无定向导线在城市地铁施工测量中的应用及测量精度分析.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）０２０１１２０４・其他・无定向导线在城市地铁施工测量中的应用及测量精度分析吕灿宾（中铁二十二局集团有限公司北京１０００４０）摘要：随着城市化进程脚步的加快，修建地铁已经成为多数城市交通系统必不可少的一个选择。测量作为一门专业技术，时刻指引着工程的进展及工程施工方向。城市地铁测量工作中，地面和地下的联系测量及其精度尤为重要，它直接关系到地铁施工的测量精度及贯通误差等。本文从附有参数的条件平差的角度出发，介绍了无定向导线的应用原理，并结合城市地铁应用实际，探讨了无定向导线在城市地铁中的应用及其精度。关键词：联系测量无定向导线精度分析中图分类号：Ｕ２３１文献标识码：ＡＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４５３９．２０１８．０２．０２９ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＮｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄＴｒａｖｅｒｓｅｉｎｔｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｕｒｖｅｙｏｆＵｒｂａｎＳｕｂｗａｙａｎｄＩｔｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＰｒｅｃｉｓｉｏｎＬｖＣａｎｂｉｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ”２２ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４０。Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｐａｃｅｏｆｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｂｗａｙｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｃｈｏｉｃｅｆｏｒｍｏｓｔｕｒｂａｎｔｒａｆｆｉｃｓｙｓｔｅｍ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｓａｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｌｗａｙｓｇｕｉｄｅｓｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｊｅｅｔａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｏｒｋｏｆｕｒｂａｎｓｕｂｗａｙ，ｔｈｅｇｒｏｕｎｄａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｔｓａｃｃｕｒａｃｙａｒｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｉｔｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｕｂｗａｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｅｒｒｏｒ，ｅｔｃ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｗｉｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｔｒａｖｅｒｓｅ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆ—ｎｏｎｏｒｉｅｎｔｅｄｔｒａｖｅｒｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｎｇｉｎｕｒｂａｎｓｕｂｗａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ—ｓｕｒｖｅｙ；ｎｏｎｏｒｉｅｎｔｅｄｔｒａｖｅｒｓｅ；ａｃｃｕｒａｃｙａｎａｌｙｓｉｓ１引言随着中国经济的高速发展，城市轨道交通工程已经快速的融人到了各个城市的发展计划中。而以地铁建设为代表的城市轨道交通工程项目正在各大城市如火如茶的建设中。测绘工作在地铁建设中起指导性作用，每次竖井联系测量，导线控制都关系到隧道能否准确贯通。本文针对城市地铁——收稿日期：２０１７１１０５作者简介：吕灿宾（１９８７一），男，工程师，主要从事测量、测绘工程专业技术研究。建设中两井定向中无定向导线的计算及应用进行探讨，指出无定向导线的测量精度及其在地铁建设…中的优势。２无定向导线概念及计算方法在地铁施工中，为了尽量少的影响地面交通和人们的生活，车站和区间通常以暗挖为主。如何将地面坐标精确地传递到地下用于地下车站等施工是一项关键的测量步骤，目前通常使用的方法是悬吊钢丝、投点仪等。本文重点讨论悬吊１１２铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０２）万方数据・其他・钢丝进行坐标传递的方法。悬吊钢丝的方法为分别在车站或区间两端施工完成的竖井悬吊一根钢丝，通过地面趋近导线测量钢丝的坐标，在钢丝稳定的前提下默认钢丝将坐标传递到地下，并在地下布设近井点，在近井点上架设全站仪，观测钢丝和地下导线方向及距离直至另外一端近井点。这样就分别由两端钢丝为已知点，地下导线点为未知点组成无定向导线。相比一井定向，两井定向组成的无定向导线极大的拉长了两根钢丝的距离，保证了地下导线方位角的精度口。１。Ⅳ如图１所示，点１和点分别为竖井钢丝投到地下的控制点（其坐标已知），在这两个已知点之间Ⅳ布设Ｎ－２个导线点，使用全站仪分别在这－２个点上架站，观测相邻点间的距离和转角（左角）Ｈ。６Ｊ。ｌＮ“Ｘｌ图１无定向导线布设示意定义导线边Ｓ１，２边为临时坐标系ｘ轴，分别观测导线左角西及各边距离，可依次推算得每一条边的方位角ａ。…ａｊｔ．＝ａｉ－ｌｔ．ｉ±１８０＋咖ｊ（１）由各个边的坐标方位角和测量的距离可以求得坐标增量为：Ａｘ；．ｊ＋ｌ２Ｓｉ，ｊ＋ｌｃｏｓａ：．ｊ＋ｌ’耐：ｊ＋ｌ＝Ｓｉ，ｊ＋ｌｓｉｎｄ；．ｊ＋ｌ（２）由第一个点的坐标和求得的坐标增量求得导Ⅳ线终点坐标为：Ⅳ一ＪＮ－Ｉ∑∑ｘ；＝缸：＇ｉ＋。，），；＝缸：．Ｍ（３）Ⅳ由求出来的Ｎ点坐标求得起终点ｌ，方位角为：．，ｔ≯ａ：．Ｎ＝ｔａｎ－１（４）一ＮⅣ而导线起终边的实际方位角可由已知的１和点的实际坐标求得：‘ＣｇＩ，Ｎ列Ｋｇ瓦），Ｎ一），Ｉ（５）各个导线边的实际Ｋ；方位角应该由导线边…Ｓ的实际方位角和推算方位角之差加各自推算方位角计算得到。△ａ＝０ｃ１．Ｎ一０［：．Ｎ（６）由于边Ｓ１，２为假设ｘ轴正方向，所以边Ｓ１，２的真△正方位角应为ａ，其他导线边的方位角为ａｉ＇ｊ。△ａｉ．ｉ＋ｌ＝Ｑｔｉ．ｉ＋ｌ＋ｄ（７）Ⅳ由各边方位角和测量距离推算点坐标为：Ⅳ一ｌⅣ一ｌ∑石Ｎ＝Ｓｉ，ｉ＋ｌ’∑ＣＯＳＯＩｉ，ｉ＋ＩＹＮ＝Ｓｉ，ｉ＋ｌ’ｓｉｎａｉｉ＋ＩＩ＝ｌＩ＝１（８）３无定向导线的平差计算及精度评定３．１附有参数的条件平差模型Ⅳ点１和点均为已知点，根据坐标闭合条件，Ⅳ从点１推算到点的坐标理论值应该相等１７３。因‘此，得到如下方程式８。１０］：—Ｎｌ∑未ｌ＋Ｓｉ，ｉ＋ｌＣＯＳＯｃｉ＇ｉ＋ｌ一互Ｎ＝０，Ⅳ一ｌ∑多。＋Ｓｉ，ｉ＋ｌｓｉｎｃｔｉ＇ｉ＋，一多ｗ＝０（９）’’ｆＡｘｉ，ｉ＋ｌ＝ｓｉｔｉ＋ｌｃｏｓｂｑｎｌ＝（．ｓｉｉ＋１＋蚝ｉ．ｉ＋１）ｃｏｓ（ａｉｉ＋Ｉ＋屹ｉ＇；＋。）‰【ＡＹｉ，ｉ＋１＝Ｓｉ，ｉ＋ｉｓｉｎ＆．．ｉ＋ｌ＿（ｓｉ．ｉ＋。＋＋。）ｓｉｎ（Ｏｃｉ，ｉ＋ｉ４＂Ｖａ¨＋．）（１０）式中，Ｖｓｉ．ｉ＋。为边长改正数；Ｋ¨＋。为方位角改正数，上式展开得到：ｆ缸ｉ＇ｉ＋ｌ＿Ｓｉ，ｉ＋ｌｃ０６０ｃｉ，ｉ＋Ｉ＋Ｖｓｉ．ｉ＋ｌ嗍ｉ，ｉ＋ｌ－Ｖａｉ．ｉ＋ｌＳｉ，ｉ＋ｌｓｉｎａｉ＇ｉ＋ｌ“‰’“’ｌａｙ，，Ｉ＋ｌ＿ｓｉ１ｓｉｎａｉ．ｉ＋ｌ＋＋ｌｓｉｎａｉｉ＋１＋ｋＩＳｉ，ｉ＋ｌｏ陋瞒Ｉ＋ｌ（１１）由（６）式可得：ａｉ．ｉ＋ｌ＋Ｋ¨△‰＋ｌ＝（ｄ＋）＋ｉ∑（西ｉ＋％。）±（ｉ一１）×１８０。（１２）“其中Ｋ＋。为方位角改正数；Ｋ。为参数Ａａ改正数；Ｋ；为观测角改正数。ｉ一１∑‰屹。＋．＝Ｋ。＋ｊ（１３）』２１将（１３）式代入（１１）得：钐｝道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０２Ｊ１１３万方数据万方数据・其他・数的条件平差计算模型，并结合工程实际计算并进行了精度分析，得到结论为：无定向导线比一井定向的优势主要体现在两根钢丝的距离大大加长，这种测量方法将会很大程度上减小地下导线各边方位角的偏差，进而减小横向偏差。两井定向测量的控制点往往用于下步施工的起算边使用，观测时地面趋近导线点应尽量使近井点靠近钢丝，地下近井点架设时目镜十字丝的竖丝尽量保证和钢丝重合，这样可以消除人为观测的误差，提高测角精度。导线的布设形式应尽量选择直伸导线形式，这样可以最大限度的减小横向贯通误差。在城市地铁施工中，在正常导线控制网无法将地面点导到地下时，应用两井定向的方法进行测量并运用附有参数条件平差的计算模型进行计算，起到了严密平差的效果，在实际工程建设中发挥着重要作用。参考文献［１］李晓桓．对无定向导线和附合导线的精度分析［Ｊ］．—昆明冶金高等专科学校学报，１９９７（３）：６８．［２］欧立林，李毅．井下无定向导线测量［Ｊ］．矿山测量，—１９９５（１）：１０１２．［３］李贤忠，林康力．深度探讨无定向导线测量技术［Ｊ］．科技资讯，２０１１（１５）：２６［４］李志伟，柳卓．用无定向导线进行加密控制测量［Ｊ］．—测绘地理信息，２０１３，３８（６）：３７３８．［５］宫殿双，朱伟民，张作勇．浅述无定向导线的一个实质性问题［Ｊ］．黑龙江水利科技，２０００（２）：１７．［６］程效军，鲍峰．无定向导线的布设及精度分析［Ｊ］．同—济大学学报，２００２，３０（７）：８８６８８９．［７］杭玉付．井下无定向导线的精度分析及可靠性研究—［Ｊ］．矿山测量，１９９７（１）：４６４７．［８］范朋飞，石德斌．地铁隧道两井联系测量严密平差及软件实现［Ｊ］．铁道勘察，２０１４（５）：１２一１４．［９］王晓光，刘德利．无定向导线条件平差法［Ｊ］．吉林建—筑工程学院学报，２００５，２２（１）：３７４０．［１０］孙健，孙晓明．无定向导线在地下工程中的应用及精—度分析［Ｊ］．市政技术，２００９，２７（Ｓ１）：１３４１３７．［１１］魏本现，蒋宗权．无定向导线在广州地铁测量中的应—用［Ｊ］．隧道建设，２０１２，３２（５）：６８６６８９．［１２］罗朱柠．无定向导线在铁路测量中的应用［Ｊ］．山西—建筑，２０ｌＯ，３６（１）：３６２３６３．［１３］宋志诚．无定向导线在线路工程测量中应用的可靠性分析［Ｊ］．科技情报开发与经济，２００８，１８（１６）：１２９—１３１．（上接第７６页）本项目施工中通过孤石补勘摸清了详勘中未揭示的孤石段落地质特性，为盾构一次性通过提供了依据。当盾构在复杂地层中多次掘进穿越孤石群后恢复正常掘进时，要严格观察刀盘扭矩和总推力的变化，据以分析判断刀具的磨损情况，合理使用泡沫剂，减少刀具在正常段的磨损，尽量减少换刀次数，不仅可降低开仓换刀的风险、缓解工期压力，还可节约施工成本。参考文献［１］陈建福．盾构机穿越海底复杂地层带压进仓孤石处理—技术探析［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（８）：６３６７．［２］竺维彬，鞠世健．复合地层中的盾构施工技术［Ｍ］．北京：中国科学技术出版社，２００６：８１．［３］廖鸿雁．复合地层盾构技术一广州地铁盾构工程的探索和实践［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２：７４．铁道建篱技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ—————－－卜一＋－一卜－卜一卜－＋一＋－＋－－４－－－＋一＋－＋一＋一＋一＋－－４－・［４］钟长平．广州地铁二／八号线拆解段盾构隧道工程施工技术研究［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１１：１６２．［５］王晖．广州地铁三号线北延段盾构隧道工程施工技术研究［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１２：８４．［６］顾连强．盾构施工中遇局部硬岩阻碍的施工处理措施—［Ｊ］．隧道建设，２００９（３）：３７３３７５．［７］邓彬，顾小芳．上软下硬地层盾构施工技术研究［Ｊ］．—现代隧道技术，２０１２（２）：５９６４．［８］张凤祥，朱合华，付德明．盾构隧道［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４：６２．［９］周文波．盾构法隧道施工技术及应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００４：７４．［１０］杨梅．全断面硬岩地层盾构掘进问题分析及解决措施—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（５）：５４５７．［１１］黄恒儒．盾构穿越花岗岩球状风化孤石群的施工关键—技术［Ｊ］．隧道建设，２０１５（８）：８３４８４０．［１２］李永刚．富水圆砾地层盾构下穿建筑物预注浆加固技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（７）：２ｌ一２４．２０１８（０２１１１５万方数据