CN114111735B - 用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其步骤：1)隧道内布设闭合导线点位，点位均设置强制对中装置，每4点构成一组闭合网形；2)利用传递至地下隧道工作井内的测量控制点位作为起算数据，并与隧道内布设的点位构成第一组闭合导线；3)外业观测结束，内业数据处理采用数据平差软件进行处理，形成数据成果及精度评定报告；4)隧道内每次向前增加两点时，新增两点与上一组网形中的中间两点形成新的一组闭合网形。本发明通过在隧道内某一区域内将误差进行有效控制，从而有效控制测量误差的累计，闭合网形组间形成的检核点和检核边构成有效的检核条件，能大幅度有效提高隧道内控制测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构隧道内控制测量技术领域，具体是一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法。
背景技术
随着测绘技术及测绘装备的快速发展，人们对盾构法隧道施工精度要求不断提高，由其在部分用于科学实验的隧道项目中，对施工测量精度要求极高。因而如何精确控制隧道开挖方向，确保盾构掘进机高精度贯通且使成型隧道轴线偏差同时满足高精度要求。
盾构法隧道施工测量，主要分为地面平面测量、地面高程测量、井上井下联系测量、地下控制测量。高程测量无论时地面高程测量、还是井上井下高程联系测量，以及地下高程控制测量。高程控制测量可以利用高精度电子水准仪进行二等水准高程传递测量，能够满足设计及规范要求。相对高程控制测量，平面控制测量难度要大的多。在平面控制测量中，地面平面控制测量随着GNSS的普及，以及观测环境相对较好，完全能够满足高精度的要求；井上井下平面联系测量，现阶段的传统测量方法也能够满足相关要求；而地下隧道内的控制测量成为了隧道高精度控制的关键环节。
地下隧道内的控制测量，是随着盾构掘进机不断向前顶进，逐步形成的一个过程。随着地下隧道不断的延伸，测量累计误差随着导线不断的延长而不断的增大。由于隧道没有贯通之前，沿成型隧道向前布设的导线没有高精度的检核条件，测量累计误差难以得到良好的控制，无法满足高精度的要求。
发明内容
本发明为有效解决上述盾构隧道内控制测量累计误差的问题，提供一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量的方法，该方法具有高精度、高稳定性、高可靠性等特点。通过盾构隧道内布设多组闭合导线，在一组闭合网形内将误差进行有效控制，大大的削弱测量误差的累计，从而有效的提高隧道内导线点的精度，确保高精度的要求。对提高工程质量具有积极的意义。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，包括如下步骤：
1)隧道内布设闭合导线点位，点位均设置强制对中装置，每4点构成一组类平行四边形闭合网形,且点位间相对关系接***行四边形；隧道内埋设的点位距离成型隧道管壁距离大于0.5m；
2)利用传递至地下隧道工作井内的测量控制点位作为起算数据，并与隧道内布设的点位构成第一组闭合导线；全站仪架设于一个井下控制点位上作为测站点，另一个井下控制点作为后视方向，前视依次瞄准第1个未知点位、第2个未知点位、第3个未知点位、以及后视方向的点位，完成上半测回的角度、距离观测；全站仪完成倒镜，依次瞄准后视方向的点位、第3个未知点位、第2个未知点位、以及第1个未知点位，完成下半测回的角度、距离的观测，上、下两个半测回形成一个测回的观测数据，完成一组闭合网形的观测；
3)外业观测结束，内业数据处理采用数据平差软件，进行严密平差处理，形成数据成果及精度评定报告；
4)隧道内每次向前增加两点时，新增两点与上一组网形中的中间两点形成新的一组闭合网形；新的一组闭合网形点位间相对位置关系要求与步骤1)相同，新的一组闭合网形观测方法与步骤2)相同；起算点位利用上一组网形中的点位，但必须使用与隧道前进方向一致的点位；相邻的两组闭合网形，在空间关系上形成具有两个公共点和两条公共边的结构，两个公共点位中，其中一个点位为起算点，另一个为检核点；两条公共边中，其中一条边为起算边，另一条为检核边；检核点和检核边用于对两组网形的精度进行评定。
进一步，步骤1)中每4个点位形成的一组闭合网形,网形短边长度取与隧道内径成13:1～20:1的关系，长边长度取与隧道内径成25:1～41:1的关系，短边与长边边长之比≥1:2。
进一步，步骤2)中每个测站观测时，需对与其相邻的所有方向进行角度、距离的观测，并在观测形式上形成全圆周，测回数根据选用的全站仪等级决定，但每测站测回数应大于4个测回。
进一步，步骤3)中内业数据处理采用软件进行严密平差，在整条隧道内中的小区域范围有效控制测量误差，削弱误差的累计。
进一步，步骤4)中闭合网形组与组之间，由于检核点和检核边通过两组闭合网形分别处理的成果间较差，需要对相邻闭合网形进行精度评定。
本发明的有益效果是：
由以上技术方案可知，本发明的一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，通过在隧道内某一区域内将误差进行有效控制，从而有效控制测量误差的累计，闭合网形组间形成的检核点和检核边构成有效的检核条件，大幅度有效提高隧道内控制测量的精度，对提高工程质量具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法第一组闭合网形测量的示意图；
图2为本发明的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法闭合网形组与组间测量的示意图；
图3为本发明的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的实施方法作进一步详细说明，但不应理解为本发明上述内容仅限于以下实施案例，对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
如图1、图2、图3所示，本发明的一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，具体包括如下步骤：
1)利用传递至地下隧道工作井内的测量控制点A点、B点作为起算点位，各点位均设置强制归中；
2)隧道内布设地下控制测量点位，分别为1号点、2号点、3号点，各点位均设置为强制归中，各点位距离成型管壁距离大于0.5m，A点、1号点、2号点、3号点四个点位相对位置关系接***行四边行，且A点至3号点边长与1号点至2号点边长尽可能接近，A点至1号点边长与2号点至3号点边长尽可能接近，且A点至1号点(2号点至3号点)边长与1号点至2号点(A点至3号点)边长之比不宜小于1:2；由A点、1号点、2号点、3号点四个点位组成第一组闭合导线网形；
3)在A点上架设全站仪，瞄准B点作为后视方向，前视依次瞄准1号点、2号点、3号点、B点，完成一测回中的上半测回的角度、距离的观测；全站仪完成倒镜，依次瞄准B点、3号点、2号点、1号点完成一测回中的下半测回的角度、距离的观测，上、下两个半测回形成一个测回的观测数据；完成第一站的数据采集，全站仪搬站至1号点，在1号点上架设全站仪，瞄准A点作为后视方向，前视依次瞄准2号点、3号点、A点，完成一测回中的上半测回的角度、距离的观测；全站仪完成倒镜，依次瞄准A点、3号点、2号点完成一测回中的下半测回的角度、距离的观测，上、下两个半测回形成一个测回的观测数据；以此类推，直至所有点位上均完成数据采集；完成一组闭合网形的观测；
4)随着盾构掘进机向前不断开挖，隧道内点位不断增加，当隧道内完成4号点、5号点布设完成后，3号点、2号点、4号点、5号点四个点位构成新的一组闭合导线网形，外业观测方法同步骤3)，内业数据处理方式同步骤6)；
5)相邻两组闭合网形间，在空间关系上形成具有两个公共点和两条公共边的结构，两个公共点位中，其中一个点位为起算点，另一个为检核点；两条公共边中，其中一条边为起算边，另一条为检核边；检核点和检核边用于对两组网形的精度进行评定。在步骤3)和步骤5)中分别形成两组相邻的闭合网形中，2号点和3号点为两个公共点位，3号点为步骤5)中形成的闭合网形的起算点，2号点为两组闭合网形间的检核点；A点至3号点的边和3号点至2号点的边为两条公共边，A点至3号点的边为步骤5)中形成的闭合网形的起算边(相邻网形的起算边必须选取与隧道前进方向一致的边，如A点和3号点的边，或1号点和2号点的边)，3号点至2号点的边为检核边；
6)外业数据采集完成后，进行内业数据处理，内业数据处理采用数据平差软件进行，采用严密平差方式处理，形成数据成果及精度评定报告。
进一步，步骤3)和步骤4)中，观测指标、相关技术指标及相关设备的选用可参照GB/T 50308-2017《城市轨道交通工程测量规范》要求；各点上每一测回角度数据经数据预处理后，应满足等于360°的要求，如步骤3)中，全站仪架设A点上时一测回角度数据预处理后，应该满足：
∠B点-A点-1号点+∠1号点-A点-2号点+∠2号点-A点-3号点+∠3号点-A点-B点＝360°
进一步，步骤5)中，两组相邻闭合网形中检核点和公共边分别为2号点和边3号点-2号点，2号点在第一组网形A点-1号点-2号点-3号点中经过数据严密平差处理后，坐标成果为(X2、Y2)；2号点在第二组网形3号点-2号点-4号点-5号点中经过数据严密平差处理后，坐标成果为(X2’、Y2’)；检核边3号点-2号点在第一组网形A点-1号点-2号点-3号点中经过数据严密平差处理后，获取的坐标方位角为f1；在第二组网形3号点-2号点-4号点-5号点中经过数据严密平差处理后，获取的坐标方位角为f1’；检核点和公共边对两组闭合网形的精度评定方法如下：
fβ＝f2-f1
式中Δ为公共点的点位坐标差，f为公共边的坐标方位角差；Δd及fβ的值越小证明观测误差越小，其点位及方位精度越高。
进一步，步骤6)内业数据处理后，形成数据成果及精度评定报告内容主要包括：闭合网形闭合差、导线全长相对闭合差，各相邻点位中误差等，通过以上内容检验是否满足相关规范或设计要求；相关技术指标可参照GB/T50308-2017《城市轨道交通工程测量规范》。
Claims (5)
1.一种用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其特征在于,包括如下步骤：
1)隧道内布设闭合导线点位，点位均设置强制对中装置，每4点构成一组类平行四边形闭合网形,且点位间相对关系接***行四边形；隧道内埋设的点位距离成型隧道管壁距离大于0.5m；
2)利用传递至地下隧道工作井内的测量控制点位作为起算数据，并与隧道内布设的点位构成第一组闭合导线；全站仪架设于一个井下控制点位上作为测站点，另一个井下控制点作为后视方向，前视依次瞄准第1个未知点位、第2个未知点位、第3个未知点位、以及后视方向的点位，完成上半测回的角度、距离观测；全站仪完成倒镜，依次瞄准后视方向的点位、第3个未知点位、第2个未知点位、以及第1个未知点位，完成下半测回的角度、距离的观测，上、下两个半测回形成一个测回的观测数据，完成一组闭合网形的观测；
3)外业观测结束，内业数据处理采用数据平差软件，进行严密平差处理，形成数据成果及精度评定报告；
4)隧道内每次向前增加两点时，新增两点与上一组网形中的中间两点形成新的一组闭合网形；新的一组闭合网形点位间相对位置关系要求与步骤1)相同，新的一组闭合网形观测方法与步骤2)相同；起算点位利用上一组网形中的点位，但必须使用与隧道前进方向一致的点位；相邻的两组闭合网形，在空间关系上形成具有两个公共点和两条公共边的结构，两个公共点位中，其中一个点位为起算点，另一个为检核点；两条公共边中，其中一条边为起算边，另一条为检核边；检核点和检核边用于对两组网形的精度进行评定。
2.根据权利要求1所述的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其特征在于：步骤1)中每4个点位形成的一组闭合网形,网形短边长度取与隧道内径成13:1～20:1的关系，长边长度取与隧道内径成25:1～41:1的关系，短边与长边边长之比≥1:2。
3.根据权利要求1所述的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其特征在于：步骤2)中每个测站观测时，需对与其相邻的所有方向进行角度、距离的观测，并在观测形式上形成全圆周，测回数根据选用的全站仪等级决定，但每测站测回数应大于4个测回。
4.根据权利要求1所述的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其特征在于：步骤3)中内业数据处理采用软件进行严密平差，在整条隧道内中的小区域范围有效控制测量误差，削弱误差的累计。
5.根据权利要求1所述的用于科学实验盾构隧道内高精度控制测量方法，其特征在于：步骤4)中闭合网形组与组之间，由于检核点和检核边通过两组闭合网形分别处理的成果间较差，需要对相邻闭合网形进行精度评定。
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