论新高程测量技术在地铁施工中的应用

论新高程测量技术在地铁施工中的应用

魏福生

广东环境保护工程职业学院510000

【摘要】本文对传统的高程测量技术和一种新的高程测量技术的比较分析，结合工程施工测量中的不同要求，根据地铁施工的特点，以深圳市地铁三号线草埔站新增人行天桥项目的施工测量为例，对人行天桥的主体结构控制中，提出了一种新的高程测量方案并进行精度评定。

【关键词】高程测量；地铁施工；精度评定

1研究施工测量的项目概况

深圳市地铁三号线草埔站人行天桥B2（跨广深铁路）工程位于深圳市布吉联检站西侧、清水河村东侧，上跨广深Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线，设单侧人行步梯和自动扶梯下到清水河村。与已建草埔站B号天桥相接，连接地铁3号线草埔站、布吉联检站公交站场与清水河村。该处铁路中心里程为K140+620。

全桥有3跨（为6.95m+32.1m+23.8m），钢箱梁结构，钢梁上宽4.5m，下宽2.0m，高1.2m。其中32.1m+23.8m段为连续梁，每延米重1.426t；6.95m段为简支梁，每延米重1.762t。钢箱梁由钢构厂生产，运至现场拼接及吊装，因此对下部墩柱结构标高控制严格。本人在工程施工测量中，结合传统的测量理论以及施工中所碰到的问题，对高程测量的方法进行研究和探讨。

2高程测量传统方法与新技术比较分析

2.1传统高程测量原理与误差分析

水准测量是工程测量的三大基本工作之一，是高程测量中最常用、最精密的方法，其基本原理是利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，由已知点的高程推算出未知点的高程。如图1所示。

图1传统高程测量原理

水准测量是最基本的一种高程测量方法，其测量的误差主要包括三大方面：一是仪器误差；二是观测误差（精平误差、调焦误差、估读误差、水准尺倾斜误差）；三是外界环境的影响，比如说水准仪水准尺下沉误差、大气折光的影响以及日照及风力引起的误差等等。

2.2新高程测量技术施测分析

如图2所示，假设A点的高程已知，B点的高程为未知，仪器架设点高程C为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。

图2新高程测量技术原理

在架设全站仪后，仪器高为固定值a；棱镜调节到适合位置时，为固定棱镜高b；全站仪观察已知点A水平距离D1，垂直角α；全站仪观察未知点B水平距离D2，垂直角β；在图2中，根据三角高程原理得出：

HB=HC+D1*tanα+a-b（2-1），HA=HC+D2*tanβ+a-b（2-2），在调节好仪器高以及棱镜高之后不再改变，则由（2-2）可得出：HC+a-b=HA-D2*tanβ（2-3），将式子（2-3）代入（2-1）可得：HB=HA-D2*tanβ+D1*tanα

在传统三角高程测量的基础上，使用合适的方法可以巧妙的避开一些不必要的误差，假设在前视读数时遇到障碍物需要改变棱镜高，那么此时b不是常数，设后视棱镜高为b1，前视棱镜高为b2，由（2-2）得出：HC+a，=HA-D2*tanβ+b1（2-4），将式子（2-4）代入（2-1）可得：HB=HA-D2*tanβ+b1+D1*tanα-b2。

3新高程测量技术应用案例

3.1新高程测量技术可行性分析

为了完善新高程测量技术的实测可行性，对新高程测量方法进一步论证，提高施工测量的效率，是该技术得到更广泛的应用，利用全站仪三角高程的计算规则以及全站仪高差法的原理，对其运算公式进行优化。

由传统三角高程测量原理得出：HC=HA-（D1*tanα+a-b）（3-1），

上式除了V值（D1*tanα）可以用仪器直接测出外，a，b都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，a值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，调节好棱镜高后，b值也固定不变。

从（3-1）可知：HC+a-b=HA-D1*tanα=W（3-2），

由（3-2）可知，基于上面的假设，HC+a-b在任一测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。操作步骤如下：

①仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。

②用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。（此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。）

③将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。

④照准待测点测出其高程。

结合（3-2）和三角高程测量原理可知：HB=W+D2*tanβ（3-3），HB为待测点的高程；W为测站中设定的测站点高程；D2为测站点到待测点的水平距离；β为测站点到待测点的观测垂直角。

从（3-3）可知，不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。将（3-2）代入（3-3）可知：HB=HC+a-b+D2*tanβ（3-4），按三角高程测量原理可知：HB=W+D2*tanβ+a’-b’（3-5），将（3-2）代入（3-5）可知：HB=HA+a-b+D2*tanβ+a′-b′，这里a’，b’为0，由此得出HB=HA+a-b+D′tanа′。由以上式子的转换可知，两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。

综上所述：将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。

3.2新高程测量技术的精度评定

在草埔站人行天桥项目中这种高程测量方法投入到实际施工中，顺利完成了各墩柱的浇筑和钢箱梁的吊装，在天桥施工中，仪器架设的高程与墩顶高程不大于11m，与墩柱距离大于20m，确保了观测竖直角小于30度，高程测量理论上可以达到四等水准测量的要求。在对本次工程中的16根墩柱的标高实测后，进行微调以及支座安装，墩顶弹线。在严格调整和复测后，主梁准确落位。在精度方面对其测量的数据与三四等水准测量进行比较分析如下，如表1所示：

4结语

通过施测分析发现传统高程测量在工程施工中具有一定的局限性，根据水准仪观测高差的原理和自由设站的优越性，综合三角高程测量观测的灵活性，提出新高程测量技术方法来施测，通过用全站仪三角高程测量单向观测法、高差法与四等水准测量的公式进行推导，得出相应的数据进行分析研究，根据数据推算以及现场施测结果分析得出结论，高差法三角高程测量在施工中碎步测量时，高差法观测在距离小于1200m及测角小于30时，其测量精度可满足四等水准精度要求。完全符合常规的施工高程测量标准，其测量技术方法操作灵活，在施工中更具优势。

参考文献：

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[2]孔祥元，郭际明.大地测量学基础[M].武汉大学出版社：2009，76-81，227-230[11]GB50026-2007，工程测量规范。

[3]谢常君.三角高程测量及其新方法.测绘与空间地理信息.2007.第3O卷第2期.145-146。

[4]张保民等编著.工程测量技术.北京.中国水利水电出版社.2012

作者简介：魏福生（1985—），男，江西赣州人，本科，助理工程师，毕业于南昌工程学院测绘工程专业，从事大地测量与测量工程相关工作。