高精度全站儀折線型豎井聯(lián)系測量工法關(guān)鍵技術(shù)

1、中鐵四局第一工程有限公司豎井折線型導(dǎo)線定向聯(lián)系測量工法關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司2015年12月目錄一 項(xiàng)目簡要說明31.1項(xiàng)目概況4二 傳統(tǒng)方法分析72.1 陀螺定向法簡要分析72.2 鉆孔投點(diǎn)法簡要分析102.3聯(lián)系三角形法簡要分析12三 豎井聯(lián)系測量新方法折線型導(dǎo)線定向法143.1折線型導(dǎo)線定向法介紹143.2折線型導(dǎo)線定向法原理173.3折線型導(dǎo)線定向法優(yōu)勢18四 關(guān)鍵技術(shù)研究194.1相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備204.1.1 ATR自動(dòng)瞄準(zhǔn)技術(shù)204.1.2 TS30高精度全站儀234.2 360度豎井用強(qiáng)制對中裝置254.4 點(diǎn)位布設(shè)264.4.1 井外點(diǎn)位布設(shè)264.4.2井

2、壁上點(diǎn)位布設(shè)264.5 外業(yè)觀測264.5.1井外導(dǎo)線測量264.5.2井壁聯(lián)系測量及井下導(dǎo)線測量28五 實(shí)例數(shù)據(jù)分析305.1測量方式簡介305.2 實(shí)例數(shù)據(jù)平差分析31六 效益分析336.1 社會(huì)效益336.2 經(jīng)濟(jì)效益34七 結(jié)論35 一 項(xiàng)目簡要說明隧道施工控制測量的根本任務(wù)是保證單向掘進(jìn)隧道的正確貫通與各構(gòu)筑物的規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求，這就需要地上地下具有統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。為了保證地下控制網(wǎng)與地上控制網(wǎng)具有統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，如何將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、方向和高程通過豎井聯(lián)系測量正確無誤地傳入地下是關(guān)鍵的一環(huán)。高程聯(lián)系測量比較簡單，精度也比較容易保證，而在隧道施工控制測量中的平面坐標(biāo)傳遞比較困難。

3、多數(shù)豎井的空間狹小，深度卻達(dá)到了16m以上，極大的增加了聯(lián)系測量的難度。圖1-1豎井聯(lián)系測量測量目的示意圖如圖1-1所示，豎井聯(lián)系測量的目的就是將A點(diǎn)坐標(biāo)（Xa，Ya）傳遞至井下A1點(diǎn)（Xa1，Ya1）。1.1 項(xiàng)目概況哈爾濱市軌道交通1號(hào)線三期工程土建施工（第三標(biāo)段）位于黑龍江省哈爾濱市平房區(qū)先鋒村，包括鏡泊路站、四環(huán)路站、鏡泊路-四環(huán)路區(qū)間。鏡泊路站四環(huán)路站區(qū)間起訖里程為SK9+724.646SK11+086.206，區(qū)間全長1361.560m，區(qū)間下穿興凱路、繞城公路，哈雙公路和四環(huán)路，施工任務(wù)緊、質(zhì)量要求高（見圖1）。圖1 哈爾濱地鐵地理位置圖本區(qū)間采用隧道法開挖，為此于SK10+15

4、5.755設(shè)置1號(hào)豎井，于SK10+595.000設(shè)置3號(hào)聯(lián)絡(luò)通道。豎井的作用是增加施工工作面來縮短工期，是井下渣土向外運(yùn)輸、施工儀器設(shè)備和施工人員進(jìn)出的工作通道，如圖2所示。圖2 豎井俯視圖1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地鐵不但成為城市政府解決公共交通困頓的優(yōu)先選項(xiàng)，甚至被視為是實(shí)現(xiàn)城市形象升級(jí)的符號(hào)。在國內(nèi)，從北京、上海到廣州，從沈陽、青島到成都，全國各大城市都處在地鐵建設(shè)的熱潮之中。地鐵的建設(shè)主要是通過豎井提供的工作面進(jìn)行施工，如何保證井下按設(shè)計(jì)開挖就成為了施工的首要問題，豎井聯(lián)系測量也越來越多的出現(xiàn)在人們視野之中。豎井聯(lián)系測量的目的就是將地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)和方位按要求精度準(zhǔn)確

5、傳遞給井下導(dǎo)線，為施工提供依據(jù)。目前的豎井聯(lián)系測量方法主要包括三種：1 陀螺定向法2 鉆孔投點(diǎn)法3 聯(lián)系三角形法二 傳統(tǒng)方法分析傳統(tǒng)的豎井聯(lián)系測量方法包括陀螺定向法，鉆孔投點(diǎn)法和聯(lián)系三角形法。2.1 陀螺定向法簡要分析陀螺經(jīng)緯儀是將陀螺儀和經(jīng)緯儀結(jié)合起來的儀器，由于它不受時(shí)間和環(huán)境的限制，同時(shí)觀測簡單方便、效率高，而且能保證較高的定向精度，因此是一種先進(jìn)的定向儀器。陀螺定向法是綜合利用全站儀、光學(xué)垂準(zhǔn)儀（或重錘球）以及陀螺經(jīng)緯儀等儀器進(jìn)行導(dǎo)線聯(lián)系測量的一種方法。首先利用光學(xué)垂準(zhǔn)儀（或重錘球）將地面車站端頭井的點(diǎn)位沿同一鉛錘線方向投影到端頭井的井底，同時(shí)利用全站儀測量井上、井下各導(dǎo)線點(diǎn)的角度與距

6、離、利用陀螺經(jīng)緯儀測量井上、井下的相關(guān)導(dǎo)線邊的陀螺方位角，從而求算出井上、井下投影點(diǎn)在空間的平面夾角，最終把地面趨近導(dǎo)線的平面坐標(biāo)和方位傳遞到地下隧道施工控制導(dǎo)線上。如下圖1所示，K0、K1為地面趨近導(dǎo)線點(diǎn)，其中K0為近井點(diǎn)；T1、T2為地面車站端頭井投影點(diǎn)；T1´、T2´分別為T1、T2投影到車站端頭井底部的投影點(diǎn)；X1、X2、X3Xn為地下隧道施工控制導(dǎo)線點(diǎn)；a1、a2、a5、a6、a7和d1、d2、d3、d4、d5、d6分別為全站儀實(shí)測的角度和距離。陀螺定向法占用井筒的時(shí)間短，精度高，觀測作業(yè)簡單。但是陀螺經(jīng)緯儀的價(jià)格較為昂貴。例如索佳GPxX型號(hào)陀螺經(jīng)緯儀,進(jìn)口價(jià)達(dá)

7、到￥889900.00一臺(tái)，后期還需要定期維護(hù)，保養(yǎng)，維修。如果可以用別的方法取代陀螺定向法的話，將極大的縮小成本。所以多數(shù)單位在豎井聯(lián)系測量時(shí)候采取了鉆孔投點(diǎn)法，聯(lián)系三角形法，擁有陀螺經(jīng)緯儀的單位較少，繼而難以推廣使用。2.2 鉆孔投點(diǎn)法簡要分析鉆孔投點(diǎn)法實(shí)際上是根據(jù)長邊投影時(shí)投影點(diǎn)的點(diǎn)位投影誤差對投影邊的坐標(biāo)方位角影響將大大削弱的原理進(jìn)行導(dǎo)線聯(lián)系測量的一種方法。其基本思想是在隧道前進(jìn)（或后退）的方向上已開挖的地方離開車站端頭井一定的距離（一般應(yīng)大于150m），從地面鉆孔直達(dá)地下隧道中，然后利用光學(xué)垂準(zhǔn)儀（或重錘球）分別通過車站端頭井和鉆孔將地面點(diǎn)位沿同一鉛錘線方向投影到地下，最終把地面趨近

8、導(dǎo)線的平面坐標(biāo)和方位傳遞到地下隧道施工控制導(dǎo)線上。 如下圖2所示，K0、K1為地面趨近導(dǎo)線點(diǎn)；T1、T2分別為地面車站端頭井和鉆孔井上的投影點(diǎn)；T1´、T2´分別為T1、T2投影到車站端頭井和區(qū)間隧道底部的投影點(diǎn)，T1´、T2´同時(shí)又為地下隧道施工控制導(dǎo)線的起算點(diǎn)；X1、Xn為地下隧道施工控制導(dǎo)線點(diǎn)；a1、a2、a3、a4和d1、d2、d3分別為全站儀實(shí)測的角度和距離。鉆孔投點(diǎn)法是一種適合較短豎井的測量方法，簡單直觀，缺點(diǎn)是一般要在隧道上鉆一個(gè)以上的測量井。由于鉆井位置大都位于交通繁忙地段，鉆井和測量作業(yè)對交通影響大。因此鉆井手續(xù)審批麻煩，需要事先得到有

9、關(guān)政府部門的許可，限制了其在城市地鐵的廣泛應(yīng)用。并且鉆孔投點(diǎn)法需要的準(zhǔn)備工作繁多：1恢復(fù)地面中線，由于施工開挖導(dǎo)致測量中線樁、交點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、碰動(dòng)或者破壞，需要通過測量恢復(fù)以滿足施工需要。2尋找鉆孔隊(duì)伍，需要尋找專業(yè)的鉆孔隊(duì)伍，不單單是為了保證鉆孔位置的精確，更是確保施工的穩(wěn)定進(jìn)行。3現(xiàn)場鉆孔，現(xiàn)場鉆孔可行度受限于土層結(jié)構(gòu)的影響，需要浪費(fèi)大量的人力物力，而且容易破壞隧道結(jié)構(gòu)，鉆好的孔洞需要配備防水設(shè)施。2.3聯(lián)系三角形法簡要分析聯(lián)系三角形法是國內(nèi)地下隧道豎井聯(lián)系測量中最常用的方法。其基本原理是通過聯(lián)系三角形的測量，將地面趨近導(dǎo)線的平面坐標(biāo)和方位傳遞到地下隧道施工控制導(dǎo)線上。1、 基本原理與誤差平面

10、控制點(diǎn)向下傳遞的聯(lián)系測量的基本原理是通過豎井懸掛兩根鋼絲（為了檢核大多懸掛三根鋼絲），由井上近井點(diǎn)測定鋼絲的距離和角度，從而算得鋼絲的坐標(biāo)以及它們之間的方位角，然后在井下，認(rèn)為鋼絲的坐標(biāo)和方位角已知，通過測量和計(jì)算得出地下導(dǎo)線起始邊的坐標(biāo)和方位角。其中，坐標(biāo)傳遞的誤差將使地下各導(dǎo)線點(diǎn)產(chǎn)生同一數(shù)值的位移，對隧道貫通的影響是一個(gè)常數(shù)。而方位角傳遞的誤差，將給地下導(dǎo)線各邊方向角帶來同一誤差值，該值對隧道貫通的影響將隨著導(dǎo)線長度的增加而增大。由此可見，隧道的施工測量對定向的精度具有很高的要求。上圖3為聯(lián)系三角形法測量原理的示意，其中K0、K1兩點(diǎn)為地面趨近導(dǎo)線點(diǎn)，X1、X2Xn為地下隧道施工控制導(dǎo)線點(diǎn)

11、。聯(lián)系三角形法是一種傳統(tǒng)的豎井幾何聯(lián)系測量方法,存在下列四點(diǎn)不足：(一) 設(shè)備笨重聯(lián)系三角形法需要眾多的工具儀器，上下搬動(dòng)較為麻煩，具體包括兩根鋼絲、兩個(gè)釣錘、兩個(gè)油桶、反光貼片、徠卡TS1201全站儀以及腳架棱鏡等配套儀器。（二）工序繁多 聯(lián)系三角形法需要吊鋼絲費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測量技術(shù)還需要收鋼絲。 油桶等重物的搬上搬下。貼反光貼等細(xì)節(jié)也需要注意，工序繁多。（三）工作時(shí)間長 一個(gè)豎井測量一遍需要半天到一天的時(shí)間。因?yàn)槁?lián)系三角形法測量途中需要占有井口，不能用于施工。耽誤白天施工時(shí)間，會(huì)造成較大的損失。（四）勞動(dòng)強(qiáng)度大 聯(lián)系三角形法豎井聯(lián)系測量因?yàn)楣ば蚍倍?，所以勞?dòng)強(qiáng)度極大。由上四點(diǎn)可知聯(lián)系三角形法與

12、其他方法相比已顯得比較落后。只是在不具備其他方法作業(yè)條件的情況下,可采用此法進(jìn)行豎井聯(lián)系測量。，相對于別的方法來說比較落后，但是簡單易操作，成本較低，適用性較強(qiáng)，是現(xiàn)在多數(shù)隧道施工單位進(jìn)行豎井聯(lián)系測量所使用的方法。分析得知傳統(tǒng)的三種豎井聯(lián)系測量方法都有所不足，陀螺定向法和鉆孔投點(diǎn)法都不宜推廣使用，而聯(lián)系三角形法設(shè)備較為笨重，工序繁多，占用井筒的時(shí)間較長，操作起來比較麻煩。三 豎井聯(lián)系測量新方法折線型導(dǎo)線定向法3.1折線型導(dǎo)線定向法介紹通過分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的豎井聯(lián)系測量方法都極為不方便。本工法依托于哈爾濱地鐵工程項(xiàng)目，通過長時(shí)間的分析和實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了一種較為系統(tǒng)和簡單的豎井聯(lián)系測量方法，取名為折線型導(dǎo)

13、線定向法。折線型導(dǎo)線定向法，是通過導(dǎo)線測量將平面坐標(biāo)和方位角傳導(dǎo)到井下。根據(jù)豎井的深度不同分別有三種方案實(shí)施，用簡要示意圖表示（折線處為棱鏡，且紅線折線處為一排三個(gè)棱鏡）：“V”型（適用于16m以下深度的豎井） “N”型（適用于16m 24m深度的豎井） “W” 型（適用于24m以上深度豎井）根據(jù)豎井深度的不同分成的三種測量方案，基本能夠滿足目前所有的豎井的聯(lián)系測量。圖3.1-1井壁上的棱鏡3.2折線型導(dǎo)線定向法原理本工法的兩大難點(diǎn)是在豎井間儀器的架設(shè)和棱鏡的安裝。儀器在井壁上架設(shè)的測量實(shí)質(zhì)為自由設(shè)站。利用TS30全站儀的精密導(dǎo)線測量功能。如圖所示，在A2點(diǎn)架設(shè)儀器，后視B、C、D中任意一點(diǎn)，

14、 并把其他的點(diǎn)位當(dāng)作前視點(diǎn)，進(jìn)行測量。根據(jù)后方交會(huì)求得P點(diǎn)坐標(biāo)有：xP=PA×xA+PB×xB+Pc×xcPA+PB+PCyp=PA×yA+PB×yB+Pc×ycPA+PB+PC其中 PA=1cotA-cotPB=1cotB-cotPC=1cotC-cot其中： A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)已知為ABC夾角為APB夾角 為CPB夾角D、E、F點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)測量數(shù)據(jù)與P點(diǎn)坐標(biāo)求得：Yi=YP+cosiXi=XP+sini其中：i為點(diǎn)D、E、Fi為邊PE、PF、PG的坐標(biāo)方位角3.3折線型導(dǎo)線定向法優(yōu)勢(1)適用于各種不同深度范圍的豎井聯(lián)系測量任務(wù)。(

15、2)測量有關(guān)裝置只需一次準(zhǔn)備，后續(xù)測量極為快捷方便，不會(huì)占用豎井太長時(shí)間。(3)精度高，測量所使用的TS30高精度全站儀具有自動(dòng)觀測的功能。ATR功能消除了因測量人員導(dǎo)致的測量誤差。 (4)經(jīng)濟(jì)劃算，不需要購置陀螺經(jīng)緯儀這樣的貴重儀器。四 關(guān)鍵技術(shù)研究折線型導(dǎo)線定位法測量流程見圖L型鋼的制作安裝強(qiáng)制對中裝置制作和安裝外業(yè)觀測是觀察是否超限否平差處理否數(shù)據(jù)是否合格是輸出成果表工藝流程圖4.1相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備4.1.1 ATR自動(dòng)瞄準(zhǔn)技術(shù)ATR(Automatic Target Recognition)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)是智能全站儀所具有的一種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，它是利用自控馬達(dá)和CCD相機(jī)來完成搜索目標(biāo)、精

16、確照準(zhǔn)和自動(dòng)觀測三個(gè)過程。具有尋找合作目標(biāo)、自動(dòng)精確瞄準(zhǔn)合作目標(biāo)、自動(dòng)鎖定合作目標(biāo)、跟蹤測量移動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。利用智能全站儀ATR功能，粗略照準(zhǔn)目標(biāo)后，內(nèi)置CCD相機(jī)立即對返回信號(hào)加以分析，并通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)儀器自動(dòng)照準(zhǔn)棱鏡中心，照準(zhǔn)、測量、記錄同步完成，并可進(jìn)行正倒鏡測量。ATR功能的這一特性在重復(fù)測量點(diǎn)時(shí)，極大的提高了測量效率，并且由于無需人工調(diào)焦及照準(zhǔn)，將空氣能見度對人工測量的影響減至最小，從而減小了測量誤差。（1）ATR功能原理和測距儀一樣，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別（ATR）部件以同樣的方法安裝在全站儀的望遠(yuǎn)鏡上。紅外光束通過光學(xué)部件被同軸地投影在望遠(yuǎn)鏡軸上，從物鏡口發(fā)射出去。反射回來的光束，形成光點(diǎn)，

17、由內(nèi)置CCD相機(jī)接收，其位置以CCD相機(jī)的中心作為參考點(diǎn)來精確地確定。假如CCD相機(jī)的中心作為參考點(diǎn)來精確的確定。假如CCD相機(jī)的中心與望遠(yuǎn)鏡光軸的調(diào)整是正確的，則以ATR方式測得的水平角和垂直角，可從CCD相機(jī)上光點(diǎn)的位置直接計(jì)算出來。（2）精確定位圖4-1-1-1 ATR精確瞄準(zhǔn)ATR通過三個(gè)順序過程形成了精確定位：搜索過程、目標(biāo)照準(zhǔn)過程和測量過程。在手動(dòng)對棱鏡粗略進(jìn)行照準(zhǔn)之后，ATR的精確定位是完全自動(dòng)的。首先ATR檢查粗略照準(zhǔn)的棱鏡是否位于望遠(yuǎn)鏡的視場里面，如果它探測不到棱鏡，它將從頭開始搜索過程即望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行螺旋式的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。掃描的速度可以選擇以便使被掃描區(qū)域里影像之間沒有間隙。一旦探

18、測到棱鏡，望遠(yuǎn)鏡馬上停止運(yùn)動(dòng)，如圖4-2。當(dāng)使用ATR測量技術(shù)的時(shí)候，沒有必要十分嚴(yán)格的手工照準(zhǔn)棱鏡中心來確定水平方向和垂直角。定位時(shí)，馬達(dá)螺旋式地轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡來照準(zhǔn)棱鏡的中心并使之處于預(yù)先設(shè)定的限差之內(nèi)，一般情況下，十字絲只是位于棱鏡中心附近。它之所以沒有定位于棱鏡中心，是為了優(yōu)化測量速度。因?yàn)槎ㄎ焕忡R中心附近比靠馬達(dá)準(zhǔn)確地定位于棱鏡中要快些。為確定偏差，ATR測示的水平角和垂直角。所以，雖然十字絲沒有精確地照準(zhǔn)棱鏡中心，但它是以棱鏡中心為準(zhǔn)的，實(shí)質(zhì)上是精確定位的。ATR需要一塊棱鏡配合進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，為了使工作更加簡化，ATR的角度測量與距離測量同時(shí)進(jìn)行。在每一測量過程中，角度偏移量都被重新確

19、定，相應(yīng)地改正了水平方向和垂直角，進(jìn)而精確地測量出距離或計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。ATR標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中的測量精度與儀器本身的角度測量精度相一致。當(dāng)使用ATR方式進(jìn)行測量時(shí)，由于其望遠(yuǎn)鏡不需要人工聚焦或精確照準(zhǔn)目標(biāo)，測量的速度將會(huì)得到非常明顯的增加，其精度不依賴于觀測員的水平，基本上保持常數(shù)。（3）ATR測量的過程探測目標(biāo)點(diǎn)偏差A(yù)TR處理器粗略手動(dòng)照準(zhǔn)探測目標(biāo)點(diǎn)Yes No經(jīng)緯儀處理器找到否？開始螺旋掃描探測目標(biāo)點(diǎn)找到否？結(jié)束掃描確定角度改正限差內(nèi)？距離EDM處理器定位YesNO角度改正測量距離測量角度測量計(jì)算坐標(biāo)注：ATR照準(zhǔn)差的校準(zhǔn)。常規(guī)的ATR校準(zhǔn)工作允許檢查和測定CCD相機(jī)的中心與望遠(yuǎn)鏡光軸的重合度。

20、測定ATR的照準(zhǔn)差，必須人工將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)棱鏡中心。視準(zhǔn)線（十字絲）和CCD相機(jī)中心之間在水平和垂直方向上的偏差由儀器計(jì)算出來。教準(zhǔn)過程中確定的偏差改正被應(yīng)用在ATR方式下的角度測量上。當(dāng)度盤掃描系統(tǒng)進(jìn)行測量時(shí)，這些改正數(shù)被用來改正相對于視準(zhǔn)線的值。由此可見ATR照準(zhǔn)差的校準(zhǔn)是提高其測量精度的重要一環(huán).4.1.2 TS30高精度全站儀高精度的儀器是測量精度根本保證。選用的徠卡TS30智能型全站儀，其測角標(biāo)稱精度為0.5，測距標(biāo)稱精度0.6mm+1ppm，同時(shí)具備ATR自動(dòng)鎖定棱鏡中心的功能，有效的降低儀器的誤差。利用該儀器的ATR的功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)鎖定棱鏡的途徑，達(dá)到消除人眼瞄

21、準(zhǔn)誤差的目的。4.2 360度豎井用強(qiáng)制對中裝置豎井璧的強(qiáng)制對中裝置如果安裝普通棱鏡，測量過程中就必須轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡，極為麻煩。本工法采用了360°徠卡圓棱鏡（如圖所示）與強(qiáng)制對中裝置相結(jié)合的措施解決了這一問題（右為效果圖）。經(jīng)過實(shí)際測量，裝置滿足測量要求。4.3豎井用強(qiáng)制對中全站儀基座儀器在豎井中的架設(shè)是本工法的一大難點(diǎn)。經(jīng)過設(shè)計(jì)，決定使用歸心盤，并固定在堆砌好的水泥上面，形成強(qiáng)制對中基座。測量時(shí)使用連接頭將TS30全站儀與固定好的歸心盤相連。4.4 點(diǎn)位布設(shè)4.4.1 井外點(diǎn)位布設(shè)井外最近點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)該在能看得到第一排井壁棱鏡的前提下與進(jìn)口保持安全距離。點(diǎn)位埋設(shè)要求：1 點(diǎn)位應(yīng)選在質(zhì)地堅(jiān)

22、硬、穩(wěn)固可靠、便于安置儀器、便于保存的地方，視野應(yīng)相對開闊；2 導(dǎo)線點(diǎn)位置應(yīng)便于測角、測距及地形測量；3 相鄰點(diǎn)之間應(yīng)通視良好，其視線距障礙物的距離，不宜小于1.3m；保證便于觀測，以不受旁折光的影響為原則；4 相鄰兩點(diǎn)之間的視線傾角不宜太大；4.4.2井壁上點(diǎn)位布設(shè)井壁上點(diǎn)位的布設(shè)根據(jù)測量方法的不同各不相同，“V”型測量法在井壁的二分之一處埋設(shè)三個(gè)一排的強(qiáng)制對中裝置?！癗”型測量法在井壁的三分之一處埋設(shè)三個(gè)一排的強(qiáng)制對中裝置。“W”型測量法在井壁的四分之一和四分之三處埋設(shè)三個(gè)一排的強(qiáng)制對中裝置。4.5 外業(yè)觀測4.5.1井外導(dǎo)線測量井上導(dǎo)線測量采用Leica TS30 全站儀按照城市軌道交通

23、工程測量規(guī)范（GB50308-2008）施測，測量作業(yè)的基本技術(shù)要求見下表：表4.5-1 方向觀測法水平角觀測技術(shù)要求（''）全站儀的等級(jí)半測回歸零差一測回內(nèi)2C較差同一方向值各測回較差I(lǐng)級(jí)696II級(jí)8139表4.5-2 距離測量限差技術(shù)要求（mm）全站儀等級(jí)一測回中讀數(shù)間較差單程各測回間較差往返測或不同時(shí)段結(jié)果較差I(lǐng)級(jí)32·（a+bd）注： 1 (a+bd)為儀器標(biāo)稱精度，a為固定誤差，b為比例誤差系數(shù)， d為距離測量值（以千米計(jì)）； 2 一測回指照準(zhǔn)目標(biāo)一次讀數(shù) 4 次。外業(yè)觀測具體要求： a.作業(yè)前按要求進(jìn)行儀器檢校，儀器或反光鏡的對中誤差不應(yīng)大于 2mm；同

24、時(shí)在作 業(yè)過程中每次架站都要對基座水準(zhǔn)器、光學(xué)對點(diǎn)器進(jìn)行檢查，確保其狀態(tài)正常； b.水平角觀測過程中，氣泡中心位置偏離整置中心不宜超過 1 格。當(dāng)觀測方向的垂 直角超過±3°的范圍時(shí)，宜在測回間重新整置氣泡位置。有垂直軸補(bǔ)償器的儀器，可不受此款的限制； c.測距邊的斜距要進(jìn)行氣象和儀器常數(shù)改正，溫度應(yīng)讀至0.2、氣壓應(yīng)讀至 0.5hPa，溫度氣壓要在測站和反射鏡站分別測記，取兩端平均值進(jìn)行氣象改正；d.禁止采用智能全站儀自動(dòng)瞄準(zhǔn)功能，棱鏡必須配置覘標(biāo)；e.如受外界因素(如震動(dòng))的影響，儀器的補(bǔ)償器無法正常工作或超出補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍時(shí)，應(yīng)停止觀測。因?yàn)榫鈱?dǎo)線測量沒有閉合環(huán)，

25、所以起算點(diǎn)不宜距離井口太遠(yuǎn)。洞外導(dǎo)線按照隧道四等導(dǎo)線測量規(guī)范，如下表所示:表4.5-3 精密導(dǎo)線測量主要技術(shù)要求平均邊長閉合或附和導(dǎo)線總長度（km）每邊測距中誤差測距相對中誤差測角中誤差（秒）水平角測回?cái)?shù)邊長測回?cái)?shù)方位角閉合差（秒）全長相對閉合差相鄰的相對點(diǎn)位中誤差（mm）I級(jí)全站儀II級(jí)全站儀I，II級(jí)全站儀3503-4±41/60000±2.546往返測距2測回±5n1/35000±本次井上導(dǎo)線復(fù)測采用“支導(dǎo)線”，導(dǎo)線起始為于N1-1-N1-2構(gòu)成的已知邊，導(dǎo)線終端為已知點(diǎn)S1-1與S1-2，如下圖所示：4.5.2井壁聯(lián)系測量及井下導(dǎo)線測量聯(lián)測測量及

26、井下導(dǎo)線采用 Leica TS30全站儀按照 城市軌道交通工程測量規(guī)范（GB 50308-2008） 施測， 測量作業(yè)的基本技術(shù)要求如下：1）測量作業(yè)之前要檢校儀器，學(xué)習(xí)與測量不同種棱鏡必須修改棱鏡常數(shù)。2）角度觀測應(yīng)采用不低于 II 級(jí)全站儀，用方向觀測法觀測六測回，測角中誤差應(yīng)在±2.5秒之內(nèi)。 3）垂直角超過±3°的范圍時(shí)，在測回間重新整置氣泡位置。有垂直軸補(bǔ)償器的儀器，可不受此款的限制。4）測距邊的斜距要進(jìn)行氣象和儀器常數(shù)改正，溫度應(yīng)讀至0.2、氣壓應(yīng)讀至 0.5hPa，溫度氣壓要在測站和反射鏡站分別測記，取兩端平均值進(jìn)行氣象改正。5）如受外界因素(如震動(dòng)

27、)的影響，儀器的補(bǔ)償器無法正常工作或超出補(bǔ)償器的補(bǔ)償范圍時(shí)，應(yīng)停止觀測。井壁上的測量按照測量方案的不同也有所不同，在上訴的三張測量方案中，“V”型測量法不需要在井壁架設(shè)儀器測量，“N”型測量法需要后視井壁上第一排棱鏡的其中之一，并前視另外三個(gè)和井下的一個(gè)棱鏡。 “W”型測量法則需要后視第一排的某一個(gè)，前視第一排的另外三個(gè)和第二排的四個(gè)棱鏡。后兩種測量方法都利用全圓觀測法，測定四個(gè)測回。井上近井點(diǎn)位是1-1，趨近邊由N1-1和N1-2構(gòu)成，如下圖所示：五 實(shí)例數(shù)據(jù)分析5.1測量方式簡介以哈爾濱地鐵項(xiàng)目豎井聯(lián)系測量為例(W型測量法)，如圖5-1:分別在A處，A1處，A2處架設(shè)儀器并進(jìn)行導(dǎo)線測量。在

28、B、C、D、B1、C1、D1處安裝強(qiáng)制對中裝置。 在黑框部分為導(dǎo)線測量，兩個(gè)黑框之間為自由設(shè)站測量。數(shù)據(jù)的處理采用高鐵CPIII專業(yè)平差軟件，進(jìn)行常規(guī)平差和Helmert平差及精度的評(píng)定，并與傳統(tǒng)聯(lián)系測量的坐標(biāo)成果進(jìn)行對比。實(shí)測網(wǎng)簡單示意圖如下5.2 實(shí)例數(shù)據(jù)平差分析經(jīng)過對導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)嚴(yán)密平差和精度評(píng)定，本次井上導(dǎo)線測量觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量如下表：表5.1-1 觀測數(shù)據(jù)精度統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目測距往返較差最大值（mm）方位角閉合差最大值（）導(dǎo)線全長相對閉合差最大值測角中誤差（）數(shù)值-2.137.191:57019僅一條導(dǎo)線，不予計(jì)算限差2.3811.181：35000根據(jù)5.1-1，可知，本次加密測量滿足規(guī)范各種

29、限差要求，可進(jìn)行下步處理。將已知點(diǎn)N1-2，N1-1點(diǎn)作為約束，進(jìn)行二維約束嚴(yán)密平差，計(jì)算出其余各點(diǎn)坐標(biāo)，導(dǎo)線網(wǎng)嚴(yán)密平差精度統(tǒng)計(jì)如下：表5.1-2導(dǎo)線網(wǎng)嚴(yán)密平差精度統(tǒng)計(jì)最弱點(diǎn)及其精度點(diǎn)名X(m)Y(m)MX(mm)MY(mm)MP(mm)E(mm)F(mm)T(dms)S1-194414.1109856022.476532.518.663.133.030.81160.2121最弱邊及其精度起點(diǎn)終點(diǎn)方位角A(dms)MA(sec)邊長S(m)MS(mm)E(mm)F(mm)T(dms)1-4X1207.24579859.2630417.824321.351.440.5937.1311注：驗(yàn)后單位

30、權(quán)中誤差為：1.92 由嚴(yán)密平差精度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，本次導(dǎo)線網(wǎng)精度滿足規(guī)范要求，本次導(dǎo)線成功表見下表:表5-1導(dǎo)線復(fù)測坐標(biāo)較差表坐標(biāo)成果表序號(hào)點(diǎn)名本次測量成果原有成果差值X(m)Y(m)X(m)Y(m)X(mm)Y(mm)1N1-194261.3470 56064.5079 94261.3470 56064.5079 起算點(diǎn)2N1-294401.1674 56044.0853 94401.1674 56044.0853 起算點(diǎn)31-194325.0066 56026.7191 新點(diǎn)4S194335.1121 56036.8952 新點(diǎn)5S294331.9944 56037.3196 新點(diǎn)6S394322.4744 56038.5037 新點(diǎn)7S494319.0742 56038.9346 新點(diǎn)81-394325.6724 56027.1197 新點(diǎn)9X194334.8870 56036.9608 新點(diǎn)10X294331.7490 56037.3281 新點(diǎn)11X394321.7429 56038.5979 新點(diǎn)12X494319.4457 56038.4169 新點(diǎn)131-494330.9119 56030.2237 新點(diǎn)14S1-194324.6963 56026.9996 94324.695156027.00071.2 -1.1 15S1-294350.6