【導(dǎo)讀】水路工程施工中的測(cè)量工作

　　

【正文】 現(xiàn)的方法大致有三種 。一是以多臺(tái)電子經(jīng)緯儀為主要設(shè)備的三維解析測(cè)量 。二是以全站儀為主要設(shè)備的三維變形量測(cè) 。三是以近景攝影機(jī)為主要設(shè)備的近景變形量測(cè)。目前 ,利用全站儀作為主要設(shè)備的隧道凈空三維觀測(cè)方法是主要發(fā)展方向。 無(wú)尺量測(cè)系統(tǒng) 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 無(wú)尺監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ,是在國(guó)際流行的極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 ,結(jié)合隧道局科研所與 Leica成都公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的機(jī)載軟件和數(shù)據(jù)分析 (該軟件能對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)、抗差、平差處理 )基礎(chǔ)上 ,對(duì)隧道凈空變形進(jìn)行有效、快速監(jiān)測(cè)的測(cè)量系統(tǒng)。 全站儀選型及其配套設(shè)備 為了滿足隧道變形監(jiān)測(cè)的需要 ,全站儀的精度應(yīng)達(dá)到177。 1″ ,分辨力達(dá)到 ″ ,而測(cè)距精度為 1+1ppm,分辨力達(dá)到 。這樣對(duì)于幾十米長(zhǎng)的隧道范圍內(nèi)觀測(cè)點(diǎn) ,其定位精度用1~2 測(cè)回可達(dá) 101mm 級(jí)。也可采用測(cè)角精度為 2″ ,測(cè)距精度為 2+2ppm 的全站儀 ,但要達(dá)到 1mm的定位精度 ,須增加測(cè)回?cái)?shù)。經(jīng)過(guò)廣泛的資料查詢和調(diào)研工作 ,適用于隧道變形監(jiān)測(cè)的全站儀 主要有以下幾種 ,如表 51。 類型 TC2020 TC1800/TCA1800 NET2100 測(cè)距精度 1+1ppm 1+2ppm 1+1ppm 測(cè)角精度 ″ 1″ 2″ 機(jī)帶電池工作時(shí)間 7600 次 7600 次 2 小時(shí) 抗環(huán)境干擾能力 七級(jí)密封、防水、防塵 七級(jí)密封、防水、防塵 二級(jí)密封、防水、防塵 操作方便性 方便 方便 方便 控制及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境 機(jī)載開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 提供 用戶指令 機(jī)載開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 提供用戶指令 無(wú) 行業(yè)評(píng)價(jià) 精度高、穩(wěn)定性好、 價(jià)格高 精度高、穩(wěn)定性好、 價(jià)格較高 精度高、穩(wěn)定性好、 價(jià)格較高 目前應(yīng)用領(lǐng)域 隧道變形監(jiān)測(cè)和大 隧道變形監(jiān)測(cè)和大 大壩變形監(jiān)測(cè) 22 壩變形監(jiān)測(cè)等 壩變形監(jiān)測(cè)等 基本配置價(jià)格（參考價(jià)） 萬(wàn)元 萬(wàn)元 萬(wàn)元 表 51 高精度全站儀技術(shù)參數(shù)表 經(jīng)過(guò)認(rèn)真比較 ,以選擇徠卡 TC2020 全站儀進(jìn)行隧道三維變形監(jiān)測(cè)較好 ,精度和性能方面均能滿足隧道變形監(jiān)測(cè)的需要 ,但價(jià)格很高。徠卡 TC1800 全站儀 ,精度稍差 ,結(jié)合合理的監(jiān)測(cè)方法和抗差技術(shù)可以達(dá)到滿意的測(cè)量精度。索佳 NET2100 全站儀具有與徠卡 TC1800同等的精度。 與徠卡全站儀配合使用的徠卡反射片 ,是一種具有回復(fù)反射性能的反射膜片 ,反射膜片由丙烯酸脂制成 ,背部為不干膠 ,厚度為 ,呈銀灰色 ,大小可根據(jù)測(cè)距選擇。測(cè)量中常使用的反射片的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 52。 反射片大?。?mm） 測(cè)量范圍（ m） 精度 20? 20 240 3mm 40? 40 20100 3mm 60? 60 6080 3mm 表 52 反射片技術(shù)參數(shù)表 Leica 反射片最大測(cè)距可達(dá) 180m,當(dāng)視線與反射片垂直時(shí) ,不會(huì)降低測(cè)距精度 ,當(dāng)反射片 45176。放置時(shí) ,測(cè)量精度為177。 ,在兩個(gè)位置觀測(cè)時(shí) ,精度還會(huì)提高。 測(cè)量方法原理 自由設(shè)站方法的原理 全站儀自由設(shè)站三維觀測(cè) ,指的是從任一測(cè)站上觀測(cè)若干已知點(diǎn) (基準(zhǔn)點(diǎn) )的方向與距離 ,通過(guò)坐標(biāo)變換 (或按最小二乘法 )算出該測(cè)站上儀器中心的坐標(biāo)及真北方向 ,然后以此測(cè)出其觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。 自由測(cè)站原理 如圖 51。 LeicaTC1800 全站儀機(jī)載有自由測(cè)站程序 ,該程序最多可利用 10 個(gè)照點(diǎn)的觀測(cè)值來(lái)推求測(cè)站點(diǎn)的 3 維坐標(biāo)及定向值 ,給出其精度并能將定向值和測(cè)站坐標(biāo)設(shè)置儀器中 ,可進(jìn)一步觀測(cè)其它變形點(diǎn) ,經(jīng)坐標(biāo)變換得測(cè)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo) ,其原理如圖 52 所示。 23 圖 51 自由測(cè)站原理 圖 52 三維坐標(biāo)原理圖 A 是任意一觀測(cè)點(diǎn)。假設(shè) :儀器中心點(diǎn) O 的坐標(biāo) ( OOO zyx , )(由自由設(shè)站法測(cè)得 ),設(shè)全站儀測(cè)得 距 A 點(diǎn)平距 AS 、方位角 A? 、高差 H? ,則 A 的坐標(biāo) : （ 51） 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可任意放置儀器 ,儀器操作比較方便 ,但測(cè)站點(diǎn)的定位精度不易保證 ,從而影響最終觀測(cè)點(diǎn)的精度 ,且多個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)在隧道這種狹長(zhǎng)的空間比較難以確定。 固定測(cè)站法原理 如圖 53 所示 :A 是任意一觀測(cè)點(diǎn)。設(shè)儀器架固定點(diǎn) O,O 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) (0,0,0),儀器高為H。準(zhǔn)點(diǎn) JP 在 y 軸正半軸。設(shè)全站儀測(cè)得距 A 點(diǎn)平距 AS 、方位角 A? 、高差 H? 。則 A 點(diǎn)空間三維坐標(biāo)為 : ??????????HHzSySxAAAAAAA??cossin （ 52） 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是后視基準(zhǔn)點(diǎn)只需一點(diǎn) ,定向比較方便 準(zhǔn)確。但每次測(cè)量要求儀器對(duì)中和測(cè)量?jī)x器高其精度直接影響觀測(cè)點(diǎn)精度 ,而且固定點(diǎn)需要保護(hù)。 圖 53 固定測(cè)站法原理圖 軟件開(kāi)發(fā) 機(jī)載程序 1） 自由設(shè)站程序 ,測(cè)得測(cè)站坐標(biāo)與真北方向 ,給出測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)的精度 ,并能進(jìn)行平差處理。對(duì)觀測(cè)點(diǎn)采用多測(cè)回觀測(cè) (測(cè)回?cái)?shù)由精度要求反算確定 )。并引入穩(wěn)健估計(jì)理論進(jìn)行抗差處理 ,以滿足精度要求。 2） 固定測(cè)站程序。假設(shè)測(cè)站坐標(biāo)為 (0,0,0)并假設(shè)一后視方向?yàn)檎姹狈较颉Ｍ瑯訉?duì)測(cè)點(diǎn)采用多測(cè)回觀測(cè) (測(cè)回?cái)?shù)由精度要求反算確定 )。并引入穩(wěn)建估計(jì)理論進(jìn)行抗差處理 ,以滿????????????HzzSyySxxOAAOAAOA??c o ssin 24 足精度要求。 數(shù)據(jù)分析程序 1） 具有標(biāo)準(zhǔn) Windows 界面 。 2) 具有自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸功能 。 3) 能建立測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)和生成分析數(shù)據(jù)庫(kù) 。 4） 能生成日?qǐng)?bào)文件 ,同一測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)文件 。 5） 能繪同一測(cè)點(diǎn)的變形曲線圖 ,變形速度曲線圖等 。 6） 對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析 ,繪出回歸方程的圖形 ,并給出其信度。 7） 該軟件與其它軟件具有良好的兼容性。 第六章 結(jié)束語(yǔ) 本文就獅子崖隧道施工測(cè)量的理論及方法進(jìn)行討論， 對(duì) 測(cè)量的準(zhǔn)備工作到變形監(jiān)測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)量工作 均進(jìn)行了闡述 ， 現(xiàn)將文中所述幾方面問(wèn)題歸納并總結(jié) ： 2020 年 6 月貫通 ,其橫向與高程貫通誤差均符合設(shè) 計(jì)要求 ,實(shí)踐證明 ,獅子崖隧道控制測(cè)量技術(shù)可行 。 ,同時(shí)要對(duì)導(dǎo)線網(wǎng)的誤差做出準(zhǔn)確估算 。 、嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。 ，不需要專用的軟件，且更為方便、快捷、準(zhǔn)確、實(shí)用，如有可編程全站儀，測(cè)量結(jié)果可直接顯示偏差，是隧道斷面測(cè)量工作的首選方法之一。比較適用于隧道的初期支護(hù)、二襯的斷面測(cè)量，尤其適用于臺(tái)車就位調(diào)試工作，能邊測(cè)量邊出成果，及時(shí)正確地指導(dǎo)施工。更適用于政府、監(jiān)理部門的檢查工作，徹底地杜絕了施工單位弄虛作假的可能，同時(shí)也提高了測(cè)量效率。 ，可做到哪里需要測(cè)后馬上出結(jié)果，一次置鏡能有效地測(cè)量全段落的特征點(diǎn)和任意點(diǎn)，可根據(jù)面積與點(diǎn)數(shù)的頻率進(jìn)行測(cè)量。人和儀器都不需要到開(kāi)挖面下去，安全上也得到了保障。該方法還可用于對(duì)大型球體、球面建筑物進(jìn)行精確的施工測(cè)量。 。目前 ,這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于起步階段 ,尤其是用于鐵路隧道施工期間的變形觀測(cè)國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例 ,我們?cè)谶@方面作了一點(diǎn)初步的研究。 同時(shí) 為了提高觀 測(cè)的精度和可靠性 ,很多方面還需要進(jìn)一步深入的研究。如 :觀測(cè)方法、回復(fù)反射片與全站儀的配合使用、觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差方法以及引入穩(wěn)健估計(jì)理論對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行抗差處理等 ,能夠有 25 效地提高數(shù)據(jù)的可靠性和定位精度。 國(guó)內(nèi)有將光柵傳感器與全站儀配合使用的意向 ,有望將觀測(cè)精度提高到 。如果將無(wú)尺監(jiān)測(cè)與隧道施工測(cè)量結(jié)合起來(lái) ,使全站儀應(yīng)用更加經(jīng)濟(jì)。無(wú)尺量測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。 謝 詞 這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助 過(guò)我的同學(xué)對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。我要在這里對(duì)他們表示深深的謝意！ 首先要特別感謝我的指導(dǎo)老師 ——楊柳 老師。 楊 老師在我畢業(yè)論文的撰寫過(guò)程中，給我提供了極大的幫助和指導(dǎo)。從開(kāi)始選題到中期修正，再到最終定稿， 楊 老師給我提供了許多寶貴建議。 其次要感謝 我們的 專業(yè)任課的老師，尤其是 吳迪老師和劉順老師 ， 他們 教會(huì)我的不僅僅是 26 專業(yè)知識(shí)，更多的是對(duì)待學(xué)習(xí)、對(duì)待生活的態(tài)度。 最后對(duì)老師，同學(xué)再次致以我最衷心的感謝！ [參考文獻(xiàn) ] [1]周厚斌 .距離導(dǎo)線邊測(cè)對(duì)隧洞橫向貫 通誤差的影響 [J].山西建筑 ,2020,32(21):5556. [2]張永軍 .圍巖量測(cè)在小甸中隧道施工中的應(yīng)用 [J].山西建筑 ,2020,31(9):6667. [3]李青岳 ,陳勇奇178。工程測(cè)量學(xué) [M]178。北京 :測(cè)繪出版社 , 1995178。 [4]孔祥元 ,梅是義178?？刂茰y(cè)量學(xué) [M]178。武漢 :武漢科技大學(xué)出版社 , 1996178。 [5]陸國(guó)勝178。測(cè)量學(xué) [M]178。北京 :測(cè)繪出版社 , 1991178。 [6]水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范 [S]178。北京 :中國(guó)電力出版社 , 2020178。 [7]王毅才 .隧道工程 [M].北京：人民交通出版社， 2020. [8]李青岳，等 .工程測(cè)量學(xué) [M].北京：測(cè)繪出版社， 2020. 27 [9]陳龍飛，等 .工程測(cè)量 [M].山東：同濟(jì)大學(xué)出版社， 1998. [10]趙國(guó)忱 .緩和曲線橫斷面方向的確定 [J].礦山測(cè)量， 2020，（ 2） .