无定向导线在盾构控制测量中的应用.doc
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无定向导线在水利隧洞盾构法施工测量中的应用
中国铁建十六局集团王绍锋
摘要:
以南水北调工程北京市配套南干渠工程盾构段的始发井联系测量、隧洞内控制测量为实例,采用无定向导线测量方法对盾构始发井联系测量、隧洞内控制点测量,通过与其他测量方法进行比较分析,得出了一些有益的结论仅供广大同行参考。
关键词:
无定向导线盾构施工联系测量洞内导线测量
ApplicationofNon-directionalWireinWaterConservancyTunnel
ShieldMethodConstructionMeasurement
WANGShao-feng
(ChinaRailway16thBureauGroupCo,Beijing100018,China)
Abstract:
ConnectionsurveyandtunnelinternalcontrolsurveyofstartingwellinBeijingsupportingsouthcanalprojectshieldsectionSouth-to-NorthwaterdiversionprojectareadoptedasexamplesNon-directionalwiremeasurementmethodisadoptedforconnectionsurveyandtunnelinternalcontrolsurveyofstaringwell.Somebeneficialconcluaionsareobtainedforpeersasreferencebycomparativeanalysiswithothersurveymethods.
Keywords:
non-directionalwire;shiedconstruction;connectionsurvey;wiremeasurementintunnel
南水北调工程“功在当代利在千秋”目前干线工程已经接近尾声,为了使南水北调来水得以充分、稳定、有效的利用,根据南水北调中线总干渠来水及工程布置,北京市进行了市内调蓄工程、输水工程、新建改建水厂等一系列市内配套工程的建设。
南干渠工程是北京市南水北调配套工程总体规划中的一项,是南水北调引水进京后北京市内主要配套工程之一。
南干渠工程位于北京市南部,全长27.26公里,其中下游段全部采用盾构法施工。
在进行水利盾构的施工测量时,主要控制好两个方面:
第一是通过始发竖井提供工作面进行施工控制测量,始发井联系测量(平面)的目的就是将地面控制网的坐标和方位按要求精度准确地传递给地下盾构施工控制导线(或施工导线),为施工提供控制依据;第二是是在盾构掘进过程中隧洞内控制点的布设与复核。
笔者根据南水北调配套北京市南干渠工程第十标段,应用无定向导线测量方法,对盾构施工过程中的联系测量、隧洞内导线控制测量进行经验介绍,并与其它方法进行分析比较,为今后的地下盾构隧洞施工建设提供一些参考经验。
一 本工程特点
南水北调配套北京市南干渠工程第十标段,起点里程14+369.040,终点里程18+574.040,全线长4205米,其中4条曲线,曲线总长度占全线高达38%的比例。
本段输水管线施工采用盾构法,其中主要包括输水隧洞工程,1座盾构始发兼接收井、5座排气阀井、1座排空井。
本工程施工测量的主要难点是,施工区间长、要7次穿越结构物、曲线所占比例高(如下图一)。
结合本工程的特点难点我们应用无定向导线测量方法对盾构施工进行控制测量,取得了良好的效果。
图一南干渠十标平面布置及控制点位置图
二无定向导线的特点及及计算方法
1、无定向导线的概念
无定向导线是没有方向检核的导线,即为从一条已知边出发而闭合到一个已知点上,但有时在导线的一端只有一个已知点,没有定向点,另一端也可能是一个点。
这种导线就不能用常规的计算方法来推算坐标,因为起算时没有定向点,所以称为无定向导线。
2、无定向导线的计算方法
A点和B点为已知的高级控制点,A-B的方位为角T,通过A、B坐标反算边长为L,Pi(i=1~n)A点和B点是无定向导线控制点,βi(i=1~n)为无定向导线中间点实际测量左角,Si(i=1~n+1)为实际测量边长。
(如下图二)为无定向单导线示意图。
图二无定向导线示意图
1)方法一:
计算时,先假定起始边A-P1的方位角为a,依观测值Si和βi,推导求出B的假定坐标,由A点的坐标和B点的假定坐标,计算得到闭合边A-B的假定边长和假定方位角L'和T'。
根据闭合边A-B的真、假边长和真、假定方位角,可以计算边长比R和方位角较差值△T',其中R=L/L',△T=T-T'。
然后按R及△T改正导线各边的边长和方位角,用改正后的方位角及边长计算各边的坐标增量,最后推算各点的坐标。
2)方法二:
依观测值Si和βi推导求出各导线边在A-P1方向的投影长度总和S,并按γ=arccos(S/L)计算连接角的近似值。
根据γ,Si和βi可以计算各导线点近似坐标。
可以组成闭合边方程式按照条件平差法进行平差,依照平差后的Si和βi计算精确的连接角值γ。
也可以根据已知点B相对于A的坐标增量,以及沿Pi测点路线求得的坐标增量和的闭合关系调整计算各测点的坐标,然后再计算精确的连接角值γ。
无论那种方法,都是依边长闭合作为无定向导线计算的唯一检验。
现在常用的平差软件大都具有无定向导线平差功能。
3、 无定向导线特点
单条无定向导线因相对多余观测数太少,尤其是缺少导线的横向控制,对角度观测缺少检核,无定向导线较之两端有起始方位角的导线点位误差会有所增大,且增大的主要为横向误差。
由于没有方向检核精度比附合导线要低,闭合到一个已知点上只有一个坐标检核条件,但比支导线精度要高。
三无定向导向在本工程中的应用
1、应用无定向导线进行联系测量
1)控制点概况
本工程进场时设计单位交给我施工单位6个D级GPS控制点,其中NG09、NG10点为南干渠第九标段控制点,NG11、NG12点为我标段范围内控制点,NG13、NG14为南干渠第十一标段控制点。
我标段首先对三组控制点进行复测,复测结果如下表:
GPS原始控制点实测结果
控制点号
反算高差
实测高差
差值
反算边长
实测边长
差值
NG09-NG10
1.257
1.25708
-0.00008
218.720
218.735
-0.015
NG11-NG12
0.230
0.23615
-0.00615
205.968
205.967
0.001
NG13-NG14
3.045
3.039695
0.00530
214.862
214.863
-0.001
考虑GPS控制点等级较低,我们采用徕卡ATX1230GG静态GNSS三台,仪器标称精度为平面精度:
3mm+0.5ppm;高程精度:
6+0.5ppm。
仪器检定结果:
48406静态测量精度Ms=±2.8mm;48407静态测量精度Ms=±2.5mm;48408静态测量精度Ms=±2.2mm。
测量设备均满足《全球定位系统(GPS)测量规范》D等要求。
测量过程按照《全球定位系统(GPS)测量规范》D等要求,采用点连式观测方法进行。
每三个点共同观测时间均不小于45分钟,有效观测卫星个数均大于5颗,卫星观测截止角大于15度。
采用徕卡LGO平差软件进行计算,坐标成果如下表:
南干渠十标平面控制加密点坐标表
点号
点类别
东坐标(Y)
北坐标(X)
正高
平面精度
高程精度
平面+高程精度
A01
加密点
499072.2408
290100.5135
49.5662
0.0012
0.0021
0.0024
A02
加密点
499353.4881
290096.0723
45.0655
0.0016
0.0030
0.0034
A03
加密点
499742.9389
290067.4716
42.9738
0.0025
0.0035
0.0043
A04
加密点
500031.8431
290046.3393
42.9511
0.0027
0.0034
0.0044
A05
加密点
500300.8135
290026.5880
46.7146
0.0027
0.0033
0.0043
A06
加密点
500510.2808
290011.2748
45.7975
0.0028
0.0032
0.0042
A07
加密点
500867.5033
289966.0860
41.3288
0.0028
0.0029
0.0040
A08
加密点
501084.9207
289869.2103
41.3352
0.0027
0.0032
0.0042
A10
加密点
501332.0237
289596.1968
41.5903
0.0024
0.0033
0.0041
A11
加密点
501396.8991
289408.2552
45.6403
0.0023
0.0032
0.0040
A12
加密点
501436.4868
289208.7528
46.0976
0.0021
0.0031
0.0038
A13
加密点
501488.5822
288863.0360
43.8739
0.0019
0.0030
0.0035
A14
加密点
501538.9305
288602.5743
45.1594
0.0018
0.0027
0.0032
A15
加密点
501601.4682
288293.6433
45.6036
0.0014
0.0021
0.0025
A16
加密点
501739.6222
288030.8728
39.3024
0.0021
0.0027
0.0034
A18
加密点
502385.5133
287852.4853
36.9563
0.0022
0.0034
0.0041
A19
加密点
502653.8823
287942.9749
38.0761
0.0023
0.0034
0.0041
A20
加密点
502952.5898
288032.9188
37.5975
0.0022
0.0032
0.0039
A21
加密点
503343.1306
288151.0241
38.2077
0.0022
0.0028
0.0035
NG09
控制点
496496.7760
290297.1350
45.0420
0.0059
0.0088
0.0106
NG10
控制点
496417.3400
290093.3500
43.7850
0.0060
0.0088
0.0107
NG11
控制点
501331.9460
289342.57
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- 无定 导线 盾构 控制 测量 中的 应用
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