深竖井逆向坐标传递投点测量方法与流程

本发明涉及深竖井坐标传递投点施工
技术领域：
，具体涉及深竖井逆向坐标传递投点测量方法。
背景技术：
：在隧道施工中，为了加快施工进度和通风，长大隧道特别是城市地铁隧道往往采用增加竖井的方法来增加施工掌子面以加快施工进度，为了保证相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐标、方向及高程，经由竖井传递到井下去，使井下控制网与地面上的控制网坐标系统统一。因此，竖井传递联系测量就成为施工的首要难题。目前竖井平面联系测量的方法目前主要是采用竖井由井口向下投点在井底埋设点位进行。其具体做法是在井筒内挂两根钢丝，钢丝的上端在地面上用小绞车拉着，下端钢丝悬挂重锤的几何定向测量方法，该方法由于受到竖井内受气流和滴水影响，使垂球线发生偏移和不停的摆动只能适用于竖井较浅、对贯通精度要求较低的竖井投点，并且竖井由井口向下投点在井底埋设点位不方便，因此，设计一种使用方便，且不易受到竖井内受气流和滴水影响的深竖井逆向坐标传递投点测量方法显得非常必要。技术实现要素：本发明是为了解决现有竖井平面联系测量方法存在的上述不足，提供一种深竖井逆向坐标传递投点测量方法，该测量方法便于在井底埋设点位，占用井洞时间短、精度高、操作简单、测量速度快、实用性强、易于埋桩、易于进行深竖井平面传递和高程传递测量，不易受到竖井内受气流和滴水影响。以上技术问题是通过下列技术方案解决的：深竖井逆向坐标传递投点测量方法，测量方法包括如下步骤：(1)进行投点前的仪器选择和仪器校验；(2)设置激光铅垂仪逆向传递投点；(3)全站仪竖井高程逆向传递处理。本测量方法采用向上投点的激光铅垂仪逆向投点法，解决了竖井由井口向下投点在井底埋设点位不方便的难题。该测量方法在井底埋设点位方便，占用井洞时间短、精度高、操作简单、测量速度快、实用性强、易于埋桩、易于进行深竖井平面传递和高程传递测量，不易受到竖井内受气流和滴水影响。作为优选，进行投点前的仪器选择和仪器校验过程包括：(1.1)选择精度1/200000的激光铅垂仪作为投点仪器和采用徕卡TS30测量机器人作为高程逆向传递装置，并对激光铅垂仪进行检校；(1.2)将激光铅垂仪照准部在不同的方位上进行对径测量，消除激光铅垂仪的水准轴与仪器旋转轴、视准轴与旋转轴安装误差的影响；(1.3)在检校平台上或找一高程建筑物，先对激光铅垂仪进行对中整平，然后转动激光铅垂仪，查看激光铅垂仪圆水准器和管状水准器是否居中，使水准轴平行或垂直于激光铅垂仪的旋转轴，然后将水准仪照准部分别对准仪器度盘0°、90°、180°、270°四个度盘方位并转动激光铅垂仪照准部，通过目镜观测分划板十字丝的中心，看读取的4个点位中心是否重合，假如，激光铅垂仪的分划板十字丝的中心与校验仪十字丝中心重合，说明激光铅垂仪的视准轴是垂直的，说明仪器精度满足要求，不需要调校；否则，打开目镜保护盖，调校十字丝，直至激光铅垂仪的十字丝中心始终指向同一个点。作为优选，设置激光铅垂仪逆向传递投点包括如下步骤：(2.1)竖井井底控制点埋设；(2.2)竖井井口操作台架搭设；(2.3)激光铅垂仪逆向投点；(2.4)井口逆向投点同地面控制点联系测量。作为优选，竖井井底控制点埋设过程是：在竖井井底合适的位置埋设3个控制点，并且控制点的点位埋设深度要低于竖井仰拱底面约10cm；3个控制点相互之间的距离根据竖井的宽度尺寸尽要可能的最大，以提高全站仪引测时的纵横向精度；在埋设点位时应注意避开遮挡物。作为优选，竖井井口操作台架搭设过程是：将激光铅垂仪架设在井底控制点上，打开激光便于地面竖井口上的工人找寻在何处位置搭设操作平台的位置，要在操作平台激光束通过的位置预留150mm×150mm且与井底控制点铅垂相对应的预留孔，保证在激光束垂直向上照射时能穿过预留孔；若竖井周围设置有围壁，则让操作平台远远高于围壁。作为优选，激光铅垂仪逆向投点设置过程是：(2.3.1)安置激光铅垂仪器：在井底设置三个控制点D0、D1和D2，然后在D0、D1、D2这三个控制点上分别架设激光铅垂仪，并将激光铅垂仪对中整平；(2.3.2)在预留口安放接收靶：在井口龙门吊横梁操作平台上的D0′、D1′、D2′这三个控制点150mm×150mm的预留孔上分别放置200mm×200mm的透明玻璃作为接收靶；(2.3.3)対径投点：打开激光铅垂仪激光电源，会有一束激光从望远物镜中射出，投射到井口顶部龙门吊横梁上150mm×150mm预留孔的接收靶上，采用対径读数法，操作仪器分别在0度、90度、180度和270度这四个盘位投点定位，操作平台上的测量人员用记号笔在玻璃接收板上分别确定4个激光斑点位置；4个方向所投的点位在玻璃接收板上构成近似于正方形，并且要求正方形的边长在5mm以内；(2.3.4)対径交会刻点：将0度点和180度点以及90度点和270度点交叉连接，其交点即为该井底的铅垂控制点；(2.3.5)形成三角形闭合环：激光铅垂仪在井上及井下投下D0′和D0、D1′和D1、D2′和D2，并且D0′和D0在空间上为2个点，但投影到同一平面时就成为1个点；同理，D1′与D1投影到同一平面时也成为1个点，D2′与D2投影到同一平面时也成为1个点；井上导线通过投点连成一个三角形闭合环，井下导线通过投点也连成一个三角形闭合环；(2.3.6)另外2个D0、D2控制点采用同样的方法向上传递投点；(2.3.7)闭合环检测：逆向投到井口顶部操作平台上的D0′、D1′、D2′三个控制点组成三角形，采用全站仪TS30检查相互之间的角度和距离关系，印证所投控制点的内符合精度；(2.3.8)多次重复(2.3.1)～(2.3.7)步骤，取其所投点位均值。作为优选，井口逆向投点同地面控制点联系测量过程是：将井底逆向传递到操作平台上的控制点D0′、D1′、D2′利用全站仪同井口附近的WH1和WH2控制点按照全站仪洞内二等导线的测量方法进行联测，全站仪不少于6个测回。作为优选，全站仪竖井高程逆向传递处理过程是：(3.1)基点引测：采用检定合格的电子水准仪将地面高程按照二等水准测量的方法和精度引测至井口操作平台上D0′、D1′、D2′三个控制点上；(3.2)仪器常数设置：测量前，先将全站仪放置在竖井内适应境内环境约20分钟，并将全站仪自动搜索水平范围加大180度，垂直搜索范围减小到3度；(3.3)高程逆向导入：利用测量机器人自动搜索、自动照准、自动测量、自动记录等功能，在竖井井口与井底控制点的铅垂线上方放置1个球形棱镜，将全站仪对中整平架设在井底D0控制点上，并量取仪器高度记录在高程逆向投点专用记录表格中；测量前输入棱镜常数；卸掉全站仪提把，人工将全站仪大致瞄向井口上方的天顶球棱镜，这是只需要看全站仪显示屏的天顶角显示为0度即可，开启全站仪自动搜索、自动照准、自动测量功能，全站仪自动搜索并且自动照准到井口天顶方向上的球棱镜开始测量，此时，全站仪显示屏所显示的距离加上仪器高度即为竖井高程；(3.4)D1和D2两个井底控制点的高程逆向传递方法同D0高程传递的方法一样；(3.5)高程导入精度检测：待井底D0、D1和D2高程全部导入完毕后，在井底用全站仪三角高程或水平仪检测闭合环是否满足三等水准测量精度要求；如果精度超限，则找出原因并返回(3.2)步重复补测；(3.6)经测试，全站仪不需要额外的购买安装弯管目镜就可自动照准天顶方向的棱镜。以上技术问题是通过下列技术方案解决的：本发明能够达到如下效果：本发明的测量方法采用向上投点的激光铅垂仪逆向投点法，解决了竖井由井口向下投点在井底埋设点位不方便的难题。该测量方法在井底埋设点位方便，占用井洞时间短、精度高、操作简单、测量速度快、实用性强、易于埋桩、易于进行深竖井平面传递和高程传递测量，不易受到竖井内受气流和滴水影响。附图说明图1是本发明实施例的一种激光铅垂仪逆向投点示意图。图2是发明本实施例的一种深竖井逆向坐标传递投点施工测量方法流程示意图。图3是本发明实施例激光铅垂仪的激光通过通光管的一种使用状态示意图。图4是本发明实施例的一种电路原理连接结构示意框图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。实施例，深竖井逆向坐标传递投点测量方法，参见图1、图2所示，测量方法包括如下步骤：(1)进行投点前的仪器选择和仪器校验；(2)设置激光铅垂仪逆向传递投点；(3)全站仪竖井高程逆向传递处理。进行投点前的仪器选择和仪器校验过程包括：(1.1)选择精度1/200000的激光铅垂仪作为投点仪器和采用徕卡TS30测量机器人作为高程逆向传递装置，并对激光铅垂仪进行检校；(1.2)将激光铅垂仪照准部在不同的方位上进行对径测量，消除激光铅垂仪的水准轴与仪器旋转轴、视准轴与旋转轴安装误差的影响；(1.3)在检校平台上或找一高程建筑物，先对激光铅垂仪进行对中整平，然后转动激光铅垂仪，查看激光铅垂仪圆水准器和管状水准器是否居中，使水准轴平行或垂直于激光铅垂仪的旋转轴，然后将水准仪照准部分别对准仪器度盘0°、90°、180°、270°四个度盘方位并转动激光铅垂仪照准部，通过目镜观测分划板十字丝的中心，看读取的4个点位中心是否重合，假如，激光铅垂仪的分划板十字丝的中心与校验仪十字丝中心重合，说明激光铅垂仪的视准轴是垂直的，说明仪器精度满足要求，不需要调校；否则，打开目镜保护盖，调校十字丝，直至激光铅垂仪的十字丝中心始终指向同一个点。设置激光铅垂仪逆向传递投点包括如下步骤：(2.1)竖井井底控制点埋设；(2.2)竖井井口操作台架搭设；(2.3)激光铅垂仪逆向投点；(2.4)井口逆向投点同地面控制点联系测量。竖井井底控制点埋设过程是：在竖井井底合适的位置埋设3个控制点，并且控制点的点位埋设深度要低于竖井仰拱底面约10cm；3个控制点相互之间的距离根据竖井的宽度尺寸尽要可能的最大，以提高全站仪引测时的纵横向精度；在埋设点位时应注意避开遮挡物。竖井井口操作台架搭设过程是：将激光铅垂仪架设在井底控制点上，打开激光便于地面竖井口上的工人找寻在何处位置搭设操作平台的位置，要在操作平台激光束通过的位置预留150mm×150mm且与井底控制点铅垂相对应的预留孔，保证在激光束垂直向上照射时能穿过预留孔；若竖井周围设置有围壁，则让操作平台远远高于围壁。激光铅垂仪逆向投点设置过程是：(2.3.1)安置激光铅垂仪器：在井底设置三个控制点D0、D1和D2，然后在D0、D1、D2这三个控制点上分别架设激光铅垂仪，并将激光铅垂仪对中整平；(2.3.2)在预留口安放接收靶：在井口龙门吊横梁操作平台上的D0′、D1′、D2′这三个控制点150mm×150mm的预留孔上分别放置200mm×200mm的透明玻璃作为接收靶；(2.3.3)対径投点：打开激光铅垂仪激光电源，会有一束激光从望远物镜中射出，投射到井口顶部龙门吊横梁上150mm×150mm预留孔的接收靶上，采用対径读数法，操作仪器分别在0度、90度、180度和270度这四个盘位投点定位，操作平台上的测量人员用记号笔在玻璃接收板上分别确定4个激光斑点位置；4个方向所投的点位在玻璃接收板上构成近似于正方形，并且要求正方形的边长在5mm以内；(2.3.4)対径交会刻点：将0度点和180度点以及90度点和270度点交叉连接，其交点即为该井底的铅垂控制点；(2.3.5)形成三角形闭合环：激光铅垂仪在井上及井下投下D0′和D0、D1′和D1、D2′和D2，并且D0′和D0在空间上为2个点，但投影到同一平面时就成为1个点；同理，D1′与D1投影到同一平面时也成为1个点，D2′与D2投影到同一平面时也成为1个点；井上导线通过投点连成一个三角形闭合环，井下导线通过投点也连成一个三角形闭合环；(2.3.6)另外2个D0、D2控制点采用同样的方法向上传递投点；(2.3.7)闭合环检测：逆向投到井口顶部操作平台上的D0′、D1′、D2′三个控制点组成三角形，采用全站仪TS30检查相互之间的角度和距离关系，印证所投控制点的内符合精度；(2.3.8)多次重复(2.3.1)～(2.3.7)步骤，取其所投点位均值。井口逆向投点同地面控制点联系测量过程是：将井底逆向传递到操作平台上的控制点D0′、D1′、D2′利用全站仪同井口附近的WH1和WH2控制点按照全站仪洞内二等导线的测量方法进行联测，全站仪不少于6个测回。全站仪竖井高程逆向传递处理过程是：(3.1)基点引测：采用检定合格的电子水准仪将地面高程按照二等水准测量的方法和精度引测至井口操作平台上D0′、D1′、D2′三个控制点上；(3.2)仪器常数设置：测量前，先将全站仪放置在竖井内适应境内环境约20分钟，并将全站仪自动搜索水平范围加大180度，垂直搜索范围减小到3度；(3.3)高程逆向导入：利用测量机器人自动搜索、自动照准、自动测量、自动记录等功能，在竖井井口与井底控制点的铅垂线上方放置1个球形棱镜，将全站仪对中整平架设在井底D0控制点上，并量取仪器高度记录在高程逆向投点专用记录表格中；测量前输入棱镜常数；卸掉全站仪提把，人工将全站仪大致瞄向井口上方的天顶球棱镜，这是只需要看全站仪显示屏的天顶角显示为0度即可，开启全站仪自动搜索、自动照准、自动测量功能，全站仪自动搜索并且自动照准到井口天顶方向上的球棱镜开始测量，此时，全站仪显示屏所显示的距离加上仪器高度即为竖井高程；(3.4)D1和D2两个井底控制点的高程逆向传递方法同D0高程传递的方法一样；(3.5)高程导入精度检测：待井底D0、D1和D2高程全部导入完毕后，在井底用全站仪三角高程或水平仪检测闭合环是否满足三等水准测量精度要求；如果精度超限，则找出原因并返回(3.2)步重复补测；(3.6)经测试，全站仪不需要额外的购买安装弯管目镜就可自动照准天顶方向的棱镜。本实施例的仪器选择包括1台用于导线测量的高精度智能全站仪、1台用于向上投点的光学天顶仪、1套用于向下投点的激光铅垂仪、4个用于导线测距测角用的棱镜、1个用于高程导入使用的迷你微型棱镜、4个用于安置棱镜的对中基座、5个用于安置仪器的脚架和2把用于高程导入比较测试使用的钢卷尺。图1中的D3、D4、D5、D6和D7均为井下控制网坐标系统上控制点，d1、d2、d3、d4、d5和d6均为为井下控制网控制点之间的连线。参见图3所示。在竖井井底埋设控制点处的竖井仰拱底面上设有仰拱竖直孔，在仰拱竖直孔内设有设有支架S1，在支架上设有上下均有开口的球面凹槽S4，在球面凹槽内万向转动设有滚球S3，激光铅垂仪S2固定在球面凹槽上开口端的滚球上，在球面凹槽下开口端的滚球上竖直向下固定设有吊杆S5，在吊杆下端固定设有重力球S6，并且激光铅垂仪的激光中心线、万向滚球的球心和重力球的球心都落在吊杆的轴心线的延长线上。参见图4所示。在操作平台上设有微控制器S12和与微控制器连接的语音提示S11器，在操作平台上的预留孔S9内竖直设有能让激光铅垂仪的激光S7通过的通光管S8，在通光管的内管壁上设有与微控制器连接的光电传感器S10。当竖井的井口出现倾斜时，激光铅垂仪的激光就会照射到光电传感器上，微控制器接收到光电传感器传来的光电信号后，微控制器立即给语音提示器指令，让语音提示器发出语音提示，用户易于知道井口是否发生倾斜。一，激光铅垂仪逆向投点同激光铅垂仪正向下投点比较测试为验证激光铅垂仪逆向投点的精度满足要求，本测量方法按照传统方法由井口操作平台向下投点。为减少因激光铅垂仪精度带来的影响，采用精度为1/200000大连拉特生产的EN-20激光铅垂仪和威特公司生产的精度为1/200000的ZL天顶仪同精度比较测试。2014年3月8日在宝兰客运专线2号竖井进行比较测试。2号竖井井深56.78m，井底仰拱高程1064.000m，井口龙门吊横梁高程1129.85m。分别将天底仪和天顶仪两台不同工作方法的仪器架设在井底和井口上方的走行龙门吊上。在井口上方龙门吊横梁上架设天底仪，龙门吊横梁距离地面约9m；此时，激光铅垂仪距离井底控制点的高度66m，通过现场实际测量投点得到EN-20天底仪和ZL天顶仪结果一致，所投3个控制点D0、D1和D2的点位误差全部在1mm以内，完全满足竖井投点所需要的贯通精度要求，说明采用ZL天顶仪逆向投点方法可行、精度可靠、操作简单实用。比较测试结果详细见表1。表1ZL天顶仪逆向投点同EN-20天底仪竖向投点比较测试结果表二、全站仪竖井高程逆向传递同垂尺导入法比较测试传统垂尺导入法：采用在竖井内悬吊100m钢尺的方法进行高程传递测量。井上和井下各安置水准仪分别读取井口水准基点A塔尺a1和井底D0上的B塔尺b2；然后将鉴定好的100m钢卷尺悬吊在井内；并应在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤。待钢卷尺稳定时井上和井下水准仪通过对讲机同时读数a2和b2；每次应独立观测三测回，每测回要变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3.0mm，三测回测定的高差进行温度、尺长和自重张力改正，测量得出的三次钢尺读书取平均值。井底D0点的高程HD0＝HA+(a1-b1)+(a2-b2)。D1和D2钢卷尺导入法同D0一样，待D0、D1、D2全部导入以后用井底水准仪测量闭合环，检查导入的精度。全站仪高程逆向导入法同步骤(3)。经测试，采用全站仪高程竖井逆向导入D0、D1、D2三点所得高程同传统的垂尺导入法结果一致。详细比测结果见表2。表2全站仪逆向高程导入法同垂尺导入法比较测试结果导入法D0(m)D1(m)D2精度要求全站仪逆向导入法1063.86221063.81511063.9858±3.1垂尺导入法1063.86131063.81431063.9871±3.1差值(mm)+0.9+0.8-1.3±3.1结论满足精度要求满足精度要求满足精度要求满足精度要求上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。当前第1页1 2 3