无定向导线在地下管廊竣工测量中的应用

发表时间:2021/4/12   来源:《基层建设》2020年第32期   作者:闫明磊
[导读] [摘要]:随着地下管廊的建设,对地下管廊进行测量给测量工作者带来了各种问题,本文结合银川市滨河新区地下管廊测量,介绍了地面投点、距离交会二次投点、无定向导向测量在项目中的应用,该方法快捷、方便,为地下管廊测量提供了一种解决思路。

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        [摘要]:随着地下管廊的建设,对地下管廊进行测量给测量工作者带来了各种问题,本文结合银川市滨河新区地下管廊测量,介绍了地面投点、距离交会二次投点、无定向导向测量在项目中的应用,该方法快捷、方便,为地下管廊测量提供了一种解决思路。
        [关键词]:无定向导线,地下管廊,竣工测量
        引言
        城市地下综合管廊,是实施统一规划、设计、施工和维护,建于城市地下用于铺设随着国家推动地下综合管廊建设,地下综合管廊的测量也发生了日新月异的变化。城市地下综合走廊,是实施统一规划、设计、施工和维护,建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。也就是在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通讯,燃气、供热、给排水等多种市政工程管线置于其中,并设有专门的检修口、吊装口和监控系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”[1]。
        城市地下综合管廊与传统的地下直埋管线对比,具有检修井间距较远,内部有一定坡度、长距离、隧道空间小、曲线段多、曲线转弯半径小等特点。这就造成了不能采用传统的“调查”+“测量”的方法管线成图,需要进入到综合管廊的内部进行测量。而进入到地下测量,就涉及到如何将地面坐标系统传递到地下。坐标传递方法主要有一井定向、两井定向和陀螺仪定向法。一井定向作为一种传统的竖井联系测量方法(主要用于山岭隧道、矿山、地铁类工程),但存在设备笨重、作业较为复杂、时间长、劳动强度大、易受外界环境的影响等缺点。陀螺仪定向法主用采用陀螺仪的可定向真北方向特点来定向,主要用于贯通工程的建设,但陀螺仪价格昂贵,对于地下管廊的测量而言,性价比不高。因此,针对地下综合管廊地下埋深一般在5~10m左右,且地面有检修井,宜采用两井定向方法。
        1 两井无定向导线测量原理
        作业外业分为:投点、地面和地下联系测量。
        由于管廊内部结构,在竣工的管廊中通风口已安装风机设备,吊装口盖板封闭,只能通过检修井或是出入口进行联系。出入口在管廊中较少,一般只在管廊的开始和结尾,要进行联系测量更多的还是通过检修井进行。
        为了安全考虑,地下管廊检修井多为两层设计,一次投点不能到管廊的底板,笔者在实际作业中采用了距离交会的方法进行投点,即第一次在中间平台上投点两个,第二次利用这两个点进行距离交回向管廊底板进行投点。
        经过投点后,管廊底板的导线点构成常规的无定向导线,即只在导线两端存在2个已知点,中间有n个点的坐标、共2n个未知量,观测量有n个角度观测值和n+1个边长观测值,共2n+1个观测值,存在1个多余观测量。因此可以计算各位未知点坐标,并能进行精度评定。无定向导线示意图如图1所示。
 
                          图1 无定向导线示意图
        2.无定向导线外业观测
        无定向导线是在2个不通视的已知点之间进行布设,无定向条件,无需观测连接角。这样加大了无定向导线的横向误差。导线的最弱点(导线横向误差最大处),出现在导线的中间区域,最弱点点位中误差为:
 
        其中: 为待求导线点数; 为导线长度; 为测角中误差;
        在管廊底板进行无定向导线外业观测时,同一般的无定向导线观测。在外业观测过程中,需要注意提高对中精度,使用高精度全站仪,边长对向观测,角度观测左右角,可以提高最弱点的点位精度。
        3.无定向导线内业计算
        无定向导线外业观测少观测了2个定向角,在计算时首先要假设第一条边的起始坐标方位角,从而推算其他各边的坐标方位角,然后依次计算各相邻点的坐标增量及各点坐标。计算方式可以通过Excel表格编程、Mathlab编程、CAD图形解析等方式,不论采用何种方式,基本计算步骤和方法是不变的。无定向导线的解算过程如下。
        已知真边长及真坐标方位角计算公式如下:
 

        4.无定向导线精度分析
        在测量工作中,不但要考虑工作效率,更重要的是结果是否可靠,能否满足精度需求[2]。单条无定向导线的测量精度与观测元素(边长和角度)有重要的关系,可以通过精确对中,边长对向观测,方向值左右角观测,采用高精度全站仪等方法来提高点位精度。
        闭合边长度比 为单条无定向导向观测质量检验的唯一尺度,对于某等级导线,如果不超过边长相对中误差,即可认为检验通过。根据测量规范要求,图根级电磁波测距导线全长相对闭合差为1/2000。
        笔者在银川滨河管廊测量中,使用拓普康GTS1002全站仪,配合高精度对中杆在管廊中进行投点、距离交会投点到管廊底板,管廊中间采用无定向导线连接,共观测无定向导线8段,全长3918.482m,分段进行平差,最弱相对中误差1/7127,能够满足图根导线测量要求。

        5.结束语
        通过项目实践,两次投点、距离交会、无定向导向测量在地下管廊测量中具有方便、灵活、快速、高效的特点,可以节省人力、财力和物力,提高作业效率,具有较高的使用价值。但是由于单条无定向导线多余观测数太少,缺少导向的横向控制,对角度观测缺少必要的检核。因此,在项目实践中,要提高边长和角度观测精度,无定向导向才能满足精度要求。建议在条件允许的情况下,提高起算点精度,布设无定向导线网,构成多个闭合环,增加多余观测数,使导线的观测角度和边长得到有效检核,同时提高导线网的点位精度。
        参考文献:
        [1]薛伟辰,胡翔,王恒栋.综合管沟的应用与研究进展[J].特种结构,2007(1):96-99.
        [2] 张志伟,王宏涛,王羽.自由设站及无定向导线观测法在沟道测量中的应用[J].测绘通报,2016(S1):202-204.
 

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