铅垂仪智能全站仪深竖井逆向坐标传递投点施工技术

1、铅垂仪+智能全站仪深竖井逆向坐标传递投点施工技术ConstructionTechniqueofReverseCoordinateTransferPointforDeepVerticalShaftwithPlumbometerandSmartTotalStation：Inthetunnelconstruction，inordertospeeduptheconstructionprogressandventilation，thelongandlargetunnels，especiallytheurbansubwaytunnels，oftenusethemethodofaddingverticals

2、haftstoincreasetheconstructionfaceandacceleratetheconstructionprogress.Toensurethattheoppositeexcavationfacecanbecorrectlyconnected，thecoordinates，directionandelevationinthegroundcontrolnetworkmustbetransmittedtothewellviatheshaft，sothattheundergroundcontrolnetworkandthecontrolnetworkcoordinatesyste

3、monthegroundcanbeunified.Therefore，shafttransferandcontactmeasurementbecomestheprimaryproblemforconstruction.0引言目前，竖井平面联系测量的方法有很多，传统的方法是受竖井内气流、滴水的影响，使垂球线发生偏移和不停的摆动只能适用于竖井较浅、对贯通精度要求较低的竖井投点。本技术打破常规，利用激光铅垂仪，采用向上投点的威特ZL铅垂仪逆向投点法，解决了竖井由井口向下投点在井底埋设点位不方便的难题。该方法省时、省力、易于操作，对提高深竖井平面联系测量的精度和丰富深竖井联系测量方法具有重要的实践意义

4、。1 深竖井逆向坐标传递投点施工技术特点1.1 同传统的向下投点法相比，向上逆向投点法具有占用井洞时间短、精度高、操作简单、测量速度快、实用性强、易于埋桩等压倒性优势，节约了成本，产生了良好的经济和社会效益。1.2 采用测量智能机器人TS30高程逆向传递具有速度快、精度高、操作简单，只需要将仪器提把卸下，启动全站仪自动搜索、自动测量、自动记录功能就可以完成全部高程传递工作，全部传递工作不到5分钟。1.3 该方法不受竖井内气流、滴水等恶略环境的影响，充分发挥激光铅垂仪和全自动智能全站仪的最大作用，将各个环节中最大的测量误差降低到最小、经济利益最大化。1.4 采用ZL威特光学铅垂仪逆向投点法，相比

5、于铅垂竖向投点速度快、操作方便，井下控制点易于埋设。1.5 解决了深竖井平面传递和高程传递测量等难题。2 深竖井逆向坐标传递投点施工原理2.1 铅垂仪逆向投点原理铅垂线是平行于重力线的直线，是大地水准面的法线方向，这是大地测量和工程测量的基准之一。铅垂仪是一种铅垂定位专用仪器，利用光学准直原理，用来测量相对铅垂线的微小水平偏差、进行铅垂线的点位转递、物体垂直轮廓的测量以及方位的垂直传递。而激光铅垂仪是在光学垂准系统的基础上添加两只半导体激光器，其中之一通过垂准望远镜将激光束发射出来。仪器的结构保证激光束光轴与望远镜视准轴同心、同轴、同焦，当望远镜照准目标时，在目标处就会出现一红色小亮斑，在目镜

6、外装上仪器配备的滤光片，可用人眼直接观察。另一只激光器通过下对点系统将激光束发射出来，利用激光束对准基准点，仪器配有度盘，对径测量更准确、方便。2.2 全站仪深竖井高程传递原理利用徐卡TS30测量机器人自动搜索、自动照准、自动测量、自动记录等功能，在竖井井口与井底控制点的铅垂线上方放置1个球形棱镜，将全站仪架设在井底逆向投点的控制基准点上，卸掉全站仪提把，人工将全站仪大致瞄向上方的天顶，开启全站仪自动搜索、自动照准功能，自动测量，全站仪自动搜索到球棱镜开始测量，测量的距离加上仪器高即为竖井高程。3 施工工艺流程及操作要点3.1 工艺流程施工工艺流程如图1所示。3.2 操作要点3.2.1 投点前

7、准备工作仪器选择：1）首先选择精度1/200000的铅垂仪作为投点仪器。其次，根铅垂仪的测量原理，为了消除各种误差的影响，在实际作业中，需要将铅垂仪照准部在不同的方位上，进行对径测量，消除水准轴与仪器旋转轴、视准轴与旋转轴安装误差的影响。2）高程逆向传递采用具有自动搜索、自动照准、自动测量功能的徐卡TS30测量机器人。仪器检校：1）在检校平台上或找一高程建筑物，对中整平好，转动铅垂仪，查看铅垂仪圆水准器和管状水准器是否居中，使它们的水准轴平行或垂直于铅垂仪的旋转轴；如果超出0.5格，则需要调校，调校方法同水准仪和全站仪的圆水准气泡和管水准精平气泡。2）将水准仪照准部分别对准仪器度盘0°

8、;、90°、180°、270°四个度盘方位并转动铅垂仪照准部，通过目镜观测分划板十字丝的中心，看读取的4个点位中心是否重合，假如，铅垂仪的分划板十字丝的中心与校验仪十字丝中心重合，说明铅垂仪的视准轴是垂直的，说明仪器精度满足要求，不需要调校；否则，打开目镜保护盖，调校十字丝，直至铅垂仪的十字丝中心始终指向同一个点。调校要进行多个测回。3.2.2 铅垂仪逆向传递投点竖井井底控制点埋设：在竖井井底合适的位置并且竖井井口上部方便搭设操作台架的位置埋设3个控制点，3个控制点相互之间的距离根据竖井的宽度尺寸尽可能的最大，以提高全站仪引测时的纵横向精度。同时，点位的埋设应注意

9、避开通风管道、电梯等，以免影响遮挡和精度；并且，点位埋设的深度要低于竖井仰拱底面约10cm,防止破坏、便于永久保存。竖井井口操作台架搭设：首先，将激光铅垂仪架设在井底控制点上，打开激光便于地面竖井口上的工人找寻在何处位置搭设操作平台，必须在激光束通过的位置预留150mme150mm与井底控制点铅垂相对应的小方孔，保证能使激光束垂直向上穿过预留孔。宝兰客专渭河隧道1#、2#和3#竖井由于设计原因，竖井口上部大，下部小，形成正方形式的漏斗梯形，操作平台危险不太好搭设，投点充分利用现场设备走行龙门吊横梁，龙门吊最大起重量50吨，操作人员和设备架设在横梁上纹丝不动，完全满足投点平台稳定性要求；同时，由

10、于竖井周围设置有围壁，将逆向投点平台远远高于围壁，更有利于投完点后同井口周围的控制点联系测量。激光铅垂仪逆向投点。1）激光铅垂仪的组成：主要由发射、接收、附件三大部分组成。2）安置铅垂仪器：在井底DRD1、D2控制点上分别架设激光铅垂仪，将仪器对中整平。3）在预留口安放接收靶：在井口龙门吊横梁操作平台上D0'、DT、D2'控制点150mm（150mm的预留孔上放置200mm200mmW透明玻璃作为接收靶；采用透明的玻璃板主要是由井底逆向投射发射出的激光束可以穿透玻璃，便于在玻璃上画点。4）对径投点：打开铅垂仪激光电源，会有一束红色的激光从望远物镜中射出，投射到井口顶部龙门吊横梁

11、上150m%150mm预留孔的接收靶上，采用对径读数的方法提高垂准精度，操作仪器分别在0°、90°、180°、270°四个盘位投点定位，横梁操作平台上的测量人员用记号笔在玻璃接收板上分别确定4个激光斑点位置，4个方向所投的点位在玻璃接收板上构成近似于正方形，边长在5mnO内满足要求。5）对径交会刻点：将0度点和180度点以及90度点和270度点交叉连接，其交点即为该井底的铅垂控制点。6）形成三角形闭合环：铅垂仪在井上及井下投下DT和D1、D2'和D2、D0'和D0oDT与D1在空间上为2个点，但投影到同一平面时就成为1个点；D2、D2&#

12、39;和D。D0'情况相同。井上、井下导线通过投点连成一闭合环。详见图2。7）另外2个DRD2个控制点采用同样的方法向上传递投点。8）闭合环检测：逆向投到井口顶部横梁操作平台上的D0'、D1'、D2'三个控制点组成三角形，可以采用全站仪TS30检查相互之间的角度和距离关系，印证所投控制点的内符合精度。9）多次重复2）8）步骤，取其所投点位均值。井口逆向投点同地面控制点联系测量：将井底逆向传递到横梁操作平台上的控制点D0'、DT、D2'利用全站仪同井口附近的WH休口WH才空制点按照全站仪洞内二等导线的测量方法进行联测，TS30全站仪不少于6个测回3

13、.2.3 铅垂仪逆向投点同铅垂仪正向下投点比较测试为验证铅垂仪逆向投点的精度满足要求，本工法按照传统方法由井口操作平台向下投点。为减少因铅垂仪精度带来的影响，采用精度为1/200000大连拉特生产的EN-20激光铅垂仪和威特公司生产的精度为1/200000的ZL天顶仪同精度比较测试。2014年3月8日在宝兰客运专线2号竖井进行比较测试。2号竖井井深56.78m，井底仰拱高程1064.000m，井口龙门吊横梁高程1129.85m。分别将天底仪和天顶仪两台不同工作方法的仪器架设在井底和井口上方的走行龙门吊上。在井口上方龙门吊横梁上架设天底仪，龙门吊横梁距离地面约9ml此时，铅垂仪距离井底控制点的高

14、度663通过现场实际测量投点得到EN-20天底仪和ZL天顶仪结果一致，所投3个控制点D0、D1和D2的点位误差全部在1m也内，完全满足竖井投点所需要的贯通精度要求，说明采用ZL天顶仪逆向投点方法可行、精度可靠、操作简单实用。比较测试结果详细见表1。3.2.4 全站仪竖井高程逆向传递基点引测：采用检定合格的徐卡DNA03电子水准仪将地面高程按照二等水准测量的方法和精度引测至井口操作平台上D0'、DT、D2'三个控制点上。仪器常数设置：测量前，先将TS30全站仪放置在竖井内适应境内环境约20分钟，在此期间可以对全站仪棱镜常数、气压、温度进行设置；并将TS30全站仪自动搜索水平范围加

15、大180度，垂直搜索范围减小到3度，本次测试采用的是迷你微型棱镜，棱镜常数为（PC：+17.5mm）。高程逆向导入：利用徒卡TS30测量机器人自动搜索、自动照准、自动测量、自动记录等功能，在竖井井口与井底控制点的铅垂线上方放置1个球形棱镜，将TS30全站仪对中整平架设在井底D0控制点上，并量取仪器高度记录在高程逆向投点专用记录表格中。测量前输入棱镜常数。卸掉TS30全站仪提把，人工将全站?x大致瞄向井口上方的天顶球棱镜，这是只需要看TS30全站仪显示屏的天顶角显示为0度就可以，开启全站仪自动搜索、自动照准、自动测量功能，全站仪自动搜索并且自动照准到井口天顶方向上的球棱镜开始测量，此时，全站仪显

16、示屏所显示的距离加上仪器高度即为竖井高程。D1和D2两个井底控制点的高程逆向传递方法同D0高程传递的方法一样。高程导入精度检测：待井底D0、D1和D2高程全部导入完毕后，在井底用全站仪三角高程或水平仪检测闭合环是否满足三等水准测量精度要求。如果精度超限，找出原因并返回第步重复步骤补测。经测试，TS30全站仪不需要额外的购买安装弯管目镜就可以自动照准天顶方向的棱镜。3.2.5 全站仪竖井高程逆向传递同垂尺导入法比较测试传统垂尺导入法：采用在竖井内悬吊100m钢尺的方法进行高程传递测量。井上和井下各安置水准仪分别读取井口水?驶?点A塔尺al和井底D0上的B塔尺b2;然后将鉴定好的100m钢卷尺悬吊

17、在井内；并应在钢尺上悬吊与钢尺检定时相同质量的重锤。待钢卷尺稳定时井上和井下水准仪通过对讲机同时读数a2和b2；每次应独立观测三测回，每测回要变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准点的高差较差应小于3.0mm1三测回测定的高差进行温度、尺长和自重张力改正，测量得出的三次钢尺读书取平均值。井底D0点的高程HD0=HA+a1-b1)+(a2-b2)。D1和D2钢卷尺导入法同D0一样，待DOD1、D2全部导入以后用井底水准仪测量闭合环，检查导入的精度。全站仪高程逆向导入法同3.2.4。经测试，采用TS30全站仪高程竖井逆向导入DRD1、D2三点所得高程同传统的垂尺导入法结果一致。详细比测结果如表2。

18、4 深竖井逆向坐标传递投点施工质量控制4.1 关键工序质量控制标准铅垂仪和全站仪对中误差控制在w1.0mm以内，铅垂仪投点中误差应在土3.0mm之内。全站仪2c值小于8，竖盘指标差小于5，测回间垂直角值较差小于5，测同间测距较差小于1.5mm铅垂仪一测回测测量标准偏差w1/200000o陀螺仪一次定向精度w5。隧道横向贯通限差w100mm全站仪需要具有自动照准、自动观测、自动记录功能，测角精度w1.0，测距精度01+2ppm井内导线按照高速铁路工程测量规范隧道洞内控制二等控制网实施。联系三角形边长测量应采用检定过的钢尺并估读至0.1mm1每次应独立测量三测回，每测回往返三次读数，各测回较差在地

19、上应小于0.5mm,在地下应小于1.0mm,地上与地下测量同一边的较差应小于2.0mm。4.2 质量保证措施严格按照“三标一体化”的标准与要求建立了质量管理体系。认真编写了激光铅垂仪和全站仪逆向投点操作标准与作业指导书，严格按照编写的作业指导书、相关标准规范执行，使每一个测量放样环节都有章可循。逆向投点一次投点独立完成三测回，是指每测回观测完成后均变动铅垂仪位置重新进行逆向测量，共有三套不同的完整观测数据。这样规定的目的一是提高精度，二是检核粗差，保证成果可靠性。建立全员参与的质量管理体系，从制度上明确测量人员和各部门各作业队的质量职责，使质量管理活动有章可循、有法可依。建立质检巡检制度，质量例会制度，严格执行验收程序