无定向导线在盾构控制测量中的应用Word下载.doc

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第二是是在盾构掘进过程中隧洞内控制点的布设与复核。

笔者根据南水北调配套北京市南干渠工程第十标段，应用无定向导线测量方法，对盾构施工过程中的联系测量、隧洞内导线控制测量进行经验介绍，并与其它方法进行分析比较，为今后的地下盾构隧洞施工建设提供一些参考经验。

一 

本工程特点

南水北调配套北京市南干渠工程第十标段，起点里程14+369.040，终点里程18+574.040，全线长4205米，其中4条曲线，曲线总长度占全线高达38%的比例。

本段输水管线施工采用盾构法，其中主要包括输水隧洞工程，1座盾构始发兼接收井、5座排气阀井、1座排空井。

本工程施工测量的主要难点是，施工区间长、要7次穿越结构物、曲线所占比例高（如下图一）。

结合本工程的特点难点我们应用无定向导线测量方法对盾构施工进行控制测量，取得了良好的效果。

图一南干渠十标平面布置及控制点位置图

二无定向导线的特点及及计算方法

1、无定向导线的概念

无定向导线是没有方向检核的导线，即为从一条已知边出发而闭合到一个已知点上，但有时在导线的一端只有一个已知点，没有定向点，另一端也可能是一个点。

这种导线就不能用常规的计算方法来推算坐标，因为起算时没有定向点，所以称为无定向导线。

2、无定向导线的计算方法

A点和B点为已知的高级控制点，A-B的方位为角T，通过A、B坐标反算边长为L，Pi（i=1～n）A点和B点是无定向导线控制点，βi（i=1～n）为无定向导线中间点实际测量左角，Si（i=1～n+1）为实际测量边长。

（如下图二）为无定向单导线示意图。

图二无定向导线示意图

1）方法一：

计算时，先假定起始边A－P1的方位角为a，依观测值Si和βi，推导求出B的假定坐标，由A点的坐标和B点的假定坐标，计算得到闭合边A－B的假定边长和假定方位角L'

和T'

。

根据闭合边A－B的真、假边长和真、假定方位角，可以计算边长比R和方位角较差值△T'

，其中R=L/L'

，△T=T－T'

然后按R及△T改正导线各边的边长和方位角，用改正后的方位角及边长计算各边的坐标增量，最后推算各点的坐标。

2）方法二：

依观测值Si和βi推导求出各导线边在A－P1方向的投影长度总和S，并按γ=arccos（S/L）计算连接角的近似值。

根据γ，Si和βi可以计算各导线点近似坐标。

可以组成闭合边方程式按照条件平差法进行平差，依照平差后的Si和βi计算精确的连接角值γ。

也可以根据已知点B相对于A的坐标增量，以及沿Pi测点路线求得的坐标增量和的闭合关系调整计算各测点的坐标，然后再计算精确的连接角值γ。

无论那种方法，都是依边长闭合作为无定向导线计算的唯一检验。

现在常用的平差软件大都具有无定向导线平差功能。

3、 

无定向导线特点

单条无定向导线因相对多余观测数太少，尤其是缺少导线的横向控制，对角度观测缺少检核，无定向导线较之两端有起始方位角的导线点位误差会有所增大，且增大的主要为横向误差。

由于没有方向检核精度比附合导线要低，闭合到一个已知点上只有一个坐标检核条件，但比支导线精度要高。

三无定向导向在本工程中的应用

1、应用无定向导线进行联系测量

1）控制点概况

本工程进场时设计单位交给我施工单位6个D级GPS控制点，其中NG09、NG10点为南干渠第九标段控制点，NG11、NG12点为我标段范围内控制点，NG13、NG14为南干渠第十一标段控制点。

我标段首先对三组控制点进行复测，复测结果如下表：

GPS原始控制点实测结果

控制点号

反算高差

实测高差

差值

反算边长

实测边长

NG09-NG10

1.257

1.25708

-0.00008

218.720

218.735

-0.015

NG11-NG12

0.230

0.23615

-0.00615

205.968

205.967

0.001

NG13-NG14

3.045

3.039695

0.00530

214.862

214.863

-0.001

考虑GPS控制点等级较低，我们采用徕卡ATX1230GG静态GNSS三台，仪器标称精度为平面精度：

3mm+0.5ppm；

高程精度：

6+0.5ppm。

仪器检定结果：

48406静态测量精度Ms=±

2.8mm；

48407静态测量精度Ms=±

2.5mm；

48408静态测量精度Ms=±

2.2mm。

测量设备均满足《全球定位系统（GPS）测量规范》D等要求。

测量过程按照《全球定位系统（GPS）测量规范》D等要求，采用点连式观测方法进行。

每三个点共同观测时间均不小于45分钟，有效观测卫星个数均大于5颗，卫星观测截止角大于15度。

采用徕卡LGO平差软件进行计算，坐标成果如下表：

南干渠十标平面控制加密点坐标表

点号

点类别

东坐标（Y）

北坐标（X）

正高

平面精度

高程精度

平面+高程精度

A01

加密点

499072.2408

290100.5135

49.5662

0.0012

0.0021

0.0024

A02

499353.4881

290096.0723

45.0655

0.0016

0.0030

0.0034

A03

499742.9389

290067.4716

42.9738

0.0025

0.0035

0.0043

A04

500031.8431

290046.3393

42.9511

0.0027

0.0044

A05

500300.8135

290026.5880

46.7146

0.0033

A06

500510.2808

290011.2748

45.7975

0.0028

0.0032

0.0042

A07

500867.5033

289966.0860

41.3288

0.0029

0.0040

A08

501084.9207

289869.2103

41.3352

A10

501332.0237

289596.1968

41.5903

0.0041

A11

501396.8991

289408.2552

45.6403

0.0023

A12

501436.4868

289208.7528

46.0976

0.0031

0.0038

A13

501488.5822

288863.0360

43.8739

0.0019

A14

501538.9305

288602.5743

45.1594

0.0018

A15

501601.4682

288293.6433

45.6036

0.0014

A16

501739.6222

288030.8728

39.3024

A18

502385.5133

287852.4853

36.9563

0.0022

A19

502653.8823

287942.9749

38.0761

A20

502952.5898

288032.9188

37.5975

0.0039

A21

503343.1306

288151.0241

38.2077

NG09

控制点

496496.7760

290297.1350

45.0420

0.0059

0.0088

0.0106

NG10

496417.3400

290093.3500

43.7850

0.0060

0.0107

NG11

501331.9460

289342.57