沉管隧道的洞内外联系测量方法及双洞投点联系测量方法与流程

1.本发明属于沉管隧道工程测量技术领域，具体涉及一种沉管隧道的洞内外联系测量方法及双洞投点联系测量方法。


背景技术：

2.在沉管隧道施工测量过程中，洞内外平面基准联系测量通常采用在隧道洞口控制点上架设全站仪直接向洞内侧边角延伸测量的方法。然而，有些沉管隧道进出口与陆地对接端由于受施工界面影响导致测量空间受限，不能采用常规的隧道洞口设站向隧道内传递测量的方法，需要利用设计预留的贯穿隧道顶板的施工孔向隧道内投射点位，将洞外高精度的平面基准传递至隧道内。另外，超长隧道施工时，为加快施工进度及保证隧道更准确贯通，大多采用竖井向隧道内投射点位的方法，建立洞内外平面联系测量。因而，投点精度将直接影响洞内外平面联系测量精度，进而影响隧道的准确贯通。
3.目前，沉管隧道常用的投点方式是将投点从隧道外部直接投射到隧道地面；而投点误差与投点高差成正比，理论上投点高差越大，投射到隧道地面的误差就越大，即投点精度随投点高差的增加而降低，因而洞内外平面联系测量的精度也会降低，难以满足高精度施工测量的需求，也就难以保证沉管隧道的高精度贯通。


技术实现要素：

4.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供一种沉管隧道的洞内外联系测量方法及双洞投点联系测量方法，用以有效规避投点误差，改善洞内外平面联系测量条件，提升洞内外平面联系测量精度。
5.本发明提供了一种沉管隧道的洞内外联系测量方法，包括如下步骤：安装投点辅助装置，投点辅助装置竖向穿置于隧道顶板的施工预留孔内，且其顶底两端分别凸出隧道顶板的顶面和底面；投点辅助装置的顶端装有第一强制对中盘，底端装有第二强制对中盘，第一强制对中盘的轴线和第二强制对中盘的轴线为同一铅垂线；在施工预留孔内沿隧道宽度方向的两端分别安装一投点辅助装置；架设测量设备，在每一第一强制对中盘上架设洞外测量设备，洞外测量设备为洞外全站仪或gnss接收机或洞外棱镜，在每一第二强制对中盘上架设洞内棱镜；在隧道地面上设置测站点，测站点远离施工预留孔所处区域，在测站点处架设洞内全站仪；洞内外平面联系测量，利用每一投点辅助装置顶端的洞外测量设备，获取该投点辅助装置底端的洞内棱镜的平面坐标；洞内全站仪分别照准两个洞内棱镜，以获取测站点的平面坐标。
6.在其中一些实施例中，获取洞内棱镜的平面坐标时，通过洞外测量设备测量得到第一强制对中盘中心的平面坐标，第二强制对中盘中心的平面坐标与第一强制对中盘中心的平面坐标一致，由此获取该第二强制对中盘上架设的洞内棱镜的平面坐标。
7.在其中一些实施例中，获取测站点的平面坐标时，将洞内全站仪对两个洞内棱镜
的测量结果与两个洞内棱镜的平面坐标相结合，计算出测站点的平面坐标。
8.在其中一些实施例中，投点辅助装置包括上支架和下支架，第一强制对中盘安装于上支架的顶端，第二强制对中盘安装于下支架的底端；上支架和下支架均与施工预留孔的孔壁连接；在将上支架和下支架安装到施工预留孔内时，将上支架的顶端面和下支架的底端面均调平，并使第一强制对中盘的中心和第二强制对中盘的中心位于同一铅垂线上。
9.基于上述技术方案，本发明实施例中的沉管隧道的洞内外联系测量方法，通过投点辅助装置的设置，将洞外平面基准点投射至隧道顶板的底面近下方处而非直接投射到隧道地面，因而有效降低了投点高差，规避了投点误差，改善了洞内外联系测量条件，提升了洞内外平面联系测量精度。
10.本发明还提供了一种沉管隧道的双洞投点联系测量方法，包括如下步骤：安装投点辅助装置，投点辅助装置竖向穿置于隧道顶板的施工预留孔内，且其顶底两端分别凸出隧道顶板的顶面和底面；投点辅助装置的顶端装有第一强制对中盘，底端装有第二强制对中盘，第一强制对中盘的轴线和第二强制对中盘的轴线为同一铅垂线；在隧道左车道对应的施工预留孔内沿隧道宽度方向的两端分别安装一投点辅助装置；在隧道右车道对应的施工预留孔内沿隧道宽度方向的两端也分别安装一投点辅助装置；架设测量设备，在每一第一强制对中盘上架设洞外测量设备，洞外测量设备为洞外全站仪或gnss接收机或洞外棱镜，在每一第二强制对中盘上架设洞内棱镜；布设控制网，在左车道地面上设置两个测站点zd1、zd2，在右车道地面上设置两个测站点yd1、yd2，测站点zd1、zd2、yd1、yd2均远离施工预留孔所处区域；测站点zd1、zd2均与左车道内两个洞内棱镜所在点位相互联系，测站点yd1、yd2均与右车道内两个洞内棱镜所在点位相互联系，且测站点zd1、zd2、yd1、yd2之间还相互联系，形成双洞导线控制网；洞内外平面联系测量，具体包括：利用每一投点辅助装置顶端的洞外测量设备，获取该投点辅助装置底端的洞内棱镜的平面坐标；在四个测站点zd1、zd2、yd1、yd2处依次架设洞内全站仪，在未架设洞内全站仪的其它三个测站点处架设第一棱镜；洞内全站仪依托双洞导线控制网分别照准其中两个洞内棱镜及其它三个测站点上的第一棱镜，以获取四个测站点的平面坐标。
11.在其中一些实施例中，获取洞内棱镜的平面坐标时，通过洞外测量设备测量得到第一强制对中盘中心的平面坐标，第二强制对中盘中心的平面坐标与第一强制对中盘中心的平面坐标一致，由此获取该第二强制对中盘上架设的洞内棱镜的平面坐标。
12.在其中一些实施例中，获取四个测站点的平面坐标时，将洞内全站仪对洞内棱镜和第一棱镜的所有测量结果与洞内棱镜的平面坐标相结合，进行整体平差计算，得到四个测站点的平面坐标。
13.在其中一些实施例中，测站点zd1、zd2相对布设于隧道左车道的宽度方向上，测站点yd1、yd2相对布设于隧道右车道的宽度方向上，测站点zd1、zd2、yd1、yd2位于隧道相同里程位置。
14.在其中一些实施例中，投点辅助装置包括上支架和下支架，第一强制对中盘安装于上支架的顶端，第二强制对中盘安装于下支架的底端；上支架和下支架均与施工预留孔的孔壁连接；在将上支架和下支架安装到施工预留孔内时，将上支架的顶端面和下支架的
底端面均调平，并使第一强制对中盘的中心和第二强制对中盘的中心位于同一铅垂线上。
15.基于上述技术方案，本发明实施例中的沉管隧道的双洞投点联系测量方法，通过投点辅助装置的设置，将洞外平面基准点投射至隧道顶板的底面近下方处而非直接投射到隧道地面，因而有效降低了投点高差，规避了投点误差，改善了洞内外联系测量条件，提升了洞内外平面联系测量精度；通过双洞导线控制网的布设，实现了洞内测站点之间的联系测量，增加了多余观测数目和检核条件，形成较强的网形结构，提高了洞内测站点的平面坐标结果的精度和可靠性，进而保证沉管隧道的高精度贯通。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明的投点辅助装置及各测量设备的安装状态示意图；图2为本发明的投点辅助装置的主视图；图3为本发明的投点辅助装置的侧视图；图4为本发明的沉管隧道的双洞投点联系测量方法的洞内控制网网形图。
17.图中：1、投点辅助装置；11、第一强制对中盘；12、第二强制对中盘；13、上支架；14、下支架；2、隧道顶板；3、施工预留孔；4、隧道地面；5、洞外测量设备；6、洞内棱镜；7、洞内全站仪。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.实施例一：本实施例一提供一种沉管隧道的洞内外联系测量方法，如图1-图3所示，包括如下步骤：1）安装投点辅助装置1：投点辅助装置1竖向穿置于隧道顶板2的施工预留孔3内，
且投点辅助装置1的顶端凸出隧道顶板2的顶面，底端凸出隧道顶板2的底面。进一步地，投点辅助装置1的顶端凸出隧道顶板2的顶面约35cm，底端凸出隧道顶板2的底面约30cm，投点辅助装置1的整体高度还需参照隧道顶板2厚度而定。投点辅助装置1的顶端装有第一强制对中盘11，底端装有第二强制对中盘12，第一强制对中盘11的轴线和第二强制对中盘12的轴线为同一铅垂线，即第一强制对中盘11的中心和第二强制对中盘12的中心于竖向上重合，在实际应用中应确保二者的偏心误差不大于1mm。在施工预留孔3内沿隧道宽度方向的两端分别安装一投点辅助装置1。
23.2）架设测量设备：在每一第一强制对中盘11上架设洞外测量设备5，洞外测量设备5为洞外全站仪或gnss接收机或洞外棱镜，可以理解的是，本领域技术人员可根据现场测量环境灵活选择测量设备，在此不做具体限定；在每一第二强制对中盘12上架设洞内棱镜6；在隧道地面4上设置测站点，测站点远离施工预留孔3所处区域，在测站点处架设洞内全站仪7；可以理解的是，洞内棱镜6位于洞内全站仪7的可照准范围内。
24.3）洞内外平面联系测量：利用每一投点辅助装置1顶端的洞外测量设备5，获取该投点辅助装置1底端的洞内棱镜6的平面坐标；洞内全站仪7分别照准两个洞内棱镜6，以获取洞内全站仪7所在的测站点的平面坐标。
25.上述示意性实施例，通过投点辅助装置1的设置，将洞外基准点投射至隧道顶板2的底面近下方处而非直接投射到隧道地面4，因而有效降低了投点高差，改善了洞内外联系测量条件，提升了洞内外平面联系测量精度。
26.在一些实施例中，获取洞内棱镜6的平面坐标时，通过洞外测量设备5测量得到第一强制对中盘11中心的平面坐标，以此定位洞外高精度的平面基准点；由于第一强制对中盘11的轴线和第二强制对中盘12的轴线为同一铅垂线，因而第二强制对中盘12中心的平面坐标与第一强制对中盘11中心的平面坐标一致，由此获取该第二强制对中盘12上架设的洞内棱镜6的平面坐标。该示意性实施例，实现了将洞外高精度的平面基准点的平面坐标准确可靠地传递到洞内，有效了规避投点误差，达到了提升投点精度的目的。
27.在一些实施例中，获取测站点的平面坐标时，将洞内全站仪7对两个洞内棱镜6的测量结果与两个洞内棱镜6的平面坐标相结合，计算出测站点的平面坐标。具体计算方法为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。该示意性实施例，实现了隧道地面4上测站点的平面坐标的解算。
28.如图2、图3所示，在一些实施例中，投点辅助装置1包括上支架13和下支架14，第一强制对中盘11安装于上支架13的顶端，第二强制对中盘12安装于下支架14的底端；上支架13和下支架14均与施工预留孔3的孔壁连接，连接方式包括但不限于膨胀螺丝。在将上支架13和下支架14安装到施工预留孔3内时，将上支架13的顶端面和下支架14的底端面均调平，并使第一强制对中盘11的中心和第二强制对中盘12的中心位于同一铅垂线上。实际安装时，首先利用水平尺对上支架13的顶端面和下支架14的底端面进行调平，然后架设仪器对上支架13上第一强制对中盘11的中心和下支架14上第二强制对中盘12的中心进行检查和调整，确保二者中心于竖向上重合，控制偏心误差不大于1mm。该示意性实施例，通过上支架13和下支架14的设置，减轻投点辅助装置1的整体重量，便于拆装和调整。
29.实施例二：本实施例二在实施例一的基础上进行改进，提供一种沉管隧道的双洞投点联系测
量方法，如图1、图4所示，具体包括如下步骤：1）在隧道左车道对应的施工预留孔3内沿隧道宽度方向的两端分别安装一投点辅助装置1；在隧道右车道对应的施工预留孔3内沿隧道宽度方向的两端也分别安装一投点辅助装置1；投点辅助装置1的结构及设置与实施例一相同，即投点辅助装置1的顶端装有第一强制对中盘11并架设洞外测量设备5，底端装有第二强制对中盘12并架设洞内棱镜6，且第一强制对中盘11的轴线和第二强制对中盘12的轴线为同一铅垂线。
30.2）布设控制网，在左车道地面上设置两个测站点zd1、zd2，在右车道地面上设置两个测站点yd1、yd2，测站点zd1、zd2、yd1、yd2均远离施工预留孔3所处区域。测站点zd1、zd2均与左车道内两个洞内棱镜6所在点位zt1、zt2相互联系，测站点yd1、yd2均与右车道内两个洞内棱镜6所在点位yt1、yt2相互联系，且测站点zd1、zd2、yd1、yd2之间还相互联系，形成双洞导线控制网。可以理解的是，测站点zd1、zd2、yd1、yd2之间可通视。
31.3）洞内外平面联系测量，具体包括：利用每一投点辅助装置1顶端的洞外测量设备5，获取该投点辅助装置1底端的洞内棱镜6的平面坐标，具体方式与实施例一相同；在四个测站点zd1、zd2、yd1、yd2处依次架设洞内全站仪7，在未架设洞内全站仪7的其它三个测站点处架设第一棱镜；洞内全站仪7依托双洞导线控制网分别照准其中两个洞内棱镜6及其它三个测站点上的第一棱镜，以获取四个测站点的平面坐标。参照图4进一步说明照准测量的步骤如下：
①
在yd1点架设洞内全站仪7，依次测量yt1、yt2、yd2、zd1、zd2点处的洞内棱镜6或第一棱镜；
②
在yd2点架设洞内全站仪7，依次测量yt2、yt1、yd1、zd1、zd2点处的洞内棱镜6或第一棱镜；
③
在zd1点架设洞内全站仪7，依次测量zt2、zt1、yd2、yd1、zd2点处的洞内棱镜6或第一棱镜；
④
在zd2点架设洞内全站仪7，依次测量zt2、zt1、zd1、yd2、yd1点处的洞内棱镜6或第一棱镜。
32.上述示意性实施例，在实施例一的基础上，通过双洞导线控制网的布设，实现了洞内测站点之间的联系测量，增加了多余观测数目和检核条件，形成较强的网形结构，提高了洞内测站点的平面坐标结果的精度和可靠性，进而保证沉管隧道的高精度贯通。
33.在一些实施例中，获取四个测站点的平面坐标时，将洞内全站仪7对洞内棱镜6和第一棱镜的所有测量结果与洞内棱镜6的平面坐标相结合，进行整体平差计算，得到四个测站点的平面坐标。具体计算方法为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。该示意性实施例，实现了左右车道四个测站点的平面坐标的精确解算。
34.在一些实施例中，测站点zd1、zd2相对布设于隧道左车道的宽度方向上，测站点yd1、yd2相对布设于隧道右车道的宽度方向上，测站点zd1、zd2、yd1、yd2位于隧道相同里程位置。该示意性实施例，实现了左右车道测站点的对齐布设，使双洞导线控制网结构更为规整。
35.综上所述，本发明实施例中的沉管隧道的洞内外联系测量方法，通过投点辅助装置1的设置，将洞外基准点投射至隧道顶板2的底面近下方处而非直接投射到隧道地面4，因
而有效降低了投点高差，改善了洞内外联系测量条件，提升了洞内外平面联系测量精度；本发明实施例中的沉管隧道的双洞投点联系测量方法在洞内外联系测量方法的基础上，通过双洞导线控制网的布设，实现了洞内测站点之间的联系测量，增加了多余观测数目和检核条件，形成较强的网形结构，提高了洞内测站点的平面坐标结果的精度和可靠性，进而保证沉管隧道的高精度贯通。
36.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
37.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。