双井悬挂钢丝法测量技术在坐标传递中的应用
2015-03-16卢义
卢 义
(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)
The Application of Measurement Technology of Wire Method in Coordinate Transfer in Twin-well
LU Yi
双井悬挂钢丝法测量技术在坐标传递中的应用
卢义
(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251)
The Application of Measurement Technology of Wire Method in Coordinate Transfer in Twin-well
LU Yi
摘要结合具体工程实例，简述双井悬挂钢丝法测量的过程及数据处理方法。
关键词地铁双井悬挂钢丝测量
1双井悬挂钢丝法测量
双井悬挂钢丝法测量是在两个施工竖井中各悬挂一根钢丝，根据地面控制点测定两根钢丝的平面坐标，并在车站或者隧道内用导线对两根钢丝进行联测，从而将地面控制网的平面坐标和方向传递给井下的控制点和导线边。
2平面联系测量
2.1 采用仪器设备及检校情况
平面联系测量采用一台Leica TCRA1201[±(1+2×10-6Dmm]全站仪，配置铁三院测绘分院自行开发的机载自动数据采集软件(TSDISetsSurvey)进行施测。作业前对全站仪进行常规性检查，各项指标应符合有关技术规定。
2.2 技术要求及观测方法
(1)地面加密导线测量
按照精密导线测量精度要求进行施测，以已知点D906、D907、DF910和D912与站内控制加密点形成附合路线进行观测，其观测网形示意图如图1所示。
图1 地面导线网形示意
(2)双井悬挂钢丝法联系测量
其测量示意如图2。与一井定向相比，由于两钢丝间距增加，减小了投点误差引起的方向误差，有利于提高地下导线的精度。
图2 双井悬挂钢丝法测量示意
本次测量分别在井1和井2悬挂两根钢丝G1和G2，井上分别在加密点FJM1027和FJM1028上架站后视控制点，观测方向和角度，从而推算出钢丝坐标。井下分别在GY1和GY2架站，分别后视钢丝，观测方向和角度，组成无定向附合导线，通过平差计算井下导线点坐标。其中距离测量采用竖井口和竖井底钢丝分别粘贴反光片，直接用全站仪测量设站与钢丝的距离，且距离需独立测量3测回，每测回读数3次，每测回较差小于1 mm；方向测量同样独立进行3次，取3次平均值作为定向成果。
2.3 地面加密导线测量数据处理与成果分析
(1)加密导线的边长归化改正
平差计算前，将观测所得导线点间平距值根据水准测量得到的导线点高程进行高程归化。
高程改化使用铁三院自行研发的“TSDI_SurveySoft”集成化软件进行，归化到地铁独立坐标系平均高程面上的测距边长度，其原理公式为
(1)
Ra——参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径/m；
Hp——测区的平均高程/m；
Hm——测距边两端点的平均高程/m。
(2)导线网平差计算
由平差报告可以看出，测角中误差为1.78″<2.5″(限差)，方位角闭合差为5.34″<±9.00″(限差)，平面网中最弱相邻点为FJM1029-FJM1030，相对点位中误差为0.001 857 m<±0.008 m(限差)，最大边长比例误差边为FJM1028-FJM1029，比例误差为1/68 684小于限差1/60 000，全长闭合差为1/51 378小于限差1/35 000，全部指标皆在限差范围以内。
2.4 平面联系测量数据处理与成果分析
将FJM1027和FJM1028点的坐标作为控制起算坐标，通过观测钢丝方向和距离，可以推算出钢丝坐标。
井下两钢丝位置和GY1和GY2点形成无定向导线，根据两根钢丝G1和G2的坐标，对无定向导线进行严密平差，得到井下导线控制点的坐标成果。然后根据井下GY1和GY2点对底板另外两个控制点进行联测，从而求得底板加密点的坐标。
3水准联系测量
3.1 采用仪器设备及检校情况
本次水准测量采用了两台满足精度要求的高精度电子水准仪Leica DNA03(0.3 mm/km)和配套铟瓦条码尺，作业前对仪器按进行常规性检查，指标合格。
3.2 技术要求及观测方法
本次高程联系测量按井上、井上-井下联系测量两部分进行。水准检测按照《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308—2008)二等水准测量技术要求作业。
(1)井上水准测量部分
以D906、D907和D912为控制点，按二等水准技术要求观测，对本站地面高程控制点进行联测，从而获得加密高程点的高程。
(2)井上-井下高程联系测量部分
通过悬挂钢尺法进行水准联系测量观测，得到井下高程控制点GYA1的高程，高程联系测量示意如图3所示。
图3 高程联系测量示意
经竖井传递高程采用悬吊钢尺(测前检定)，井上井下两台水准仪同时观测读数，每次变换仪器高，共测量3次，高差较差不大于3 mm时取平均值使用，并进行温度和尺长改正。
本次检测钢尺施加标准重力50 N，根据相应规范在标配拉力的情况下且井深不超过50 m不需要进行尺张力改正，因此本次只对钢尺进行相应的温度改正和尺长改正。
温度改正公式为
(2)
其中：t0为钢尺检定时的标准温度；t为测量时现场的温度；α为钢尺的膨胀系数。
尺长改正公式为
(3)
其中：Δl为钢尺在一定温度一定拉力下实际长度与标定长度之差；L0为钢尺标定长度；L为实测长度。
3. 3 高程联系测量检测数据处理与成果分析
(1)地面高程点计算
(2)地面和地下高程联系测量计算
利用FJM1027的高程，然后通过悬挂钢尺法，观测井上FJM1027与钢尺、井下钢尺与GYA1的相应数据，进行高程联系测量，得到如表1数据。
经过温度改正和尺长改正后，FJM1027和GYA1之间的高差见表2。
表2 FJM1027至GYA1点高差计算
根据表1和表2数据，可得GYA1点的最终高程。
4结论
地铁双井悬挂钢丝法测量技术精度要求高，测量环境要求苛刻，在测量过程中应严格依照相关技术规范认真执行。
进行外业生产计划安排时，应充分考虑隧道施工进度需求，随时针对出现的不利因素及时调整观测计划。
与一井定向相比，由于两钢丝间距大大增加，减小了投点误差引起的方向误差，有利于提高地下导线的精度。
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中图分类号：TU22
文献标识码：B
文章编号：1672-7479(2015)04-0015-03
作者简介：卢义(1983—)，男，2006年毕业于南京工业大学，工程师。
收稿日期：2015-05-18
