CN103115607A - 利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法 - Google Patents
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Abstract
利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法，包括在地铁竖井口处悬挂两根直径小于0.5毫米的钢丝，并将钢丝的末端悬挂重锤浸没于阻尼液中，还包括以下步骤：A、在地铁竖井的井上和井下的近井点处分别架设全站仪；在钢丝的井上部分和井下部分粘贴反射片，并使反射片位于所述全站仪的水平测量方向所在的直线上；B、调整全站仪相对于两钢丝的反射片所在直线的偏移距离；C、调整全站仪，待钢丝处于静止状态后通过全站仪分别读取井上部分和井下部分处的两根钢丝的水平距离；D、确认观测数据并得到两根钢丝的间距。本发明方法有效降低了作业过程中对钢丝的悬垂标准，省时省力，但其精确度却高于规范标准的5倍左右，保证了联系测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及地铁竖井联系测量中联系三角形法（或双联系三角形法）定向测量中钢丝间距测量。尤其是一种利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法。
背景技术
地铁区间施工多利用施工竖井进行，而把地面平面坐标系统通过竖井传递到井下施工隧道的过程叫平面联系测量，平面联系测量联系最传统的方法是联系三角形定向测量。主要技术方法是在一个竖井中悬挂两根钢丝，在地面近井点A与钢丝组成三角形，并测定近井点A与钢丝的距离和角度，从而算得两根钢丝的坐标以及他们之间的方位角。在井下，同样井下近井点A1也与钢丝构成三角形，并测定井下近井点A1与钢丝的距离和角度，由于钢丝处在自由悬垂状态，可以认为钢丝的坐标和方位角与地面一致，通过计算便可获得地下导线起算点的坐标和方位角，这样就把地上与地下导线联系起来了，如图1所示。
在联系三角形定向测量作业过程中要保证两根钢丝同时自由悬垂，不能发生转动或摆动，更不能刮蹭井壁，且钢丝末端悬挂的重锤不能接触承装阻尼液的桶壁，这就要求两根钢丝在井上和井下测得的距离基本一致，《城市轨道交通测量规范》（GB50308-2008）要求井上、井下测得的钢丝间距较差要小于2mm。
传统测量钢丝间距的方法是采用经过检验率定的钢尺101施以检验时的标称拉力成水平状态，并同时读取两根钢丝在钢尺101上的刻度，两个刻度相减即得到钢丝间得距离。具体测量形式见图2所示。由于不能保证钢尺101的完全水平、不能保证标称拉力、不能保证钢丝读取刻度的同步性、不能保证钢丝完全垂直钢尺投影，造成测得钢丝间距精度较低（最高能达到毫米级），有时甚至操作不当碰动钢丝造成测量失败，难免重来，造成测量劳动量增加，取得事倍功半的结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简单，且测量精度高的利用全站仪对地铁竖井施工中钢丝间距的测量方法。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法，包括在地铁竖井口处悬挂两根直径小于0.5毫米的钢丝，并将钢丝的末端悬挂重锤浸没于阻尼液中，还包括以下步骤：
A、在地铁竖井的井上和井下的近井点处分别架设全站仪；在钢丝的井上部分和井下部分粘贴反射片，并使所述反射片位于所述全站仪的水平测量方向所在的直线上；
B、调整全站仪相对于所述两钢丝的反射片所在直线的偏移距离，所述偏移距离为全站仪所在点与两根钢丝上的反射片间所在直线间的垂直距离；
C、将井上和井下全站仪的测距模式调至反射片模式，并将距离模式调整为水平距离，待钢丝处于静止状态后通过全站仪分别读取井上部分和井下部分处的两根钢丝的水平距离；
D、确认观测数据后，调整全站仪及反射片的位置，并重复a-c步骤，读取多组测量数据；
对于已经确认的测量数据，由下式得到两根钢丝的间距d＇：
d＇﹦a*cosθ2-b*cosθ1
其中， a和b分别为在近井点上通过全站仪测得的两根钢丝分别与近井点处的水平距离，θ1和θ2 分别是全站仪的偏移距离在反射片所在点处所形成的偏移角度。
步骤B中所述偏移距离小于等于3厘米。
所述偏移距离引起的偏移角度小于等于20′。
本发明的有益效果在于：本发明利用在地铁施工竖井的井上和井下近井点处架设全站仪，并利用全站仪测量近井点与两个钢丝的水平距离，通过它们的水平距离差间接得到两钢丝的间距。这种方法有效降低了作业过程中的劳动强度和技术要求，省时省力，但其成果精确度却高于规范标准的5倍左右，保证了联系测量的精度。
附图说明
图1 为现有的联系三角形定向测量方法的基本原理示意图。
图2为现有的钢尺钢丝间距的示意图。
图3为本发明在无偏移距离状态下的示意图。
图4为本发明在有偏移距离状态下的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行说明：
如图3-4所示，利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法，包括在地铁竖井口处悬挂两根直径小于0.5毫米的钢丝，并将钢丝的末端悬挂重锤浸没于阻尼液中，还包括以下步骤：
A、在地铁竖井的井上和井下的近井点处分别架设全站仪；在钢丝的井上部分和井下部分粘贴反射片，并使所述反射片位于所述全站仪的水平测量方向所在的直线上；
B、调整全站仪相对于所述两钢丝的反射片所在直线的偏移距离，其中偏移距离为全站仪所在点与两根钢丝上的反射片间所在直线间的垂直距离。在实际操作过程中，全站仪架设中心偏离反射片所在直线的偏移距离优选控制在3厘米以内，而由偏移距离引起的偏移角度小于等于20′；
C、将井上和井下全站仪的测距模式调至反射片模式，并将距离模式调整为水平距离，待钢丝处于静止状态后通过全站仪分别读取井上部分和井下部分处的两根钢丝的水平距离；
D、确认观测数据后，调整全站仪及反射片的位置，并重复a-c步骤，读取多组测量数据；
对于步骤D获得的测量数据，由直角三角形的边角关系原理，经下式得到两根钢丝的间距d＇：
d＇﹦a*cosθ2-b*cosθ1
其中， a和b分别为在近井点上通过全站仪测得的两根钢丝分别与近井点处的水平距离，θ1和θ2 分别是全站仪的偏移距离在反射片所在点处所形成的偏移角度，即θ1和θ2小于等于20′。
本发明的精度可靠性分析：
如图4所示，在近井点上用全站仪水平距离模式测得钢丝1和钢丝2上反射片的水平距离为a和b，则在钢丝的间距为d＇，则有：
d＇﹦a*cosθ2-b*cosθ1 (式1-1)
由于由偏移距l引起的偏移角度θ1和θ2最大值为20′，我们取极限值
θ1=θ2=20′，可得
d＇﹦（a-b）*cos20′=0.999983（a-b） (式1-2)
令d=a-b，则直接测得的距离差与由(式1-2)得到的钢丝间距之差Δ，有：
Δ=d-d＇ (式1-3)
由（式1-2）和（式1-3）可得
Δ=0.000017（a-b） (式1-4)
一般说来，a-b数值受井口限制，最大为10米，则Δ=0.00017m=0.17mm，远低于规范规定限差2mm的要求，可见方法精度可靠。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法，包括在地铁竖井口处悬挂两根直径小于0.5毫米的钢丝，并将钢丝的末端悬挂重锤浸没于阻尼液中，其特征在于，还包括以下步骤：
A、在地铁竖井的井上和井下的近井点处分别架设全站仪；在钢丝的井上部分和井下部分粘贴反射片，并使所述反射片位于所述全站仪的水平测量方向所在的直线上；
B、调整全站仪相对于所述两钢丝的反射片所在直线的偏移距离，所述偏移距离为全站仪所在点与两根钢丝上的反射片间所在直线间的垂直距离；
C、将井上和井下全站仪的测距模式调至反射片模式，并将距离模式调整为水平距离，待钢丝处于静止状态后通过全站仪分别读取井上部分和井下部分处的两根钢丝的水平距离；
D、确认观测数据后，调整全站仪及反射片的位置，并重复a-c步骤，读取多组测量数据；
对于已经确认的测量数据，由下式得到两根钢丝的间距d＇：
d＇﹦a*cosθ2-b*cosθ1
其中， a和b分别为在近井点上通过全站仪测得的两根钢丝分别与近井点处的水平距离，θ1和θ2 分别是全站仪的偏移距离在反射片所在点处所形成的偏移角度。
2.根据权利要求1所述的利用全站仪对地铁竖井联系测量中钢丝间距的测量方法，其特征在于，步骤B中所述偏移距离小于等于3厘米。
3.根据权利要求1所述的一种利用全站仪对地铁竖井施工中钢丝间距的测量方法，其特征在于，所述偏移距离引起的偏移角度小于等于20′。
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