发布时间 : 星期四 文章钢丝投点配合陀螺经纬仪定向在竖井联系测量中应用[1]更新完毕开始阅读
2003年度优秀施工论文 钢丝投点配合陀螺经纬仪定向在竖井联系测量
中应用
在完成地面的定向测量后，将仪器搬迁至地下待测边的一端A′点上（见图1-7-b），同样采用跟踪逆转点法测得A′M边的陀螺方位角m，观测记录见表（1—2）。陀螺方位角至少应独立测量两次，并还应在定向边两端点各测一次。陀螺方位角互差应小于40″。
陀螺经纬度仪定观测记簿（逆转点法） 表（1—2）
测线名称：A′M 记录者： 仪器型号：GAK1 观测者： 日期： 项目 左读数 +5.1 中值 +0.42 +0.42 +0.42 +0.42 354°13′18″ 354°13′08″ 354°13′06″ 354°13′11″ +0.50 +0.50 +0.58 +0.53 右读数 -4.2 （-4.15） 周期 环境及其 他条件 天气： 晴 气温： 计算项目 测线方向值 陀螺北方向值 零位改正值 陀螺方位角 仪器常数 地理方位角 子午线收敛角 计算值 38°20′14″ 354°13′11″ -1′28″ 44°05′35″ +03′18″ 44°08′53″ 1°25′07″ 42°43′46″ 测 前 零 位 （+5.05） +5.0 （+4.95） +4.9 平均值 59s -4.1 354°42′03″ （41 29） 354°40′55″ -7.4 8min 54s 31℃ 风力： 1～2级 振动 跟 踪 逆 转 点 读 数 353°44′20″ （44 33） 353°44′46″ （45 18） 353°45′51″ 平均值 +8.5 启动： 10点25分 观测： 10点39分 制动： 11点09分 坐标方位角 测 线 方 向 值 测 前 °′″ 38 20 16 218 20 14 38 20 15 测 后 °′″ 38 20 13 218 20 13 38 20 14 38 20 13 最后取 平均值 °′″ 测 后 零 位 （+8.4） +8.3 （+8.35） +8.4 平均值 项 目 （-7.3） 59s -7.2 正 镜 倒 镜 平均值 在地下观测完毕后，需把仪器搬迁至地面点A上，以上述同样的观测方法，再次测定AT边的陀螺方位角。
3.1.3.3待定边的方位角计算
由观测成果计算定向边的坐标方位角是较简单的。在图（1-7-a）与（1-7-b）中，A0和A分别为地面已知边和地下待定边的地理方位角；γ
0
和γ分别是地面已知边和地下待定边的子午线收敛
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角；m0和m分别是地面已知边和地下待定边的陀螺方位角；α0和α分别是地面已知边和地下待定边的坐标方位角，△为仪器常数；AG和A′G′分别地面和地下的陀螺北方向。由图可得：
α=A-γ=m+△-γ
因为 △=A0- m0=α0+γ0- m0
故 α=α0+（m- m0）+δγ （1-11） 式中δγ=（γ0-γ）为地面与地下测站点的子午线收敛角的差值，其大小可按下式计算：
δγ=μ（X1-XP1） （1-12）
δγ为以秒为单位，μ=32.3×tgΦ(s/km)；Φ为当地纬度；X1与XP1为地面与地下定向点的横坐标，以km为单位。
在本例中，设当地的纬度Φ=40°，μ=32.3×tgΦ=27.0 s/km，X1= 19143km，XP1= 19144km。由式（1-12）计算得δγ=-27″。
将AT边的已知坐标方位角α0=94°50′41″，在地下实测的待定边陀螺方位角m =44°05′35″以及在地面实测的AT边之陀螺方位角m0 =96°12′03″代入式（1-11）中，得地下待定边的坐标方位角α=94°50′41″。 3.1.3.4定向精度评定
定向完毕后，应根据实测成果求出每条陀螺定向边坐标方位角的中误差，以评定陀螺定向精度。精度评定的通用方法为：
根据下式：
αab =mab+△平-γ
a
（1—13）
式中：mab为ab边陀螺方位角；γa为a点的子午收敛角；△平为次测定仪器常数的平均值。 由式（1—13）可知，定向边一次定向的坐标方位角α=m+△平-γ，n次定向的坐标方位角平均值:α平= ∑m/n+△平-γ(∑m为n次定向所得陀螺方位角之和)。由此可得n次定向平均值中误差：M
α平
=±√Mm/n+M△平
又 △平=∑△/n△ 则 M△平=M△/√n△
故 Mα平=±√Mm/n+ M△/ n△ （1—14） 式中：Mm—为一次测定定向边陀螺方位角中误差； M△平—测定仪器常数平均值中误差； M△ —为一次测定仪器常数的中误差； n△—测定仪器常数的次数。
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因为陀螺方位角在井上、井下是采用同一仪器和相同方法测定的，所以井上、井下一次测定陀螺方位角的精度可视为等精度。如不考虑地面起始边方位角误差和收敛角γ的误差，则一次测定陀螺方位角中误差M= Mm = M△，故式（1—14）可改写为：
Mα平=±√M/n+ M/ n△=±M√（n+ n△）/ n /n△ 式中M可根据n△次测定仪器常数的观测值求得，即：
M= M△=±√（∑（△平-△I）÷（n△-1））=±√[vv]/ （n△-1） 3.2钢丝投点测定起算数据
钢丝投点测定起算数据的主要工作如下：如图（1—3）在井架上悬挂两个重锤于洞内，待其稳定后，在地面上利用全站仪测定两垂线与已知方向的夹角及两垂线到已知点（地面架站点）的距离，在井下利用全站仪测定两垂线与已知方向的夹角及两垂线到待定点（井下架站点）的距离。钢丝投点本可以使用单根钢丝投点，但为了增加检核条件，所以一般使用双线投点。
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2绞车绞车滑轮定位板b2aAc钢丝c桶稳定液a吊锤bA（1-3）
投点常采用单荷重投影法。如图（1—3），投点时先在钢丝上挂以较轻的小吊锤（2-3kg重）用绞车徐徐将其下入井中，然后在井底换上作业重锤，放入盛有水的桶内，但不与桶壁接触。桶在放入重锤后须加盖，以防止滴水冲击。为了调整和固定钢丝在投影时的位置，在井上设有定位板，通过移动定位板，可以改变垂线的位置。投点所用的钢丝导向滑轮和定位板设在与井架分离的特制
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托架上。重锤的质量（kg）≈井深（m）/2=20/2=10㎏（本标段1与2深为18m左右，再加上井上一段需约2m，初步设计为20m），钢丝直径（㎜）≈√锤的质量（ kg）/10=0.3㎜。
投影误差的大小决定了投点精度，影响投影误差的因素有：井筒内气流的影响；滴水影响；钢丝的弹性作用；钢丝的附生摆动及地心性的影响等。对此采取的一些措施：第一，尽可能的增大钢丝间距；第二，停止空压机、通风机、水泵等作业；第三，防止竖井滴水、增加重锤阻尼作用。
如图（1—3），A为地面上近井控制点，O1、O2为两垂线，A′为洞内近井点，将作为洞内导线的起算点。观测在两垂线稳定的情况下进行，在地面的点A上架设全站仪观测α角和角ω,并测量边长b、c，然后用检定过的钢尺丈量边长b、c，以作检核，同时丈量边长a作为以后计算时校核用；在井下A′架设计全站仪观测α′和角ω′，并测量边长b′、c′，并丈量三角形边长a′、b′、c′。
角度观测时采用Ⅰ、Ⅱ级全站仪以方向观测回法观测6测回，为减小仪器对中误差对测角的影响，测角时每测两测回重新对中一次，每次对中将基座位置变换120°。在测完一组6测回后，为了减小仪器误差和偶然误差，把井上、井下两台仪器对换同时井上井下观测者也换人（在换仪器过程中，可以先进行边长丈量工作，这样就可以在调整垂线位置之前得到两组测角及一组测边数据）。在完成上述工作后，为了提高传递方向的精度，可利用定位板移动垂线的位置，使其在不同的三个位置上进行观测，这样就得到洞内导线的三组起算数据，取其平均值作为最后结果。在测角过程中严格按《工程测量规范》（GB50026—93）中规定进行：
水平角方向观测法的技术要求 光学测微器两等级 仪器型号 次重合读数之差（″） 四等及以上 DJ1 DJ2 DJ2 DJ6 1 3 — — 半测回 归零差 （″） 6 8 12 18 一测回中2倍照准差变动范围（″） 9 13 18 — 同一方向值各测回较差 （″） 6 9 12 24 ##
一级及以下 边长b、c、b′及c′测量采用全站仪配合棱镜贴片测距，测距时在井上、井下两钢丝上分别贴上棱镜贴片，棱镜贴片必须与全站仪配套，否则必须修改棱镜常数。边长测量时每边观测三测回，每测回读数三次取平均值。
在使用全站仪测距完毕后采用具有毫m分划的钢卷尺再一次丈量边长b、c、b′及c′，同时丈量边长a与a′以作为检核之用。钢尺在使用前先进行检定，丈量时施加检定时的拉力，并记录测
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