改進的導線直接傳遞法在豎井聯(lián)系測量中的應用

董　偉

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢　430063)

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

DONG Wei

改進的導線直接傳遞法在豎井聯(lián)系測量中的應用

董偉

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢430063)

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

DONG Wei

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

關(guān)鍵詞豎井聯(lián)系測量直接傳遞法三角高程

為了保證地下工程能夠按照設計要求正常進行掘進和施工，需要統(tǒng)一地下及地上坐標系，方便后續(xù)測定地下與地上工程的相對位置關(guān)系。聯(lián)系測量一般分為平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量兩部分。平面聯(lián)系測量常用的方法主要有：聯(lián)系三角形法、聯(lián)系四邊形法、投點儀法、陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向法、導線直接傳遞法等；高程聯(lián)系測量則主要采用井內(nèi)懸掛鋼尺的方法進行。

聯(lián)系三角形法、聯(lián)系四邊形法、陀螺定向法和投點定向法這類聯(lián)系測量方法操作過程較為復雜，并且需要專門的測量設備以及比較熟練的操作經(jīng)驗才能順利的開展聯(lián)系測量工作。

采用聯(lián)系三角測量法進行平面聯(lián)系測量的方式最為普遍。聯(lián)系三角測量法是在豎井內(nèi)懸掛兩根鋼絲，通過測定井上導線點與鋼絲間的距離和角度，從而獲得井下控制點的坐標。當豎井觀測條件受到限制時，聯(lián)系三角形的圖形條件較差，地下定向邊測量精度難以保證，在觀測條件較差時一般采用聯(lián)系四邊形的方式進行聯(lián)系測量。

隨著測量儀器設備的發(fā)展，利用高精度全站儀采用導線直接傳遞法進行豎井聯(lián)系測量的方式越來越普及，由于常規(guī)的導線直接傳遞法采用支導線的方式進行布設，現(xiàn)場實施時需要控制垂直角，且垂直角不宜過大，因此需較多的傳遞次數(shù)，使得其測量可靠性顯著降低。為了提高導線直接傳遞法測量的精度及可靠性，對其測量方式進行了較大改進。

1控制點的布設及聯(lián)測

改進的導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、方位角及高程同步傳遞至地下，與常規(guī)導線直接傳遞法的最大區(qū)別是以邊角網(wǎng)的圖形條件進行分層傳遞，并同步完成平面及高程的聯(lián)系測量，改進后的聯(lián)系測量控制點布設示意見圖1。

圖1　傳遞點布設示意

圖中每層布設2處平面及高程控制點，布設控制點時必須保證A-C，A-B，D-C，D-B能相互通視，所有控制點均為強制觀測墩。對A-C，A-B，D-C，D-B的距離、水平角及豎直角進行觀測(見圖2)。

圖2　測量示意圖

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

2外業(yè)測量實施

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

在以改進的導線直接傳遞法進行聯(lián)系測量時，為了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，分別在強制觀測墩、儀器底座及棱鏡基座上做標記，盡量保證每次設站時儀器底座、棱鏡基座及強制觀測墩之間的相對關(guān)系保持一致。

3數(shù)據(jù)處理及驗證

本次測量在兩處豎井位置共布設16處傳遞點，每處豎井8處，分為三層進行傳遞，在導線測量傳遞過程中同步對各獨立閉合環(huán)的角度閉合差及高差閉合差進行統(tǒng)計(見表1)。

表1　角度環(huán)閉合差統(tǒng)計

統(tǒng)計表明，采用改進后的導線直接傳遞法其角度測量精度較高。

利用三角高程數(shù)據(jù)及常規(guī)水準測量數(shù)據(jù)組合成獨立的水準閉合環(huán)，獨立水準閉合環(huán)閉合差統(tǒng)計見表2。

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

表2　獨立水準閉合環(huán)閉合差

采用改進后的測量方式進行坐標方位角計算時，對觀測數(shù)據(jù)進行兩化改正后進行嚴密平差計算，計算過程采用導線平差軟件進行。

將改進的導線直接傳遞法測量結(jié)果與常規(guī)聯(lián)系三角測量及井內(nèi)懸掛鋼尺法測量結(jié)果進行對比(見表3，表4)。

表3　本文方法與聯(lián)系三角測量法測量角度較差

表4　本文方法與井內(nèi)懸掛鋼尺法測量高差較差

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

4結(jié)束語

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

采用改進的導線直接傳遞法進行聯(lián)系測量時，其角度的測量精度還有較大的提升空間，但這類測量方式對現(xiàn)場控制點的埋設要求較高。

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中圖分類號：U452.1+1

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)02-0030-02

作者簡介：董偉(1982—)，男，2005年畢業(yè)于武漢大學測繪工程專業(yè)，工程師，E-mail:tsygkydw@163.com。

收稿日期：2015-01-07