豎井聯(lián)系測量在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用

1、豎井聯(lián)系測量在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用 摘 要 以廣州地鐵的控制測量為例,推薦地鐵施工中豎井聯(lián)系測量的3種方法:陀螺定向法、鉆孔投點(diǎn)法和聯(lián)系三角形法。 關(guān)鍵詞 豎井聯(lián)系測量 陀螺定向法 鉆孔投點(diǎn)法 聯(lián)系三角形法 城市地鐵建設(shè)主要是通過豎井供應(yīng)工作面舉行施工,如何保證井下按設(shè)計開挖就成為施工的首要問題。豎井聯(lián)系測量(平面)的目的就是將地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)和方位按要求精度精確地傳遞給井下導(dǎo)線,為施工供應(yīng)依據(jù)。筆者按照參與廣州地鐵控制測量的工作閱歷,將廣州地鐵豎井聯(lián)系測量所采用的幾種方法總結(jié)如下,供地鐵測量工作參考應(yīng)用。 1 陀螺定向法 陀螺定向法是采用光學(xué)垂準(zhǔn)儀(或重錘球)投出井上、井下在同一鉛錘線上的點(diǎn)位,

2、按照井上、井下陀螺定向成績,求算投點(diǎn)在空間的平面夾角,使得井上、井下的導(dǎo)線連成一體,把井上導(dǎo)線坐標(biāo)、方位傳遞到井下導(dǎo)線。 下面以廣州地鐵楊體區(qū)間豎井聯(lián)系測量為例,推薦陀螺定向法實(shí)施的特點(diǎn)。 1.1 儀器設(shè)備 TC1610全站儀,GAK1 T2陀螺經(jīng)緯儀,NL光學(xué)垂準(zhǔn)儀。 1.2 作業(yè)實(shí)施 (1)豎井投點(diǎn) 井上、井下導(dǎo)線布置狀況如圖1所示,供電局、J54、A為井上已知導(dǎo)線點(diǎn),Z1、Z2、Z3為井下待求導(dǎo)線點(diǎn)。在井口選定T1、T2兩個點(diǎn)位,在井蓋上相應(yīng)位置預(yù)留有可遮蓋的小孔,將垂準(zhǔn)儀置于小孔上方,垂準(zhǔn)儀在井上及井下投下T1和T1、T2和T2。T1、T1在空間上為2個點(diǎn),但投影到同一平面時就成為1個

3、點(diǎn);T2、T2狀況相同。井上、井下導(dǎo)線通過投點(diǎn)連成一閉合環(huán)。 (2)陀螺經(jīng)緯儀定向 定向時采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法舉行。對一條邊定向時,完成一端定向?yàn)榘霚y回,完成兩端定向?yàn)橐粶y回。因?yàn)榫采舷虏灰税仓猛勇萁?jīng)緯儀,故井上抉擇AJ54為定向邊,井下抉擇Z1Z3為定向邊,舉行陀螺定向觀測。求出陀螺儀的定向常數(shù),并舉行改正。 假定陀螺經(jīng)緯儀測得的AJ54陀螺方位角為N0,Z1Z3陀螺方位角為N5。 (3)導(dǎo)線邊角測量 測b0、b1、b4、b5、b6角度; 量d1、d2、d3、d4、d5、d6邊長。 (4)空間夾角計算b2為AT1、T1Z1在空間上的夾角,b3為AT2、T2Z2在空間上的夾角。 (5)導(dǎo)線計算 按照

4、以上導(dǎo)線測量成績,舉行導(dǎo)線平差計算。坐標(biāo)、方位從井上導(dǎo)線點(diǎn)傳遞到井下導(dǎo)線點(diǎn),Z1、Z2、Z3坐標(biāo)成績用于指導(dǎo)施工。 1.3工作體味 陀螺定向法的主要優(yōu)點(diǎn)是占用井筒時光短、精度高、觀測作業(yè)容易,在地鐵施工的豎井中均可采用此方法舉行聯(lián)系測量,是一種值得推廣應(yīng)用的作業(yè)方法。 陀螺定向的實(shí)質(zhì)是通過投點(diǎn)、定向,把井上、井下的導(dǎo)線聯(lián)成一體,陀螺經(jīng)緯儀起了測空間邊夾角的作用。 陀螺定向應(yīng)抉擇固定邊舉行,每條邊由不同的觀測員觀測12個測回。以后再舉行豎井聯(lián)系測量時,陀螺定位應(yīng)在上次定位邊上舉行,以利檢核。 陀螺定向法的不足之處是陀螺經(jīng)緯儀的價格昂貴,擁有陀螺經(jīng)緯儀的單位較少,難以推廣應(yīng)用。 2 鉆孔投點(diǎn)法 鉆

5、孔投點(diǎn)法是按照地鐵淺埋的特點(diǎn),應(yīng)用一根垂線上平面坐標(biāo)相同的原理而總結(jié)出的豎井聯(lián)系測量方法。下面以廣州地鐵東楊區(qū)間2號豎井為例,對鉆孔投點(diǎn)法作一推薦(如圖2所示)。 2.1 儀器設(shè)備 東楊區(qū)間按鉆孔投點(diǎn)法舉行聯(lián)系測量時,使用的儀器設(shè)備為TC1610全站儀和NL垂準(zhǔn)儀,并招聘有鉆機(jī)的單位予以協(xié)作。 2.2 作業(yè)實(shí)施 (1)導(dǎo)線布設(shè) 按照現(xiàn)場狀況,抉擇豎井井蓋上一點(diǎn)為T1(利用豎井,不需鉆孔);在已經(jīng)開挖的豎井通道或中線導(dǎo)洞上方抉擇一點(diǎn)T2,并用鉆機(jī)鉆出約20cm的圓孔。地面投點(diǎn)T1、T2,從地面已知導(dǎo)線SGK24、SGK25、DY 2、DY1引測。 (2)鉆孔和豎井投點(diǎn) 鉆孔投點(diǎn)與豎井投點(diǎn)的方法及

6、要求相同:利用垂準(zhǔn)儀在豎井和鉆孔分離投出井上點(diǎn)T1、T2和井下點(diǎn)T1、T2。地下投點(diǎn)T1、T2要預(yù)先埋設(shè)固定鋼標(biāo),投點(diǎn)后刻好標(biāo)記。 (3)地面投點(diǎn)坐標(biāo) 地面投點(diǎn)T1、T2邊角測量:測b1、b2、b3、b4角度,量d1、d2、d3邊長。 按照以上測量成績,計算出T1、T2坐標(biāo)。 (4)地下投點(diǎn)坐標(biāo) 如前所述,因地下投點(diǎn)T1、T2和地面投點(diǎn)T1、T2分離位于同一根垂線上,所以取T1坐標(biāo)等于T1坐標(biāo),T2坐標(biāo)等于T2坐標(biāo)。T1、T2用于指導(dǎo)洞內(nèi)施工。 2.3工作體味 鉆孔投點(diǎn)法是一種適宜于淺埋(埋深小于30m)工程的豎井聯(lián)系測量方法,具有作業(yè)時光短、測量精度高、容易直觀、簡單操作的特點(diǎn)。當(dāng)具有鉆孔條

7、件時,地鐵豎井應(yīng)優(yōu)先考慮采用此法舉行聯(lián)系測量。 當(dāng)工程埋深大于30m時,應(yīng)結(jié)合鉆孔費(fèi)用、投點(diǎn)誤差、投點(diǎn)作業(yè)環(huán)境等詳細(xì)狀況,慎重考慮是否采用鉆孔投點(diǎn)法。 鉆孔投點(diǎn)距離以大于150m為宜,以削減投點(diǎn)誤差對坐標(biāo)方位的影響。 鉆孔投點(diǎn)法不足之處是打算工作繁多,如恢復(fù)地面中線,決定投點(diǎn)位置;尋覓鉆孔隊(duì)伍,現(xiàn)場鉆孔等;不利于鉆孔投點(diǎn)法的推廣應(yīng)用。 3 聯(lián)系三角形法 聯(lián)系三角形法是一種傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法。下面以黃沙盾構(gòu)豎井聯(lián)系測量為例對聯(lián)系三角形法作一推薦(如圖3所示)。 3.1 儀器設(shè)備 TC1800全站儀;10kg重錘2個;0.5mm高強(qiáng)鋼絲60m;小絞車、導(dǎo)向滑輪及經(jīng)過比長的鋼卷尺等。 3.2 作

8、業(yè)實(shí)施 (1)導(dǎo)線布設(shè) 導(dǎo)線布設(shè)狀況如圖3。垂線1、垂線2是通過豎井絞車及導(dǎo)向滑輪懸掛并吊有垂錘的高強(qiáng)鋼絲。Z、A為已知的地面導(dǎo)線點(diǎn),B、G為待求的井下導(dǎo)線點(diǎn),井下、井上三角形布設(shè)時應(yīng)滿意下列要求: 垂線邊距a、a應(yīng)盡量布置長些; e、f、e、f角度應(yīng)盡量小,最大不應(yīng)大于2° b/a、b/a'之比值應(yīng)盡量小,最大值不應(yīng)大于1 5。 (2)三角形測量 測e、f、e、f角度; 量a、b、c、a、b、c邊長。 (3)三角形平差計算 按照a、b、c、f求j:sinj=bsinf/a c的計算值:c算=bcosf asinj c的不符值:h=c算-c a邊改正當(dāng):a=-h/4 b邊改正

9、當(dāng):b=-h/4 c邊改正當(dāng):c=h/2 以改正后的邊長a、b、c為平差值,按正弦定理計算出i、j,即為平差后的角值。f改正很小,仍采用原測角值。 采用上述方法可計算出井下三角形平差后的邊角a、b、c、i、j。f改正很小,仍采用原測角值。 (4)坐標(biāo)和方位傳遞計算 已知A點(diǎn)坐標(biāo)為XA、YA,AZ方位角為Z0。按照平差后的三角形邊角舉行計算。 BG方位角Z0 AF方位角Z1=Z0 e FE方位角Z2=Z1 180 j EB方位角Z3=Z2 180-j 求算邊BG方位角Z0=Z3 180 e B點(diǎn)坐標(biāo) XB=XA ccosZ1 acosZ2 ccosZ3 YB=YA csinZ1 asinZ2 csinZ3 (5)重復(fù)觀測 舉行聯(lián)系三角形測量時,為保證精度,要重復(fù)觀測數(shù)組。每組只將兩垂線位置稍加移動,測量方法徹低相同。由各組推算井下同一導(dǎo)線點(diǎn)之坐標(biāo)和同一導(dǎo)線邊之坐標(biāo)方位角。各組數(shù)值互