專利名稱：利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地鐵豎井聯(lián)系測量中聯(lián)系三角形法(或雙聯(lián)系三角形法)定向測量中鋼絲間距測量。尤其是一種利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法。
背景技術(shù)：
地鐵區(qū)間施工多利用施工豎井進行，而把地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)通過豎井傳遞到井下施工隧道的過程叫平面聯(lián)系測量，平面聯(lián)系測量聯(lián)系最傳統(tǒng)的方法是聯(lián)系三角形定向測量。主要技術(shù)方法是在一個豎井中懸掛兩根鋼絲，在地面近井點A與鋼絲組成三角形，并測定近井點A與鋼絲的距離和角度，從而算得兩根鋼絲的坐標(biāo)以及他們之間的方位角。在井下，同樣井下近井點Al也與鋼絲構(gòu)成三角形，并測定井下近井點Al與鋼絲的距離和角度，由于鋼絲處在自由懸垂?fàn)顟B(tài)，可以認(rèn)為鋼絲的坐標(biāo)和方位角與地面一致，通過計算便可獲得地下導(dǎo)線起算點的坐標(biāo)和方位角，這樣就把地上與地下導(dǎo)線聯(lián)系起來了，如圖1所示。在聯(lián)系三角形定向測量作業(yè)過程中要保證兩根鋼絲同時自由懸垂，不能發(fā)生轉(zhuǎn)動或擺動，更不能刮蹭井壁，且鋼絲末端懸掛的重錘不能接觸承裝阻尼液的桶壁，這就要求兩根鋼絲在井上和井下測得的距離基本一致，《城市軌道交通測量規(guī)范》(GB50308-2008)要求井上、井下測得的鋼絲間距較差要小于2mm。傳統(tǒng)測量鋼絲間距的方法是采用經(jīng)過檢驗率定的鋼尺101施以檢驗時的標(biāo)稱拉力成水平狀態(tài)，并同時讀取兩根鋼絲在鋼尺101上的刻度，兩個刻度相減即得到鋼絲間得距離。具體測量形式見圖2所示。由于不能保證鋼尺101的完全水平、不能保證標(biāo)稱拉力、不能保證鋼絲讀取刻度的同步性、不能保證鋼絲完全垂直鋼尺投影，造成測得鋼絲間距精度較低(最高能達(dá)到毫米級)，有時甚至操作不當(dāng)碰動鋼絲造成測量失敗，難免重來，造成測量勞動量增加，取得事倍功半的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單，且測量精度高的利用全站儀對地鐵豎井施工中鋼絲間距的測量方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法，包括在地鐵豎井口處懸掛兩根直徑小于0.5毫米的鋼絲，并將鋼絲的末端懸掛重錘浸沒于阻尼液中，還包括以下步驟:
A、在地鐵豎井的井上和井下的近井點處分別架設(shè)全站儀；在鋼絲的井上部分和井下部分粘貼反射片，并使所述反射片位于所述全站儀的水平測量方向所在的直線上；
B、調(diào)整全站儀相對于所述兩鋼絲的反射片所在直線的偏移距離，所述偏移距離為全站儀所在點與兩根鋼絲上的反射片間所在直線間的垂直距離；
C、將井上和井下全站儀的測距模式調(diào)至反射片模式，并將距離模式調(diào)整為水平距離，待鋼絲處于靜止?fàn)顟B(tài)后通過全站儀分別讀取井上部分和井下部分處的兩根鋼絲的水平距離；D、確認(rèn)觀測數(shù)據(jù)后，調(diào)整全站儀及反射片的位置，并重復(fù)a-c步驟，讀取多組測量數(shù)
據(jù)；
對于已經(jīng)確認(rèn)的測量數(shù)據(jù)，由下式得到兩根鋼絲的間距d ’: d ; = a*cos Θ 2-b*cos Θ j
其中，a和b分別為在近井點上通過全站儀測得的兩根鋼絲分別與近井點處的水平距離，91和θ2分別是全站儀的偏移距離在反射片所在點處所形成的偏移角度。步驟B中所述偏移距離小于等于3厘米。所述偏移距離引起的偏移角度小于等于20'。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用在地鐵施工豎井的井上和井下近井點處架設(shè)全站儀，并利用全站儀測量近井點與兩個鋼絲的水平距離，通過它們的水平距離差間接得到兩鋼絲的間距。這種方法有 效降低了作業(yè)過程中的勞動強度和技術(shù)要求，省時省力，但其成果精確度卻高于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的5倍左右，保證了聯(lián)系測量的精度。


圖1為現(xiàn)有的聯(lián)系三角形定向測量方法的基本原理示意圖。圖2為現(xiàn)有的鋼尺鋼絲間距的示意圖。圖3為本發(fā)明在無偏移距離狀態(tài)下的示意圖。圖4為本發(fā)明在有偏移距離狀態(tài)下的示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行說明:
如圖3-4所示，利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法，包括在地鐵豎井口處懸掛兩根直徑小于0.5毫米的鋼絲，并將鋼絲的末端懸掛重錘浸沒于阻尼液中，還包括以下步驟:
Α、在地鐵豎井的井上和井下的近井點處分別架設(shè)全站儀；在鋼絲的井上部分和井下部分粘貼反射片，并使所述反射片位于所述全站儀的水平測量方向所在的直線上；
B、調(diào)整全站儀相對于所述兩鋼絲的反射片所在直線的偏移距離，其中偏移距離為全站儀所在點與兩根鋼絲上的反射片間所在直線間的垂直距離。在實際操作過程中，全站儀架設(shè)中心偏離反射片所在直線的偏移距離優(yōu)選控制在3厘米以內(nèi)，而由偏移距離引起的偏移角度小于等于20'；
C、將井上和井下全站儀的測距模式調(diào)至反射片模式，并將距離模式調(diào)整為水平距離，待鋼絲處于靜止?fàn)顟B(tài)后通過全站儀分別讀取井上部分和井下部分處的兩根鋼絲的水平距離；
D、確認(rèn)觀測數(shù)據(jù)后，調(diào)整全站儀及反射片的位置，并重復(fù)a-c步驟，讀取多組測量數(shù)
據(jù)；
對于步驟D獲得的測量數(shù)據(jù)，由直角三角形的邊角關(guān)系原理，經(jīng)下式得到兩根鋼絲的間距d ’:
d ; = a*cos Θ 2-b*cos Θ j
其中，a和b分別為在近井點上通過全站儀測得的兩根鋼絲分別與近井點處的水平距離，ejp θ2分別是全站儀的偏移距離在反射片所在點處所形成的偏移角度，S卩01和θ2小于等于20'。本發(fā)明的精度可靠性分析:
如圖4所示，在近井點上用全站儀水平距離模式測得鋼絲I和鋼絲2上反射片的水平距離為a和b，則在鋼絲的間距為d ’，則有:
d ' = a*cos Θ 2-b*cos θ 1(式 1-1)
由于由偏移距I引起的偏移角度91和02最大值為20'，我們?nèi)O限值 Θ j= Θ 2=20;,可得
(Γ = (a-b)*cos20/ =0.999983 (a-b) (式 1-2)
令d=a_b，則直接測得的距離差與由(式1-2)得到的鋼絲間距之差Λ，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)
一般說來，a-b數(shù)值受井口限制，最大為10米，則Λ=0.00017m=0.17mm ，遠(yuǎn)低于規(guī)范規(guī)
定限差2_的要求，可見方法精度可靠。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法，包括在地鐵豎井口處懸掛兩根直徑小于0.5毫米的鋼絲，并將鋼絲的末端懸掛重錘浸沒于阻尼液中，其特征在于，還包括以下步驟: A、在地鐵豎井的井上和井下的近井點處分別架設(shè)全站儀；在鋼絲的井上部分和井下部分粘貼反射片，并使所述反射片位于所述全站儀的水平測量方向所在的直線上； B、調(diào)整全站儀相對于所述兩鋼絲的反射片所在直線的偏移距離，所述偏移距離為全站儀所在點與兩根鋼絲上的反射片間所在直線間的垂直距離； C、將井上和井下全站儀的測距模式調(diào)至反射片模式，并將距離模式調(diào)整為水平距離，待鋼絲處于靜止?fàn)顟B(tài)后通過全站儀分別讀取井上部分和井下部分處的兩根鋼絲的水平距離； D、確認(rèn)觀測數(shù)據(jù)后，調(diào)整全站儀及反射片的位置，并重復(fù)a-c步驟，讀取多組測量數(shù)據(jù)； 對于已經(jīng)確認(rèn)的測量數(shù)據(jù)，由下式得到兩根鋼絲的間距d ’: d ; = a*cos Θ 2-b*cos Θ j 其中，a和b分別為在近井點上通過全站儀測得的兩根鋼絲分別與近井點處的水平距離，91和θ2分別是全站儀的偏移距離在反射片所在點處所形成的偏移角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法，其特征在于，步驟B中所述偏移距離小于等于3厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用全站儀對地鐵豎井施工中鋼絲間距的測量方法，其特征在于，所述偏移距離引起的偏移角度小于等于20'。
全文摘要
利用全站儀對地鐵豎井聯(lián)系測量中鋼絲間距的測量方法，包括在地鐵豎井口處懸掛兩根直徑小于0.5毫米的鋼絲，并將鋼絲的末端懸掛重錘浸沒于阻尼液中，還包括以下步驟A、在地鐵豎井的井上和井下的近井點處分別架設(shè)全站儀；在鋼絲的井上部分和井下部分粘貼反射片，并使反射片位于所述全站儀的水平測量方向所在的直線上；B、調(diào)整全站儀相對于兩鋼絲的反射片所在直線的偏移距離；C、調(diào)整全站儀，待鋼絲處于靜止?fàn)顟B(tài)后通過全站儀分別讀取井上部分和井下部分處的兩根鋼絲的水平距離；D、確認(rèn)觀測數(shù)據(jù)并得到兩根鋼絲的間距。本發(fā)明方法有效降低了作業(yè)過程中對鋼絲的懸垂標(biāo)準(zhǔn)，省時省力，但其精確度卻高于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的5倍左右，保證了聯(lián)系測量的精度。
文檔編號G01C3/00GK103115607SQ201310038298
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者劉偉, 林躍春, 張振偉, 于亮, 范正龍 申請人:大連市勘察測繪研究院有限公司