CN104674860B - 海底隧道中的导线贯通测量方法 - Google Patents

海底隧道中的导线贯通测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种海底隧道中的导线贯通测量方法，其中方法包括：所述隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，所述方法包括：在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台；布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网；根据所述洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。通过本发明提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。

Description

海底隧道中的导线贯通测量方法
技术领域
本发明涉及沉管隧道工程测量技术领域，尤其涉及一种海底隧道中的导线贯通测量方法。
背景技术
现有隧道工程贯通测量中，尤其是在各种规范中要求比较多，而沉管隧道由大型预制构件对接安装组成，其每个管节沉放定位精度要求非常高，在目前现有的各种隧道贯通测量规范中还没有明确的规定。一般来讲，隧道工程横向贯通限差随着隧道相向开挖长度的增加而变大，目前现行《高速铁路工程测量规范》(TB10601—2009)、《工程测量规范》(GB50026-2007)、《公路勘测细则》(JTG/T C10-2007)的隧道横向贯通限差规定随着隧道相向开挖长度的增加而变大，相向开挖长度4～7km的横向贯通限差在100mm～150mm之间，而沉管隧道由大型预制管节相向对接安装组成。
港珠澳大桥岛隧工程在海底埋深超过20m，最大水深44m的条件下，由33根大型预制管节对接安装组成，建设长达5664m。隧道两端口分别与东、西人工岛暗埋段相连，受沉管隧道长、定位精度要求高、管节沉放水深大、进洞口测站定向边偏短、测量控制点不稳定等因素影响，贯通测量精度控制难度非常大，不能够对整个施工过程的控制和重要施工环节的动态监测，不能及时的响应和分析预报不同阶段的施工动态，从而正确地指导沉管对接安装，同时长距离的隧道贯通测量精度难以控制。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
本发明提供了一种海底隧道中的导线贯通测量方法，所述隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，所述方法包括：
在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台；
布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网；
根据所述洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
进一步地，所述洞外控制点布网包括位于所述第一人工岛上或者所述第二人工岛上不同位置的至少三个第一控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量，包括：
在位于所述第一人工岛或者所述第二人工岛的隧道的洞口处布设测站点；
根据所述测站点与所述至少三个第一控制点建立第一进洞方向定向边，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
进一步地，所述至少三个第一控制点之间的间距大于第一预设阈值。
进一步地，根据所述测站点与所述至少三个第一控制点建立第一进洞方向定向边，包括：
将所述测站点与所述至少三个第一控制点中的每一个相连，获得至少三个进洞方向定向边；
对所述至少三个进洞方向定向边进行合并计算，获得第一进洞方向定向边；
根据所述第一进洞方向定向边，在所述测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
进一步地，所述洞外控制点布网包括位于所述海中测量平台上预设位置的第二控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量，包括：
在所述隧道中的导线的任一控制点处布设测站点；
根据所述测站点与所述第二控制点建立第二进洞方向定向边；
根据所述第二进洞方向定向边，在所述测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
进一步地，所述第二进洞方向定向边与所述测站点的距离大于预设的第一距离值。
进一步地，所述洞外控制点布网包括位于所述第一人工岛上或者所述第二人工岛上预设位置的第三控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量，包括：
利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛暗埋段的顶部预留的吊孔位置向隧道内投射测站点；
根据所述测站点与所述第三控制点建立第三进洞方向定向边；
根据所述第三进洞方向定向边，在所述测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
进一步地，所述利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛暗埋段的顶部预留的吊孔位置向隧道内投射测站点，包括：
利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛暗埋段的顶部预留的吊孔位置，采用天顶仪，向所述隧道内投射测站点。
进一步地，在所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量之前，还包括：
利用至少两组已知的高精度测量数据评定陀螺全站仪的精度；
利用所述陀螺全站仪确定作为进洞方向定向边两个端点的测站点和控制点。
进一步地，所述至少两组已知的高精度测量数据评定所述陀螺全站仪的精度，包括：
采用全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角；
所述陀螺全站仪测定所述任意两条进洞方向定向边的方位角；
计算所述全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角与所述陀螺全站仪测定所述任意两条进洞方向定向边的方位角，评定陀螺全站仪的精度。
由上述技术方案可知，通过本发明提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，其中方法包括：所述隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，所述方法包括：在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台；布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网；根据所述洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。通过本发明提供的海底隧道中的导线贯通测量方法能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的海底隧道中的导线贯通测量方法的平面示意图；
图6为本发明实施例提供的一种沉放现场的测量塔和人孔井的实物示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的底隧道中的导线贯通测量方法如下所述。
101、在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台。
应理解的是，隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，隧道位于海平面以下。
应理解的是，在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台，即测量平台位于第一人工岛和第二人工岛之间，不应位于第一人工岛和第二人工岛的外侧。
102、布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网。
应理解的是，在第一人工岛上布设若干个控制点、在第二人工岛上布设若干个控制点、在海中测量平台上布设若干个控制点，这些控制点组成洞外控制点布网。
在图5中，西人工岛为第一人工岛，在西人工岛上布设有XD1、XD2、XD3、JX、MX；东人工岛为第二人工岛，在东人工岛上布设有DD1、DD2、DD3、JD、MD；还有位于东人工岛和西人工岛之间的测量平台。
103、根据所述洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
应理解的是，根据这些洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量，以获得较好的精度。
通过本实施例提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
图2为本发明实施例提供的另一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的海底隧道中的导线贯通测量方法，如下所述。
201、在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台。
应理解的是，隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，隧道位于海平面以下。
应理解的是，在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台，即测量平台位于第一人工岛和第二人工岛之间，不应位于第一人工岛和第二人工岛的外侧。
202、布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网。
应理解的是，在第一人工岛上布设若干个控制点、在第二人工岛上布设若干个控制点、在海中测量平台上布设若干个控制点，这些控制点组成洞外控制点布网。
在图5中，西人工岛为第一人工岛，在西人工岛上布设有XD1、XD2、XD3、JX、MX；东人工岛为第二人工岛，在东人工岛上布设有DD1、DD2、DD3、JD、MD；还有位于东人工岛和西人工岛之间的测量平台。
203、在位于所述第一人工岛或者所述第二人工岛的隧道的洞口处布设测站点。
应理解的是，在隧道的洞外控制点布网包括位于第一人工岛上或者所述第二人工岛上不同位置的至少三个第一控制点，这里不对具体的第一控制点的数量做出限制。
还可以理解的是，在位于第一人工岛或者第二人工岛的海平面下的隧道的洞口处布设测站点。
应理解的是，至少三个第一控制点之间的间距为第一控制点两两之间的间距。
在根据洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量之前，还包括：
利用至少两组已知的高精度测量数据评定所述陀螺全站仪的精度。
采用陀螺全站仪测定第一进洞方向定向边、第二进洞方向定向边、第三进洞方向定向边中的任两条边的高精度测量数据。
根据任两条边的高精度测量数据，获得第一进洞方向定向边方位角、第二进洞方向定向边方位角、第三进洞方向定向边方位角。
根据第一进洞方向定向边方位角、第二进洞方向定向边方位角、第三进洞方向定向边方位角评定陀螺全站仪的精度。
204、根据所述测站点与所述至少三个第一控制点建立第一进洞方向定向边，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
应理解的是，根据测站点与后视所述至少三个第一控制点建立定向边，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
还可以理解的是，将测站点与至少三个第一控制点中的每一个相连，获得至少三个进洞方向定向边。
对至少三个进洞方向定向边进行合并计算，获得第一进洞方向定向边。
根据第一进洞方向定向边，在测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量，以便于获得更好的精度。
根据第一进洞方向定向边和测站点，利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
通过本实施例提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
图3为本发明实施例提供的一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图，如图3所示，本实施例的海底隧道中的导线贯通测量方法，如下所述。
301、在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台。
应理解的是，隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，隧道位于海平面以下。
应理解的是，在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台，即测量平台位于第一人工岛和第二人工岛之间，不应位于第一人工岛和第二人工岛的外侧。
302、布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网。
应理解的是，在第一人工岛上布设若干个控制点、在第二人工岛上布设若干个控制点、在海中测量平台上布设若干个控制点，这些控制点组成洞外控制点布网。
在图5中，西人工岛为第一人工岛，在西人工岛上布设有XD1、XD2、XD3、JX、MX；东人工岛为第二人工岛，在东人工岛上布设有DD1、DD2、DD3、JD、MD；还有位于东人工岛和西人工岛之间的测量平台。
303、在所述隧道中的导线的任一控制点处布设测站点。
应理解的是，洞外控制点布网包括位于所述海中测量平台上预设位置的第二控制点。
在隧道中的导线的任一控制点处布设测站点。
在根据洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量之前，还包括：
利用至少两组已知的高精度测量数据评定所述陀螺全站仪的精度。
采用陀螺全站仪测定第一进洞方向定向边、第二进洞方向定向边、第三进洞方向定向边中的任两条边的高精度测量数据。
根据任两条边的高精度测量数据，获得第一进洞方向定向边方位角、第二进洞方向定向边方位角、第三进洞方向定向边方位角。
根据第一进洞方向定向边方位角、第二进洞方向定向边方位角、第三进洞方向定向边方位角评定陀螺全站仪的精度。
304、根据所述测站点与所述第二控制点建立第二进洞方向定向边。
应理解的是，根据测站点和第二控制点建立第二进洞方向定向边。
305、根据所述第二进洞方向定向边，在所述测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
应理解的是，根据测站点与所述第二控制点建立第二进洞方向定向边，以利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
其中，第二进洞方向定向边与测站点的距离大于预设的第一距离值，可以优先第一距离值为3千米，但是在实施例中并不限定具体的距离值，依据实际的情况进行限定。
通过本实施例提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
图4为本发明实施例提供的另一种海底隧道中的导线贯通测量方法的流程示意图，如图4所示，本实施例的海底隧道中的导线贯通测量方法，如下所述。
401、在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台。
应理解的是，隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，隧道位于海平面以下。
应理解的是，在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台，即测量平台位于第一人工岛和第二人工岛之间，不应位于第一人工岛和第二人工岛的外侧。
402、布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网。
应理解的是，在第一人工岛上布设若干个控制点、在第二人工岛上布设若干个控制点、在海中测量平台上布设若干个控制点，这些控制点组成洞外控制点布网。
在图5中，西人工岛为第一人工岛，在西人工岛上布设有XD1、XD2、XD3、JX、MX；东人工岛为第二人工岛，在东人工岛上布设有DD1、DD2、DD3、JD、MD；还有位于东人工岛和西人工岛之间的测量平台。
403、利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛暗埋段的顶部预留的吊孔位置向隧道内投射测站点。
应理解的是，洞外控制点布网包括位于第一人工岛上或者第二人工岛上预设位置的第三控制点。
利用隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛的暗埋段的顶部预留的吊孔位置向隧道内投射测站点。
利用隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛地下的暗埋段的顶部预留的吊孔位置，采用天顶仪，向隧道内进行投点，获得投射测站点。
应理解的是，利用至少两组已知的高精度测量数据评定陀螺全站仪的精度。
利用陀螺全站仪确定作为定向边两个端点的测站点和控制点。
在根据洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量之前，还包括：
利用至少两组已知的高精度测量数据评定所述陀螺全站仪的精度。
采用全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角；
所述陀螺全站仪测定所述任意两条进洞方向定向边的方位角；
计算所述全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角与所述陀螺全站仪测定所述任意两条进洞方向定向边的方位角，评定陀螺全站仪的精度。
还可以理解的是，利用隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛的暗埋段的顶部预留的吊孔位置，采用天顶仪，向隧道内投射测站点。
采用陀螺经纬仪GYROMAT-3000加测定向边。测定试验场内两条高精度已知定向边的方位角，评定陀螺全站仪的精度。在导线网内加测定向边，加测3条定向边，评定加测陀螺定向角对横向贯通误差的影响，作为施工现场加测陀螺定向边的试验依据。
404、根据所述测站点与所述第三控制点建立第三进洞方向定向边。
应理解的是，根据测站点与第三控制点建立第三进洞方向定向边。
405、根据所述第三进洞方向定向边，在所述测站点处利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
应理解的是，根据测站点与第三控制点建立第三进洞方向定向边，以利用全站仪对隧道中的导线贯通进行测量。
可以理解的是，投点贯通测量方法隧道贯通之前，在施工现场，管节沉放后，利用测量塔顶端的全球定位系统(Global PositioningSystem，简称GPS)接收机、联合岛隧工程首级加密控制网点，进行GPS快速静态观测，确定测量塔顶端坐标；利用激光投点仪将测量塔顶端坐标穿过人孔井传递到管节内部连接点上，确定连接点坐标；使用全站仪，按照洞内全导线网的贯通测量方法，测出连接点坐标；对比两种方法得到的连接点坐标，验证贯通测量方法的可靠性。图6是管节沉放现场测量塔和人孔井照片。
通过本实施例提供的海底隧道中的导线贯通测量方法，能够获得良好的控制点网络，测量精度高，可靠性好，并且具有很广泛的实用性，能够对长距离的海底隧道进行精确的控制。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或者部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是，本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述隧道的两个洞口分别位于第一人工岛和第二人工岛的洞口，所述方法包括：
在第一人工岛与第二人工岛之间设置海中测量平台；
布设若干个位于所述第一人工岛上、所述第二人工岛上以及所述海中测量平台上的控制点以组成洞外控制点布网；
根据所述洞外控制点布网，利用全站仪对隧道中的导线进行贯穿测量；
所述洞外控制点布网包括位于所述海中测量平台上预设位置的第二控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量，包括：
在所述隧道中的导线的任一第二控制点处布设第二测站点；
根据所述第二控制点及与所述第二控制点对应的第二测站点建立第二进洞方向定向边；
根据所述第二进洞方向定向边，在第二测站点处利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量。
2.根据权利要求1所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述洞外控制点布网包括位于所述第一人工岛上或者所述第二人工岛上不同位置的至少三个第一控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量，包括：
在位于所述第一人工岛或者所述第二人工岛的隧道的洞口处布设第一测站点；
根据所述第一测站点与所述至少三个第一控制点建立第一进洞方向定向边，利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量。
3.根据权利要求2所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述至少三个第一控制点之间的间距大于第一预设阈值。
4.根据权利要求2所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，根据所述第一测站点与所述至少三个第一控制点建立第一进洞方向定向边，包括：
将所述第一测站点与所述至少三个第一控制点中的每一个相连，获得至少三个进洞方向定向边；
对所述至少三个进洞方向定向边进行合并计算，获得第一进洞方向定向边；
根据所述第一进洞方向定向边，在所述第一测站点处利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量。
5.根据权利要求1所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述第二进洞方向定向边与所述第二测站点的距离大于预设的第一距离值。
6.根据权利要求1所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述洞外控制点布网包括位于所述第一人工岛上或者所述第二人工岛上预设位置的第三控制点；
所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量，包括：
利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛地下的暗埋段的顶部预留的吊孔位置向隧道内投射第三测站点；
根据所述第三测站点与所述第三控制点建立第三进洞方向定向边；
根据所述第三进洞方向定向边，在所述第三测站点处利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量。
7.根据权利要求6所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛的暗埋段顶部预留的吊孔位置向隧道内投射第三测站点，包括：
利用所述隧道在位于第一人工岛或者第二人工岛的暗埋段顶部预留的吊孔位置，采用天顶仪，向所述隧道内投射第三测站点。
8.根据权利要求1-7任一所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，在所述根据所述洞外控制点布网利用全站仪对隧道中的导线进行贯通测量之前，还包括：
利用至少两组已知的高精度测量数据评定陀螺全站仪的精度；
利用所述陀螺全站仪确定作为进洞方向定向边两个端点的测站点和控制点。
9.根据权利要求8所述的海底隧道中的导线贯通测量方法，其特征在于，所述至少两组已知的高精度测量数据评定所述陀螺全站仪的精度，包括：
采用全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角；
所述陀螺全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角；
计算所述全站仪测定任意两条进洞方向定向边的方位角与所述陀螺全站仪测定所述任意两条进洞方向定向边的方位角，评定陀螺全站仪的精度。
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