浅谈高速铁路长大隧道施工控制测量技术何虎Word格式.docx
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适用长度（km）
洞口联系边方向中误差（″）
边长相对中误差
洞外
GPS
二
4~6
1.3
1/180000
3.1.1GPS洞外控制网布设
洞外平面控制网原则上沿隧道进出口连线方向布设，控制线路中m线，平面控制网由洞口子控制网和洞口子网间的联系网组成，同时考虑GPS观测对控制点的要求。
根据现场实际踏勘，磨把公隧道进出口GPS点由两个大地四边形网形构成，网形图如下图所示：
3.1.2选点和埋石
控制点考虑满足GPS观测的要求，又要考虑适合隧道控制测量对控制点的要求。
在磨把公隧道左侧100米山脊处埋设一个GPSJM5009，用于往洞内投点。
再增设2个GPSJM5006、JM5007点与之通视，且距离大于500米作为方向线。
磨把公隧道出口GPS布点如下图所示：
JM5009洞内投点
方向边1
洞内投点方向
方向边2
JM5006
隧道控制点标心钉为金属标志制作材料，上部为不锈钢，下部采用普通钢筋焊接而成。
控制点采用现场灌注混凝土的方式埋设。
埋设深度大于1.2m。
如下图所示：
磨把公隧道共布设8个GPS点，保证每个洞口有两个洞口投点，每个洞口投点有两个后视方向，联测精测网CPI点4个。
3.1.3观测数据采集
GPS控制网采用Trimble双频GPS接收机，静态作业模式作业，接收机标称精度应不低于±
D），且检定合格。
作业前应按规范要求进行相关检测，作业过程中应保持接收设备工作状态良好。
观测前，应按设计的控制网网形、卫星可见预报表、GPS接收机数量、交通情况编制GPS观测计划；
并根据确定的作业模式，配置预置作业任务参数；
作业中应通过报话机和移动电话及时沟通信息。
观测应按设计控制网网形进行，洞口子网和联系网可统一观测，每条基线应观测2个时段，时段长度应大于90分钟。
观测时，为减小对中及相位中心误差，应对GPS天线进行统一定向，第一时段指北定向，第二时段指南定向。
GPS观测应选择卫星数目多、卫星升降少、GDOP值较小且稳定的观测窗口施测，观测符合表4要求。
表4GPS测量作业技术要求表
等级
截止高度角
有效卫星数
GDOP值
采样间隔
有效时段长度（min）
天线高丈量
天线高
较差
对中误差
≥15º
≥4
≤6
15秒
≥90
2次
≤2mm
≤1mm
3.1.4数据处理
以同步观测区为单位进行独立基线解算和质量检核。
以无约束平差确定有效观测量为基础，进行三维无约束平差和二维约束平差。
基线解算采用Leica公司的“LeicaGeoOfficeCombined”软件进行解算，解算结果应满足软件规定的指标要求，基线观测值均应按规范的要求进行重复基线检核和异步环闭合差检核。
GPS外业观测后应对观测数据进行计算；
检核观测成果的质量，应用基线处理软件进行基线解算，基线向量的质量应满足下列规定。
（1）由独立基线构成的异步环各坐标分量及全长闭合差应满足以下各式的要求：
式中：
、
、
——坐标分量闭合差；
——环的全长闭合差；
n——闭合环的边数；
——标准差，
=
，其中
取5mm，
取1ppm，d按环平均边长计算。
当闭合环中长、短边的长度相差较大时，宜按边长和等级规定的精度计算每条边的，并按误差传播定律计算环闭合差的限差。
（2）重复观测的基线较差（
）应满足下式要求：
式中：
——标准差，d按基线长度计算。
根据隧道洞口子网和子网间联系网的不同特点，洞口子网基线构成的异步环三维闭合差限差应小于20mm；
子网间的联系网基线构成的异步环相对闭合差应符合表5要求：
表5异步环相对闭合差限差限差单位：
ppm
长边长度（km）
开挖洞口间距离（km）
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
4～8
7.5
6.1
5.2
4.6
3.9
3.4
3.2
（3）采用同济大学TGPPS6.02软件进行平差计算。
无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下面要求；
VΔX≤3σVΔY≤3σVΔZ≤3σ
整网约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名基线向量改正数较差应符合下列规定：
dvΔx≤2
dvΔy≤2
dvΔz≤2
约束平差后平面控制网的主要技术指标应符合表6的规定。
表6二等GPS控制网测量的主要技术要求
基线方位角
中误差（″）
约束点间的
约束平差后
最弱边边长相对中误差
二等
1/250000
1/180000
注：
当基线长度短于500m时，边长中误差应小于5mm。
根据约束平差后的控制点成果估计洞外控制测量和洞内导线测量对各开挖洞口间横向贯通误差的影响值进行估算，分别分析精测网施工坐标系和隧道工程独立坐标系成果对隧道贯通误差的影响，以决定最终成果的使用，并根据客观情况对洞内测量要求提出建议。
七、3.2洞外高程控制测量
3.2.1洞外高程控制网布设
高程控制网布设应根据实地交通状况和1：
10000地形图按隧道进出口位置布设。
在布网过程中，应首先按地图交通路线进行实地踏勘，然后选择最优路线进行测量。
3.2.2选点和埋石
每个洞口设置3个洞口水准点，选择在洞口附近土质坚实、通视良好、施测便利、高程适宜和便于保存之处；
三个洞口水准点中的两个设置在洞口附近，两点之间距离按安置一次仪器能进行观测为原则，另一个设置在更为安全的区域，便于复核联测，联测隧道范围内所有的二等水准控制点。
磨把公隧道出口二等水准布置点如下图所示：
洞口二等水准点
JMB5004
JMB5005
JMB5006
洞口水准点标石埋设规格同平面点。
3.2.3水准观测
水准观测采用天宝Dini03电子水准仪统一按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）二等标准施测。
水准仪的标称精度均为每公里高差偶然中误差±
0.3mm。
采用单路线往返观测，同一条水准路线的往返观测应采用相同的人员、仪器、转点尺承，沿相同水准路线。
沿公路施测时应使用大于5公斤的铸铁尺垫，在山路地段施测应采用尺桩或突出岩石作为立尺转点；
使用尺撑扶尺，水准尺气泡居中；
使用干湿温度计测定气温。
水准观测要求：
视线长度≥3m、≤50m，前后视距差≤1.5m，前后视距累积差≤6.0m，视线高度≥0.55m、≤2.8m，测站限差：
两次读数差≤0.4mm，两次读数所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差两次读数差≤1.0mm，观测时偶数站按后-前-前-后，奇数站按前-后-后-前的顺序进行，每一测段应为偶数站。
水准测量精度应满足表7规定。
表7水准测量观测的主要技术要求
每千米高差偶然中误差M△
检测已测段
高差之差
往返测
不符值
附合路线
闭合差
环闭合差
≤1.0mm
mm
表中：
R为测段长度，L为附合线路长度，F为环线长度。
二等水准临时间歇点要求：
在间歇时要求设置2至3个间歇点并作为临时水准点处理，间歇点设置要求，第一个间歇点与第二个间歇点间距要求在400m以上，第二个和第三个间歇点间距在两站测量范围内，同时间歇点的规格要以ø
30以上的螺纹钢筋，长度大于600mm，并保证不易被破坏位置；
间歇后测量首先检测三个歇点间高差，在满足限差要求后方可进行余下水准路线测量，如果三个间歇点间有两个点间高差超出限差，必须进行重新测量。
3.2.4数据处理
原始数据处理采用电子水准仪自带软件将原始数据处理为高差距离文件，水准网平差采用铁三院研发的TSDI_HRSADJ精密工程测量平差系统或武汉大学的“科傻地面控制网测量数据处理系统”（COSAWIN）进行严密平差，并采用清华山维数据处理系统进行数据计算对比。
每千米高差偶然中误差MΔ按下式计算：
MΔ=±
L—水准测量的路线长度（km）；
Δ—水准路线测段往返高差不符值（mm）；
n—往返测的水准路线的测段数。
水准点成果最后取位至0.1mm。
4、洞内控制测量
4.1洞内平面控制测量
4.1.1洞内观测方法
洞内平面控制测量采用莱卡1201全站仪进行观测。
观测方法为测回法，磨把公隧道洞内导线平面控制网为四等，根据项目部仪器精度情况观测4个测回即可，但是考虑到隧道观测环境较差，观测6个测回，保证隧道贯通精度满足设计要求。
导线测量满足表8规定。
表8四等导线测量主要技术要求
测角中误差（″）
测距相对中误差
方位角闭合差（″）
导线全长相对闭合差
四等
1/80000
±
1/40000
4.1.2洞内导线点布设
洞内导线点从洞口GPS投点开始，按线路方向间距200米布设，在仰拱填充面左右侧各埋设一点，距电缆槽边约2米的位置。
导线点如下图所示：
洞口导线点
R00X
L00X
导线点采取预埋或冲击钻钻眼埋设。
埋设高度低于仰拱填充面10cm左右，确保施工过程中不被破坏。
4.1.3观测数据采集
磨把公隧道洞内导线数据采集采用测回法观测，观测6个测回。
水平角观测宜采用方向观测法，并符合表9规定。
表9水平角方向观测法的技术要求
仪器等级
半测回归零差（″）
一测回内2c
互差（″）
同一方向值各测回互差（″）
1″级仪器
6
9
当观测方向的垂直角超过±
3°
的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
边长测量应符合表10规定。
表10边长测量技术要求
使用测距仪精度等级
每边测回数
一测回读数较差限值（mm）
测回间较差限值
（mm）
往返观测平距较差限值
往测
返测
Ⅰ
2mD
1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
测距边的斜距应进行气象和仪器常数改正。
气压、气温读数取位应符合表11的规定。
。
表11气压、气温读数取位要求
干湿温度表（℃）
气压表（hPa）
0.5
4.1.4数据记录如下表所：
水平角观测手簿（测回法）
仪器:
TCRP1201点名：
R004观测者：
何虎记录者：
柴中原
日期：
2012年12月5日开始:
14时18分结束:
14时43分
测站
测回数
观测目标
水平度盘读数
2c=盘左读数-盘右（±
180）
半测回方向
一测回平均方向
各测回平均方向
平距（米）
草图
盘左
盘右
°
´
"
″
′″
平均
R004
第一测回
R005
179
59
1
178-16-21
178-16-21.5
178-16-20.6
214.7694
214.7694
L003
178
16
21
358
0
178-16-22
205.1164
205.1163
205.1164
第二测回
30
210
-1
178-16-20
214.7693
214.7692
214.7693
208
22
28
23
第三测回
60
240
-2
178-16-19
238
20
88
第四测回
90
270
268
第五测回
120
300
298
118
第六测回
150
330
328
184
-3
4.1.5数据处理
观测数据经过处理计算，看有没有指标超限的，看是否要补测。
原始数据合格后，平面控制网采用手算平差，并采用清华山维数据处理系统进行数据计算对比。
现以磨把公隧道出口第五次洞内导线点加密为例。
各项指标均满足规范要求。
磨把公隧道出口洞内控制网（第五次）
点号
观测角（左角）
改正后的角度
坐标方位角
边长/m
坐标增量计算值/m
改正后坐标增量/m
坐标/m
△x
△y
x
y
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3056686.3842
481587.4585
GPS点
JM5009
323°
56′39.8″
56′40.1″
130°
21′04.5″
3056318.5295
482020.4322
274°
17′44.6″
265.2041
19.8649
-264.4591
19.8653
-264.4589
R001
340°
58′47.7″
58′48.0″
3056338.3948
481755.9733
洞导线点
75°
16′32.6″
202.0208
51.3472
195.3865
51.3475
195.3866
L002
174°
54′32.5″
54′32.8″
3056389.7423
481951.3598
导线点
70°
11′05.4″
220.5800
74.7738
207.5197
74.7741
207.5198
R003
182°
51′58.5″
51′58.8″
3056464.5164
482158.8796
73°
03′04.2″
205.2849
59.8442
196.3684
59.8445
196.3685
L004
177°
01′40.5″
01′40.8″
3056524.3609
482355.2482
04′45.0″
215.2273
73.3326
202.3490
73.3329
202.3491
1°
33′58.4″
33′58.7″
3056597.6938
482557.5973
251°
38′43.7″
214.7686
-67.6298
-203.8425
-67.6294
-203.8424
178°
16′20.6″
16′20.8″
3056530.0644
482353.7549
249°
55′04.5″
205.1186
-70.4308
-192.6477
-70.4305
-192.6476
183°
12′27.5″
12′27.7″
3056459.6339
482161.1073
253°
07′32.2″
201.1208
-58.3803
-192.4612
-58.3799
-192.4611
R002
171°
26′30.4″
26′30.6″
3056401.2540
481968.6462
244°
34′02.8″
222.1056
-95.3829
-200.5816
-95.3826
-200.5815
L001
22°
33′40.3″
33′40.5″
3056305.8714
481768.0646
87°
07′43.3″
252.6847
12.6577
252.3675
12.6581
252.3676
43°
13′21.0″
13′21.2″
310°
568.1345
1799°
59′57.2″
0°
00′02.8″
2,204.1154
-0.0035
-0.0011
0.0000
3056686.3851
481587.4618
说明：
磨把公隧道洞内控制网为四等导线，测角中误差：
2.5″；
测距相对中误差：
1/80000；
方位角闭合差：
5√n；
导线全长相对闭合差：
1/40000。
∑B测=1799°
59′57.2″，FB=∑B测-（n-2）*180°
=2.8″＜（FB容=5√n=5*√11=16″），∑D=2204.1154，m=√（（1/N）*（FB2/n））=0.8″＜2.5″，K=√（（∑△x2+∑△y2））/∑D=1/600775＜1/40000。
计算：
复核：
朱立斌
日期：
2012.12.06
4.2洞内高程控制测量
高程控制测量按二等水准规范测定，点位与洞内平面控制网共点，观测方法、数据采集、平差与洞外高程控制网施测方法一致。
得出的高程成果再用全站仪进行复核
最终磨把公隧道的贯通误差：
平面控制网里程方向3.9cm，左右方向1.7cm；
高程0.3cm。
满足规范要求（见表12）。
表12隧道贯通误差规定
项目
横向贯通误差
高程贯通误差
相向开挖隧道长度（km）
L＜4
4≤l＜7
洞外贯通中误差（mm）
40
18
洞内贯通中误差（mm）
50
17
洞内外综合贯通中误差（mm）
65
25
贯通限差（mm）
100
130
洞内贯通点-导线控制网
3057039.3247
483871.8383
导线点（出口方向）
R006
179°
49′07.8″
49′06.1″
29′34.8″
235.0054
3056964.7292
483648.9862
18′40.9″
297.3178
-95.2681
-281.6414
-95.2446
-281.6636
贯通点
180°
16′06.6″
16′04.9″
3056869.4846
483367.3226
贯通误差测点
34′45.8″
219.8939
-69.4844
-208.6271
-69.4670
-208.6435
R008
58′13.8″
58′12.1″
3056800.0176
483158.6792
导线点（进口方向）
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