀應(yīng)用相對(duì)傳統(tǒng)吊絲法效率也有較大提升，但是不適用于許多埋深較深的地鐵項(xiàng)目，一些埋深較深的地鐵項(xiàng)目仍然依賴傳統(tǒng)的吊鋼絲法豎井聯(lián)系測(cè)量。吊鋼絲法對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高，項(xiàng)目不停工基本無法進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)往往要停工施測(cè)并且耗費(fèi)時(shí)間也較長(zhǎng)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)涉及大量手算記錄資料，后期處理也比較繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，施測(cè)人員整個(gè)流程下來也很辛苦。本文介紹的方法相比較傳統(tǒng)測(cè)量方法，無需手算記錄，同平差后處理軟件無縫銜接，施測(cè)速度效率大大提高。

2? 聯(lián)系測(cè)量形式及傳統(tǒng)測(cè)量方法

豎井聯(lián)系測(cè)量的形式主要有一井定向和兩井定向。一井定向主要是施工環(huán)境只有一個(gè)豎井的條件下通過雙絲法或三絲法將近井點(diǎn)及井下控制點(diǎn)與鋼絲之間形成單聯(lián)系三角或雙聯(lián)系三角，從而進(jìn)行坐標(biāo)和方向的傳遞。兩井定向通過兩個(gè)豎井里懸吊的兩根鋼絲與鋼絲之間的地下導(dǎo)線點(diǎn)形成的無定向?qū)Ь€傳遞坐標(biāo)和方向。（圖1-圖3）

豎井聯(lián)系測(cè)量施測(cè)時(shí)要求同時(shí)在近井點(diǎn)和井下控制點(diǎn)架設(shè)全站儀，用方向觀測(cè)法觀測(cè)地面后視導(dǎo)線點(diǎn)（GP01）與鋼絲（GS01、GS02），及遠(yuǎn)豎井段的導(dǎo)線點(diǎn)（D0X）與鋼絲（GS01、GS02）的角度距離。傳統(tǒng)方法測(cè)量時(shí)通常采用人工讀數(shù)、手簿記錄的方式進(jìn)行，需要人工外業(yè)手算檢核，效率比較低。隨著帶自動(dòng)馬達(dá)全站儀的越來越普遍，在測(cè)量后視導(dǎo)線點(diǎn)棱鏡時(shí)，可以采用ATR自動(dòng)搜索技術(shù)自動(dòng)追蹤對(duì)準(zhǔn)棱鏡測(cè)量距離和角度，只需要粗瞄鏡頭即可，免去了人工瞄準(zhǔn)，一定程度上也減少了照準(zhǔn)誤差。但是這種方法仍然需要現(xiàn)場(chǎng)手簿記錄和人工外業(yè)檢核計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)施測(cè)的數(shù)據(jù)同后期平差軟件處理仍然無法連貫進(jìn)行，還需要人工整合數(shù)據(jù)形成平差文件數(shù)據(jù)，不僅費(fèi)時(shí)，中間環(huán)節(jié)還可能出差錯(cuò)。

3? 聯(lián)系測(cè)量自動(dòng)化應(yīng)用方法的介紹

基于測(cè)量機(jī)器人的導(dǎo)線自動(dòng)施測(cè)在傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量中應(yīng)用較普遍，內(nèi)置、外置的導(dǎo)線量測(cè)軟件都已經(jīng)很成熟。豎井聯(lián)測(cè)測(cè)量不同于傳統(tǒng)導(dǎo)線量測(cè)的地方在于豎井中傳遞作用的的鋼絲不是傳統(tǒng)的棱鏡，而自動(dòng)施測(cè)軟件通過測(cè)量機(jī)器人無法追蹤鋼絲上的反光貼。由于沒有聯(lián)測(cè)反光貼的設(shè)計(jì)需求，當(dāng)利用自動(dòng)施測(cè)軟件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，碰到反光貼因追蹤不到目標(biāo)無法記錄數(shù)據(jù)發(fā)生宕機(jī)，有些軟件設(shè)計(jì)則使用中無法更換目標(biāo)鏡頭類型。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)試驗(yàn)各種儀器、軟件，實(shí)踐出一種基于TS60測(cè)量機(jī)器人及內(nèi)置多測(cè)回測(cè)角測(cè)距軟件的自動(dòng)施測(cè)方法。該方法流程同傳統(tǒng)導(dǎo)線量測(cè)方法相似，首先需要機(jī)器預(yù)先學(xué)習(xí)各觀測(cè)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)鋼絲反光貼時(shí)儀器會(huì)自動(dòng)默認(rèn)有棱鏡模式自動(dòng)搜索，自動(dòng)化搜索失敗后，TS60儀器可以手動(dòng)切換目標(biāo)鏡頭為反光片模式，測(cè)量并記錄鋼絲反光貼的角度距離。在學(xué)習(xí)地面后視點(diǎn)（GP01、GP02）或遠(yuǎn)豎井端導(dǎo)線點(diǎn)棱鏡（D0X）時(shí)常規(guī)學(xué)習(xí)即可。學(xué)習(xí)完成，儀器會(huì)自動(dòng)化施測(cè)，當(dāng)儀器自動(dòng)追蹤鋼絲反光片時(shí)，需要人為遮擋鏡頭避免追蹤記錄到其它目標(biāo)鏡頭。待搜索停止后手動(dòng)切換目標(biāo)類型為反光片模式，人工瞄準(zhǔn)反光片儀器測(cè)量并記錄，儀器自動(dòng)追蹤下一個(gè)目標(biāo)，依次進(jìn)行。儀器施測(cè)棱鏡目標(biāo)時(shí)不需人工干預(yù)，測(cè)到反光片時(shí)人工提前遮擋切換人工讀數(shù)記錄即可。施測(cè)過程中不必人員現(xiàn)場(chǎng)檢核計(jì)算，軟件自動(dòng)檢測(cè)半測(cè)回歸零差、一測(cè)回2C較差、方向值各測(cè)回較差等檢核值，施測(cè)效率大大提高。施測(cè)完成后儀器導(dǎo)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)文件（SUC）可以通過平差軟件直接處理計(jì)算，不需要人工整合數(shù)據(jù)。

該方法施測(cè)前需要認(rèn)真校核儀器的軸系差和ATR，確保ATR鎖定精度和人工瞄準(zhǔn)相符。施測(cè)時(shí)各方向順時(shí)針依次學(xué)習(xí)，保證儀器測(cè)量時(shí)上、下半測(cè)回可以一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)減少轉(zhuǎn)動(dòng)隙差;在測(cè)量鋼絲時(shí)務(wù)必確保始終測(cè)量一個(gè)反光片，傳統(tǒng)施測(cè)時(shí)可以中途更換反光片目標(biāo)手簿記錄平距即可，而軟件記錄時(shí)會(huì)默認(rèn)用一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)計(jì)算，如果中途更換反光片目標(biāo)會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)的豎直角超限，影響距離計(jì)算;有些平差軟件在處理軟件記錄的混合反光貼數(shù)據(jù)和棱鏡數(shù)據(jù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)文件（SUC），無法正確算出導(dǎo)線點(diǎn)到反光貼的實(shí)際距離，經(jīng)實(shí)際測(cè)試鐵四院平差軟件可以正確歸算，鐵二院平差軟件計(jì)算時(shí)會(huì)出錯(cuò)，選用平差軟件時(shí)應(yīng)注意反光片平距歸算是否正確，現(xiàn)場(chǎng)施測(cè)時(shí)可在常規(guī)測(cè)量模式下測(cè)量記錄幾個(gè)設(shè)站點(diǎn)到鋼絲的平距供后期檢核。

4? 應(yīng)用實(shí)例

本次應(yīng)用實(shí)例為廣州地鐵18號(hào)線的南村萬博站～番南2#盾構(gòu)井間的一個(gè)暗挖豎井聯(lián)系測(cè)量，該暗挖豎井到大里程南村萬博站為278m的礦山法暗挖段，小里程是至番南2#盾構(gòu)井的2400m盾構(gòu)區(qū)間段，本豎井井深40m左右。豎井的近井點(diǎn)與地面后視方向點(diǎn)均設(shè)置為強(qiáng)制對(duì)中裝置，可以有效減小對(duì)中差。本次豎井聯(lián)系測(cè)量采用雙絲法施測(cè)，用0.3mm鋼絲分別懸掛10kg重錘，置于豎井相對(duì)角位置，阻尼液采用的廢機(jī)油。通過變換鋼絲進(jìn)行三次獨(dú)立測(cè)量，每次變換鋼絲施測(cè)4個(gè)測(cè)回?cái)?shù)據(jù)，每次變換鋼絲位置待鋼絲穩(wěn)定后，均對(duì)井上下鋼絲進(jìn)行對(duì)邊觀測(cè)，已檢核井上下鋼絲間距，確保滿足鋼絲間距較差小于1mm才進(jìn)行施測(cè)。儀器設(shè)備采用角度精度0.5″距離精度0.6mm+1ppm的TS60，結(jié)合儀器內(nèi)置多測(cè)回測(cè)角測(cè)距軟件進(jìn)行施測(cè)。本次所測(cè)成果數(shù)據(jù)如表1-表3。

本次實(shí)測(cè)成果表中主基線邊定向邊最大方位角差值9.6″，輔助基線邊定向邊最大方位角差值9.7″均小于規(guī)范要求的12″，各組定向點(diǎn)坐標(biāo)分量差值最大為1.9mm滿足施工精度要求。

5? 結(jié)論

本文討論的基于TS60測(cè)量機(jī)器人的自動(dòng)化應(yīng)用方法在廣州地鐵豎井項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用表明，該方法能夠滿足規(guī)范施工精度要求。雖然在程序進(jìn)行到鋼絲時(shí)也需要人工去瞄準(zhǔn)，但人工瞄準(zhǔn)已經(jīng)附屬于自動(dòng)化程序中，不需要人工記錄，不需要人工計(jì)算檢核。相比傳統(tǒng)施測(cè)方法，能大大縮短現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系測(cè)量施測(cè)時(shí)間，數(shù)據(jù)處理方面也不需要人工整合干預(yù)，簡(jiǎn)便高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉肇仁，李旺民.地鐵隧道施工中平面聯(lián)系測(cè)量方法實(shí)踐與結(jié)果分析[J].城市勘察，2019（2）.

[2]曹先革，賈思水，趙文更.一井定向在地鐵隧道豎井聯(lián)系測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2018（1）.

[3]趙鵬飛，黃于保，陳功亮，雷婉南.超深豎井聯(lián)系測(cè)量的分析與研究[J].城市勘察，2019（5）.

[4]GBT 50308-2017，城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范[S].