长大隧道控制测量方案.docx
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长大隧道控制测量方案
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长大隧道控制测量方案
新建叙永至毕节铁路(川滇段)站前工程施工XZZQSG-2标
长大隧道控制测量方案
(DK194+~D2K230+910)
中铁十七局集团叙毕铁路(川滇段)二标项目经理部
二〇一六年十二月三十日
长大隧道控制测量方案
一、工程概况
我标段施工起讫里程:
DK194+~DK230+910,线路全长。
隧道共计8座,其中大于4公里的长大隧道3座,分别为长岭隧道,7775m;下寨隧道4104m;斑竹林隧道全长12758m,我标段施工里程为D2K222+232~D2K230+910,施工长度8678m。
1.长岭隧道起迄里程为DK199+190~DK206+965,全长7775m,最大埋深375m,除出口DK206+869~DK206+965段为车站范围,设计为双线外,其余均为单线隧道。
隧道为单面上坡,线路设计坡度为‰、‰、‰、‰和0‰。
隧道洞身DK204+~DK205+段位于半径为8000m的右偏曲线上,其余为直线。
为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题,于DK203+100线路前进方向右侧设置1座斜井,于线路大里程夹角45°,全长1400m,斜井作为运营期间防灾救援避难所兼紧急出口。
2.下寨隧道起迄里程为D2K208+923~D2K213+027,全长4104m,最大埋深380m,设计为单线隧道。
隧道为单面上坡,线路设计坡度为‰、‰。
隧道洞身D2K208+923~D2K210+段位于半径为800m的左偏曲线上,D2K213+~D2K213+027段位于半径为800m的右偏曲线上,其余为直线。
3.斑竹林隧道起迄里程为D2K222+232~D2K234+990,全长12758m,最大埋深570m,我标段施工里程为D2K222+232~D2K230+910,施工长度8678m,进口段D2K222+232~D2K222+370段为下坪车站范围,隧道采用车站段双线衬砌,其余均为单线隧道。
线路设计坡度为6‰、‰、11‰、7‰和-3‰的人字坡。
全隧D2K222+~D2K223+段位于半径R=2000的左偏曲线上;D2K226+~D2K228+段位于半径R=8000的右偏曲线上,其余为直线。
为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题,于D2K224+400线路前进方向右侧设置1座横洞,与线路小里程夹角36°,全长1200m,坡度为‰、-1‰。
采用双车道无轨运输。
二、地形地貌
1.长岭隧道:
测区属侵蚀中低山地貌,地形连绵起伏,沟壑纵横,隧区绝对高程900~1250m,相对高差80~320m。
隧道进口距乡村道路较远,出口右侧100m的沟边有乡村公路相通,交通条件一般。
隧道进出口及洞身DK204+700~DK206+800段居民点密集。
2.下寨隧道:
测区属低、中山剥蚀、侵蚀地貌,地形连绵起伏,沟壑纵横,隧区绝对高程800~1450m,相对高差100~650m。
自然斜坡一般10°~40°,局部陡峻,坡度达70°~80°。
地貌受岩性控制,沿软弱带及可溶岩地段多形成侵蚀沟槽。
隧道进口位于马家坝一沟谷内,附近无公路通行,只有进口右侧约350m处有高田至马家坝的乡村公路通过,隧道出口位于高田乡一沟谷内,附近也无公路通行,隧区交通条件较差。
3.斑竹林隧道:
隧区属低中山侵蚀地貌,地形连绵起伏,陡峻,沟壑、谷溪纵横,随区海拔约1000~17300m,相对高差150~730m。
自然斜坡一般15°~40°,局部陡峻,坡度达60°~80°。
基岩出漏状况一般,地表植被较发育,多为林地、灌木林、旱地。
隧道进口位于一深切沟谷内,无公路通行,总体而言,该隧交通条件较差。
三、测量依据
(1)《工程测量规范》(GB50026-2007);
(2)《铁路工程测量规范》(TB10101-2009);
(3)《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009);
(4)《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006);
(5)《国家三、四等水准测量规范》(GB/T12898-2009);
(6)《全球定位(GPS)铁路测量规范》(TB10054-97)
(7)《全球定位(GPS)测量规范》(GB/18314-2001)
四、测量仪器及人员
隧道洞外GPS测量采用7台徕卡GPS接收机,标称精度:
5+;水准测量采用TrimbleDiNi03电子水准仪,标称精度:
;导线测量采用徕卡1201全站仪,标称精度1″+,在使用前经专门机构检测,测量精度满足施工要求。
精密测量队由三名测量工程师和10名测量工(控制测量)组成。
项目总工
XXXXX
项目精测队
分部测量队
测量员
测量员
测量员
根据工程建设需要,在平时施工导线测量过程中,我项目部成立精测队,分部下设测量队长一名,测量员3人。
测量组成员如下:
精测队长:
王盼
分部测量负责人:
王波、张贺贺、范明鑫
组员:
孙昊、张利伟、梁智超、鲍大炜、杨雷、杨杰、商昂、邓鹏飞、赵钦
各分部测量负责人负责指导洞内导线测量,数据的整理及计算,王盼负责全线测量工作复核;
五、测量人员职责
1、在工程开工前,对测量控制网进行复测,发现问题立即向监理单位呈报。
建立相应等级的施工控制加密网控制点至各施工工作面所需部位。
2、根据本施工处的生产计划安排,积极配合各工程部门保质、保量、保安全的完成各项相关测量任务。
3、做好与外部及内部相关部门之间的技术交流、沟通工作,对外部文件及图纸进行分类保管。
4、负责各施工工作面的施工放样,定期检查,并将结果通知所在施工部位的技术员,做好交底记录。
5、提供符合设计要求的设计轴线,以满足规范要求,并负责检查与复核工作。
6、定期监测复核控制点的位移情况,如超出规范,应及时纠正,并向有关单位汇报。
六、隧道洞外控制测量
1.洞外控制点布设规定
(1)洞外平面控制网应沿两洞口连线方向布设成多边形组合图形,构成闭合检核条件。
(2)控制点应布设在视野开阔、通视良好、土质坚实、不易破坏的地方。
(3)视线应超越和旁离障碍物1m以上。
通过水田、沙滩时,应适当增加视线高度。
(4)测站和后视场地应清理和平整,以利于观测。
(5)除水准点可在稳固的基石上刻凿外,其余控制点均应埋设混凝土包金属标志。
(6)每个洞口平面控制点布设不应少于3个,水准点不应少于2个。
(7)用于向洞内传递方向的洞外联系边不宜小于300m。
(8)洞口平面控制点应便于向洞内引测导线。
(9)GPS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°,导线网、三角网的最大仰俯角不宜大于15°。
(10)洞口附近的水准点应尽可能与隧道洞口等高,两水准点间高差以水准测量1~2站即可联测为宜。
2.洞外平面控制测量
表6-2-1隧道洞外、洞内平面控制测量技术要求
测量部位
测量方法
测量等级
测角中误差(〃)
洞口联系边方向中误差(〃)
适用长度(km)
边长相对精度
洞外
导线测量
二
1.0
6~20
1/100000
三
1.8
4~6
1/80000
四
2.5
<4
1/50000
GPS测量
一
6~20
1/250000
二
4~6
1/180000
三
<4
1/100000
洞内
导线测量
二
6~9
1/100000
三
3~6
1/50000
四
~3
1/50000
表6-2-2高程控制测量技术要求
测量部位
测量等级
两开挖洞口间高程路线长度(Km)
每千米高程测量偶然中误差(mm)
洞外
二
>36
≦
三
13~36
≦
四
5~13
≦
五
<5
≦
洞内
二
>32
≦
三
11~32
≦
四
5~11
≦
五
<5
≦
隧道洞外控制网布设:
根据《铁路工程测量规范》中规定:
洞外平面控制测量,结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境,宜采用GPS测量、导线测量。
JM1-14、JM1-15和JM1-16,出口位置布设点位为JM2-5、JM2-6和JM2-7,斜井位置布设点位为JM2-1、JM2-2、JM2-3和JM2-4。
长岭隧道洞外GPS控制网示意图
JM2-10,JM2-11和JM2-12,出口位置布设点位为JM3-2,JM3-3和JM3-4。
下寨隧道洞外GPS控制网示意图
JM4-1、JM4-2、JM4-3和JM4-4,出口位置点位由3标中铁8局布设,横洞位置布设点位为JM4-6、JM4-7和JM4-8。
斑竹林隧道洞外GPS控制网示意图
°00′00",投影面大地高为580m、870m和1070m,投影后东方向坐标加常数为500km,北方向坐标加常数为0。
本管段测量的坐标系统与设计相同,椭球采用WGS84坐标系参考椭球,边长投影在抵偿高程面上,投影长度的变形值:
铺设有砟轨道地段不大于km,即投影长度变形(包括高程归化、高斯正投影变形之和)不大于1/40000,中央子午线经度为105°,其中长岭隧道投影面大地高为870米,下寨隧道和斑竹林隧道投影面大地高为1070米。
控制网加密测量时按四等GPS平面控制网技术要求进行测量。
CPI、CPIIGPS控制网测量的精度指标(表6-2-3),C、D级GPS平面控制网技术要求(表6-2-4)
表6-2-3GPS测量的精度指标
控制网级别
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
CPⅠ
≤″
1/100000
CPⅡ
≤″
1/70000
表6-2-4C、D级GPS平面控制网复测技术要求
别
级
目
项
三等
四等
静
态
测
量
卫星高度角(°)
≥15
≥15
有效卫星总数
≥4
≥4
时段中任一卫星有效观测时间(min)
≥20
≥15
时段长度(min)
≥60
≥45
观测时段数
1~2
1~2
数据采样间隔(S)
10~60
15~30
PDOP或GDOP
≤8
≤10
平差计算
内业平差计算时,采用徕卡公司配备的LGO数据处理软件,以复测后提交的控制点为基准,解算各个加密控制点。
3.洞外高程控制测量
根据《铁路工程测量规范》定:
洞外高程控制测量应根据设计精度,结合地形情况,水准线路长度以及仪器设备条件,采用水准测量或光电测距三角高程测量,长大隧道洞外高程控制网采用二等水准测量。
各级水准测量精度指标(即测规对高程测量的限差规定)
表6-3-1水准测量精度指标
水准侧量等级
每公里水准测量偶然中误差(mm)
每公里水准测量全中误差(mm)
限差(mm)
检测已测段高差之差(即复测值与设计值不符值的限差
往返测不符值
附和路线或环闭合差
左右路线高差不符值
二等
≤
≤
6√L
4√L
4√L
—
三等
≤
≤
20√L
12√L
12√L
4√L
四等
≤
≤
30√L
20√L
20√L
14√L
二等水准测量必须往返观测,不允许采用两台仪器同方向左右观测,三、四等均可以左右路线观测,计算结果单位为毫米。
各级水准测量主要技术要求
表6-3-2水准测量技术要求
等级
水准尺类型
水准仪等级
视距(m)
前后视距差(m)
前后视累积差(m)
视线高度(m)
二等
铟瓦尺、条码尺
DS1
≤50
≤
≤
下丝读数
≥
DS05
≤60
三等
双面
DS3
≤65
≤
≤
铟瓦、条码尺
DS1、DS05
≤80
四等
双面
DS3
≤80
≤
≤
铟瓦条码尺
DS1
≤100
高程测量方法
二等水准测量,路线采用往、返观测。
复测采用附合水准路线,由一个已知点出发,最后附合到另一个已知点,控制测量时一般采用闭合水准路线,由一个已知点出发,最后回到该已知点上,由此计算增设的新水准点高程。
隧道洞外高程控制网采用二等水准测量。
使用TrimbleDiNi03电子水准仪,按二等水准测量规范要求进行施测。
长岭隧道:
在进口处加密水准点,从三等水准点BM21出发,按闭合水准路线进行往返测量;在出口处加密水准点,从三等水准点BM22出发,按闭合水准路线进行往返测量。
下寨隧道:
在进口处加密水准点,从三等水准点BM23出发,按闭合水准路线进行往返测量;在出口处加密水准点,从三等水准点XCPI36-1出发,按闭合水准路线进行往返测量。
斑竹林隧道:
在进口处加密水准点,从三等水准点BM27出发,按闭合水准路线进行往返测量;在横洞口处加密的三等水准点JM4-8出发,按闭合水准路线进行往返测量。
水准测量有关精度计算
外业、内业完成后,应进行精度统计、分析及评定。
(1)、往返闭合差计算,如超限必须查找原因或重测。
(2)、每千米水准测量高差的偶然中误差或全中误差。
M△=√1/4n×[△△/L]
△——水准路线测段往返高差不符值(mm);
L——水准测段长度(km);
N——往返测的水准路线测段数。
(3)、检测已测段高差之差(即复测值与设计值不符值的限差)。
二等水准测量,限差为6√L,不超限采用原设计成果,超限采用复测成果。
这一项是衡量实测精度与设计精度是否相符。
4.洞外控制点的联测及精度要求
平面控制点联测
隧道洞口控制点使用GPS进行加密,待平差计算结果符合规范要求后,应使用全站仪对洞外加密的点位进行角度和边长的复测,复测结果应满足四等导线测量的要求。
表6-4-1导线测量的技术要求
等级
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
测回数
″级仪器
1″级仪器
2″级仪器
6″级仪器
二等
1/250000
±
1/100000
6
9
--
--
隧道二等
1/250000
±
1/100000
6
9
--
--
三等
1/150000
±
1/55000
4
6
10
--
四等
1/80000
±5
1/40000
3
4
6
--
一级
1/40000
±8
1/20000
--
2
2
--
二级
1/20000
±15
1/12000
--
--
1
3
注:
1、表中n为测站数。
2、当边长短于500m时,二等边长中误差应小于,三等边长中误差应小于,四等、一级边长中误差应小于5mm,二级边长中误差应小于。
复测方法:
把仪器架设在控制点上,测量每相邻两点间的距离,并在该点上观测相邻两边之间的夹角,利用已知的控制点坐标正算出距离和坐标方位角,与已测得的距离和坐标方位角进行对比检查。
高程控制点联测
2、三等水准路线宜沿隧道进出口间的道路勘选。
若绕行较远时,可沿小路勘选。
本测区全部位于山区,当水准测量平均每千米单程测站大于25站时,测段往返高差不符值应满足下表的规定。
表6-4-2往返测高差不符值的限差(mm)
水准测量等级
测段往返测高差不符值限差
二
三
四
五
七、隧道洞内控制测量
1.洞内平面控制测量
为提高长大隧道贯通测量精度,用常规的支导线进洞控制法就不够满足精度要求,又由于隧道洞内施工作业繁忙,循环紧凑,工期紧,洞内炮烟和车辆尾气使通视条件差,据以上特点,施工须打破常规测量方法,洞内按高等级导线精度布设,实施时要遵守以下措施及细则。
1.1洞内控制导线若布设成等边直伸形,那么,隧道的横向贯通误差则主要受测角误差的影响,所以测角测边必须用高精度全站仪,可大大提高测角测边精度。
隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而增大,在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下,将边长尽量拉长,以减小方位角传递误差,洞内导线边长布设为300m为宜,困难地段200m为宜。
常用的隧道洞内导线网的布设如下:
多边形闭合环
菱形网
由于多边形网布设自由,不受地形限制,外业推进速度快,菱形网外业观测速度慢,每一站都要测2个角,导线点成对布设,两点的距离根据前后通视情况而确定,导线边尽可能拉长,一般不小于300m,多边形网每一环布设6~8条边为宜,菱形网每一个环都是4条边,而且多边形闭合环的检核条件多,容易发现粗差,为评定精度提供了必要的条件,而单导线无论外业还是内业,都缺少检核条件,通过理论和实践证明导线网的精度比单导线的精度高√2倍。
因此长大隧道洞内导线控制测量采用多边形网进行布设。
由于长大隧道两开挖洞口均小于6km,根据相关测量规范中的规定,对两开挖洞口间的长度小于6km的隧道,洞内导线采用四等导线测设。
2.导线网的测量
长岭隧道进口从洞口控制点JM1-14-JM1-16边开始,沿隧道洞内走向闭合到出口洞口的JM2-1-JM2-3边上;下寨隧道进口从洞口控制点JM2-10-JM2-11边开始,沿隧道洞内走向闭合到出口洞口的JM3-2-JM3-3边上;斑竹林隧道进口从洞口控制点JM4-2-JM4-3边开始,沿隧道洞内走向闭合到横洞洞口的JM4-7-JM4-8边上。
测角、测边采用leicaTCRA1201+型全站仪,仪器的标称精度均为1″、±(1+×D);角度测4个测回,每边往、返观测各3个测回,一测回内读数较差不大于5mm,单程测回间较差不大于10mm,往测及返测边长化算到隧道平均高程面上水平距离(经气象和倾斜改正后)的互差,不得大于边长的1/6000。
所有闭(附)合导线均由不同观测者独立测量两次,取两次测量的角度及边长的平均值,并进行严密平差计算。
观测前,将仪器放置在仪器箱内20分钟时间使仪器与洞内温度保持一致,隧道洞内观测尽量避免施工干扰,避免尘雾,避开有强光的照射以及电磁场的影响,目标棱镜人观测时应该有足够的照明度,受光均匀柔和,目标清晰,避免光线从旁侧照射目标。
采用自动观测时尽量避免光源照射。
表7-2-1导线测量技术要求
等级
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
测回数
″级仪器
1″级仪器
2″级仪器
6″级仪器
二等
1/250000
1/100000
6
9
-
-
三等
1/150000
1/55000
4
6
10
-
四等
1/80000
1/40000
3
4
6
-
一级
1/40000
1/20000
-
2
2
-
二级
1/20000
1/12000
-
-
1
3
表7-2-2水平角方向观测法技术要求
等级
仪器等级
半测回归零差(″)
同方向测回间2C互差(″)
同一方向值各测回互差(″)
四等及以上
″级仪器
4
8
4
1″级仪器
6
9
6
2″级仪器
8
13
9
一级及以下
2″级仪器
12
18
12
6″级仪器
18
-
24
注:
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。
表7-2-3测站周角闭合差的限差
导线等级
二
三
四
限差△(〃)
洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行。
洞内测量前应先将仪器开箱放置20分钟左右,让仪器与洞内温度基本一致,必要时可采用气压温度计,读数并输入仪器进行现场气压温度改正。
目标应有足够的明亮度,受光均匀柔和、目标清晰,避免光线从旁侧照射目标。
完成规定测回数一半后,仪器和反射镜均应转动180°重新对中整平,再观测剩余测回数。
表7-2-4边长测量技术要求
等级
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
二等
Ⅰ
4
4
2
3
2mD
Ⅱ
5
7
三等
Ⅰ
2
2
2
3
2mD
Ⅱ
4
4
5
7
四等
Ⅰ
2
2
2
3
2mD
Ⅱ
5
7
Ⅲ
4
4
10
15
一级及以下
Ⅰ
2
2
2
3
2mD
Ⅱ
5
7
Ⅲ
10
15
Ⅳ
4
4
20
30
注:
1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
2、测距仪精度等级划分如下:
Ⅰ级md≤2mm
Ⅱ级2mm<∣md|≤5mm
Ⅲ级5mm<∣md|≤10mm
Ⅳ级10mm<∣md|≤20mm
md为每千米测距标准偏差。
即按测距仪出厂标称精度的绝对值,归算到1km的测距标准偏差。
3、mD=a+b×D
式中:
mD----仪器测距中误差(mm);a----标称精度中的固定误差(mm);b----标称精度中的的比例系数(mm/km);D----测距长度(km)。
3.平差计算
导线的平差在计算机上采用平差软件进行严密平差,对观测成果进行精度评定,不符合精度要求的测站或测段要重新测量。
对每站的观测成果进行精度评定
如下表(示例),当完成每一测站后,应对该测站的成果进行整理,计算测量角度和距离的最或是值及其中误差。
表7-3-1(观测记录)
编号
观测角度
(度分秒)
V
(秒)
辅助计算
1
753213
1.算术平均值
2.观测值中误差:
2.算术平均值中误差
2
753218
3
753215
4
753217
5
753216
6
753214
秒数之和=93秒
对已构成闭合图形的导线环进行平差计算
在隧道掘进中,随着导线的不断布设,不断构成闭合的图形。
每当构成闭合图形时都应进行平差计算,计算出闭合图形的闭合差、导线的测角中误差,判断是否符合规范规定和设计的要求。
表7-3-2(已构成闭合图形的导线段闭合差)
序号
角度数
角度闭合差(秒)
限差(秒)
±
WS
(毫米)
总长(米)
1/T
限差
备注6
1
6
±
19
3235
1/17万
1/55000
—
2
6
±
28
3300
1/万
1/55000
—
备注
按方位角闭合差计算测角中误差:
=秒
如果闭合图形的各项限差满足规范的要求,则对闭合图形内的每条边角进行平差改正。
手动平差可以将闭合差平均分配到每个边和角度上。
简易平差与严密平差的成果相差不会很大,但为使最终的测量成果更具可靠性,导线的平差应在计算机上采用平差软件进行严密平差。
4.洞内高程控制
洞内高程控制按二等水准测量精度要求施测,观测方法和洞外相同。
洞内高程控