贯通测量设计书.docx
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贯通测量设计书
1编制依据………………………………………………………………………2
2工程概况………………………………………………………………………2
3平面控制………………………………………………………………………2
4高程控制………………………………………………………………………45施工放样………………………………………………………………………4
6横向贯通中误差估算与分析和控制点观测措施……………………………47洞内、外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算和分析…………………8
8洞内、外控制全部贯通测量中误差计算……………………………………8
9全部贯通测量中误差估算总结………………………………………………9
10附隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标………………9
汤南隧道
贯通测量技术设计书
1编制依据
1.1《工程测量规范》（GB50026-2007）；
1.2《公路勘测规范》（JTGC10-2007）；
1.4《公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）；
1.5桃江核电厂进厂道路Ⅰ标段洞冲里隧道施工设计图纸（主要是隧道轴线平面控制点及曲线要素表、纵断面设计高程数据和施工设计图）；
1.6隧道洞口地形及洞外已知控制点点位实际情况等。
2工程概况
桃花江核电厂进厂道路工程是桃花江核电前期工程的组成部分，道路全长7.331Km，其中Ⅰ标段1.6km，包括785m道路和815m隧道。
本标段洞冲里隧道位于线路交点JD1与JD2间连线的直线上，里程桩号为K0+650～K1+465，全长815m，属于中型隧道，单向纵坡i=-1.98%，设计开挖断面为四心圆拱形，上半圆R=7.026m/7.096m，左右边墙R=12.526m/12.596m，仰拱R=15.300m。
隧道进口坐标：
X=3157775.546，Y=599165.727，H=107.933；出口坐标：
X=3158177.782，Y=598456.904，H=91.773。
3平面控制
3.1平面控制点布设
在隧道口附近，工程勘测设计时已布测并移交平面GPS四等控制点4个，其点名和坐标见表1，两点间能相互通视。
根据现有地面控制点及《公路勘测规范》（JTGC10-2007）等施工测量规范和设计、业主等的规定和要求，并结合本工程的线形特点及施工工艺的实际情况、到场使用的测量设备等级等，拟沿隧道轴线方向布设控制支导线（见隧道洞内外控制网点布置示意图中的附图1），所布设的控制导线网点概算坐标见附表13。
3.2选点埋石
根据规范要求，洞内控制导线在布设时，其平均边长控制在300m且相邻边长、短边长之比不大于3：
1，以减小短边对测角精度的影响。
洞内控制点埋设在隧道底板稳固的
洞冲里隧道GPS四等控
制点坐标及高程一览表表1
点名
X（m）
Y（m）
H（m）
距洞口水准路线长
GP01
3157258.101
599508.712
110.775
GP02
3157534.725
599372.234
99.604
320
GP05
3158634.598
598078.325
71.557
GP06
3158804.603
598066.140
67.469
620
硬质基岩上，沿隧道轴线用电钻垂直打眼入基岩40cm，埋设φ22钢筋并用混凝土浇注，点顶部刻十字作为点之记且顶部高出隧道底板施工标高面5cm以上，同时在洞壁用红油漆标明点号，以便于寻找。
3.3控制点施测技术要求
严格按照《工程测量规范》（GB50026-2007）和《公路勘测规范》（JTGC10-2007）等中的规定进行测设操作。
导线观测仪器采用经过鉴定合格且符合本工程控制导线测量要求的日产R-322宾得全站仪（仪器编号853040）进行水平方向角及边长的测量，水平方向角按导线量测时的前进方向观测左右角，奇数站测左角，偶数站测右角；边长进行对向量测，计算时对观测值进行仪器加、乘常数改正。
控制导线观测技术要求见表2、表3及表4。
DJ2级仪器水平角方向观测法技术要求表2
两次照准读数差
半测回归零差
一测回中2C较差
同方向值各测回互差
3″
8″
13″
9″
Ⅱ级测距仪边长测距作业技术要求表3
气象数据测定
一测回间
较差限值（mm）
测回间
较差限值（mm）
往返观测
较差限值
（mm）
温度最小
读数（℃）
气压最小
读数（Pa）
测定时间
间隔
数据
取用
1.0
100
每边观测
始末
每边两端
平均值
5
7
2（a＋b×D）
导线测量的主要技术要求表4
等级
测角中
误差
方向角
闭合差
导线长度
平均
边长
水平角DJ2型仪器测回数
测距
中误差
全长相对
中误差
测距要求
测距仪等级
测回数
四等
2.5″
1.8km
300m
6
7mm
1:
35000
2
2
一级
5.0″
2.4km
300m
2
10mm
1:
17000
2
2
4高程控制
4.1已知地面控制水准点
工程勘测设计时已在隧道洞口附近各布测了两个四等水准点，其数据见表1。
经复测两点间高差准确可靠，点位未发生沉降，水准点距洞口进洞投点（第一个洞内控制点）的距离见表1。
4.2水准点布测
水准高程控制点布设在平面控制导线点上，采用已鉴定合格的苏州一光仪器有限公司生产的DSZ2水准仪（仪器编号209872）配3m木水准尺按四等水准规范精度要求进行往返观测，水准高程测设随工程施工的进度及时跟进，并定期进行复测检核。
4.3等级水准测量的技术要求（见表5）
等级水准测量的技术要求表5
等级
MΔ
（mm）
MW
（mm）
仪器型号
木水准尺
观测
方法
观测顺序
观测次数
往返较差或闭合差（mm）
与已知点联测
环线或附合
平丘地
山地
四
±5
±10
DS3
双面
中丝读数法
后后前前
往返
往
±20L1/2
±5n1/2
五
±10
±20
DS3
双面
单面
中丝读数法
—
往返
往
±30L1/2
±10n1/2
5施工放样
利用洞内导线控制点用全站仪配合水准仪施测隧道中线及断面圆心点，水准高程点控制开挖腰线；根据隧道中线、断面圆心点及腰线，由于隧道处于直线上且为单向纵坡，所以利用Casiofx-4500P编程计算，采用拨角法放样出开挖断面的轮廓线，同时用全站仪测出开挖断面的关键控制点（拱顶点、圆心水平处腰线点及低脚点等）坐标，由计算器反算相关值来检核拨角法所放的开挖轮廓线的精度。
在放样前及过程中对设计图纸与现场量测的断面尺寸数据应反复校核，确保施工放样的精度满足规范要求。
6贯通中误差估算与分析和控制点观测措施
根据《工程测量规范》及《公路勘测规范》等中对隧道施工贯通中误差估算的规定，隧道相向开挖长度在4Km内的贯通中误差分配值见表6。
洞冲里隧道进洞口至出洞口长度为815m，隧道为单向纵坡，i=-1.98%。
因纵向贯通误差对计算直线型隧道只影响中线方向的里程桩号而不影响隧道贯通，所以本次对隧道贯通面就不进行纵向贯通中误差的估算。
隧道相向掘进开挖长度小于4Km时贯通中误差分配值表6
误差名称
横向（mm）
竖向（mm）
洞外测量
±25
±25
洞内测量
±45
±25
全部贯通测量
±50
±35
6.1洞外、内控制导线网点和边长投影到贯通面上的相对坐标系确定
根据洞冲里隧道施工实施性组织设计方案的施工进度计划安排，隧道掘进开挖计划由隧道进、出口对向掘进施工，即隧道进口方向施工1500米即K72+000～K73+500段，隧道出口方向施工1573米即K73+500～K75+073段。
因此，本隧道进洞口点至隧道贯通面K73+500的洞内施工控制导线总长度为1500米，出洞口点至隧道贯通面K73+500的洞内施工控制导线总长度为1573米。
6.1.1隧道贯通面的相对坐标系
根据汤南隧道实施性施工组织设计方案，隧道掘进开挖由由隧道进、出口对向掘进施工，因此，汤南隧道掘进开挖施工只有1个贯通面。
贯通面的平面数据见附图1及表12，其方位角为240°25′34.95″。
因此，隧道贯通面的相对坐标系为：
纵坐标X轴为过隧道洞外GPS控制点GP01并平行于线路交点JD1至JD2连线（即隧道轴线）方向的射线，其方位角为150°25′34.95″；横坐标Y轴为过洞外GPS控制点GP01与纵坐标X轴垂直的射线，其方位角为240°25′34.95″，具体布置见附图1。
6.2洞外控制导线测量对横向贯通中误差的估算
根据《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）可知，本标段GPS地表二等控制点的测边相对中误差ms=±（a2+（b×S）2）1/2，其中取a=5mm、b=0.5ppm，并且GPS控制网测量只存在基线观测边长相对中误差，所以只把已知GPS相邻点的边长投影到贯通面上，求得其边到贯通面的投影长度。
本标段洞外GPS控制网相邻点的边投影到贯通面的投影长度见表8。
洞外控制点和边投影到贯通面的垂距和投影长度表8
位置
边号
控制点边反算距离（m）
控制点边至贯通面的投影长度（m）
进口
CPI131-1~CP131-2
597.014
503
出口
CPI32-1~CPI32-2
765.431
626
6.2.1洞外GPS控制点对贯通面的横向贯通中误差
隧道洞外GPS控制点对贯通面横向贯通中误差计算时，其边长相对中误差精度指标按《公路勘测规程》中四等控制网的精度指标进行计算，计算公式如下：
My外=±（∑（dy2×ms2/S2）1/2，ms=±（a2+（b×S）2）1/2（a=5mm,b=0.5ppm）。
洞外GPS控制点对本标段大季头隧道贯通面的横向贯通中误差值为：
My外=±（∑（5032×（52+0.52×0.5970142/10-12）/597.0142+6262×（52+0.52×0.7654312/10-12）/765.4312）1/2=±5.7mm＜±25mm，即满足规范规定的要求。
6.3洞内导线测量对横向贯通中误差的估算
对洞冲里隧道贯通面洞内控制导线，分别按四等和一级导线测量精度进行横向贯通中误差值的估算，其隧道洞内导线点及导线边投影到贯通面的计算结果列于表9，贯通面横向贯通误差值的估算结果见表10。
汤南隧道贯通面洞内导线点及导线边投影计算表表9
点号
导线点至贯通面的垂距m
边号
导线边至贯通面的投影长度m
CPI31-2
758
CPI31-2~J01
128
J01
644
J01~J02
21
J02
460
J02~J03
0
J03
190
J03~J04
0
J04
J04~J05
0
J05
J05~贯通面
0
贯通面
0
贯通面~J06
0
J06
J06~J07
0
J07
J07~J08
0
J08
80
J08~J09
0
J09
355
J07~J10
90
J10
663
J10~CPI32-1
120
CPI32-1
910
∑RX2
2637094
∑dy2
39325
汤南隧道洞内导线测量对贯通面的横向贯通中误差估算表表10
贯通面
导线
等级
mβ
ms/s
mβ/ρ（∑Rx2）1/2
（mm）
ms/s（∑dy2）1/2
（mm）
[（mβ/ρ）2∑Rx2+（ms/s）2∑dy2]1/2
（mm）
K73+500
四等
±2.5
1/35000
±21.3
±6.5
±22.6＜±45
一级
±5.0
1/17000
±36.7
±10.8
±39.4＜±45
6.4横向贯通中误差结果分析及观测措施
6.4.1横向贯通中误差结果分析及控制导线等级的确定-
从6.3中表10的洞内导线测量总的横向贯通中误差估算结果来看，采用测角中误差
mβ=±5.0″、边长测距相对中误差mS/s=1/17000的一级导线作为洞内的基本控制导线，完全满足隧道贯通误差规范要求。
但考虑到隧道洞外GPS控制点精度及所用两点间边长较短，加上隧道施工测量作业环境条件的局限性，为避免影响隧道贯通的精度，提高隧道横向贯通误差的保险系数，结合施工现场测量仪器的精度等级，确定隧道洞内控制导线测量等级采用四等导线的规范测量技术要求进行施测。
6.4.2洞内导线应采取的观测措施
6.4.2.1水平角观测
从表10中的横向贯通中误差影响值计算中可以看出：
mβ（∑Rx2）1/2/ρ值比ms（∑dy2）1/2/s值大很多，这就说明控制导线测角误差对横向贯通中误差影响大，所以要特别注意导线水平角观测精度，应选用测角精度高的测量仪器，并且观测过程中要仔细对中、照准以减少粗差，并严格按规范进行测量操作，即洞内控制导线水平角测量时采用左、右角全圆观测法，也就是按导线前进方向奇数测回测左角、偶数测回测右角，这样测角的测回数相应地增加而测角的精度也将提高，所测的左、右角方向值取中数后相加与理论值360度可以进行比较，增加了一个评定测角精度是否符合规范要求的误差判断条件，这样测量的水平角的精度比常规只观测左角精度有提高。
6.4.2.2边长量测
对于导线测边的精度，采用相应等级的全站仪进行边长对向往返观测都可以满足规范和施工实际误差精度要求。
观测边长计算时，必须按规范要求进行温度、气压和加、乘常数改正；在隧道内观测环境条件恶劣的情况下，对温度和气压量测要使用适合施工条件和规范要求的仪器，同时可适当地通过增加边长观测测回数来提高测距的精度。
6.4.3洞内控制导线观测的具体措施
隧道洞内控制导线测量，采用徕卡的TS09全站仪进行观测，其测角等级为DJ1型1秒级；测距标称精度为1+1.5ppm，属Ⅰ级测距精度等级。
根据《高速铁路测量规范》等的规定，四等控制导线用DJ1型仪器观测水平角应测6个测回，且水平角观测时，应按导线前进方向测量左、右角各测3个测回，即奇数测回观测左角、偶数测回观测右角；边长距离量测应进行往返对向观测且每次观测2个测回。
7洞内、外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算和分析
7.1洞外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算
根据《高速铁路测量规范》规定，竖向贯通中误差Mh＜±18mm，其计算公式为：
Mh=±m△（L）1/2，m△=±5mm/Km。
由表1知隧道洞外二等水准点距进、出洞口第一个水准点距离，故其对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误中误差值见表11。
洞外水准点对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误差值计算表表11
位置
洞外水准点
洞口水准点
间距m
Mh（mm）
评定
进洞口
GP02
J02
320
±2.8
Mh外=±
=±4.8mm＜±25mm
出洞口
GP05
J05
620
±3.9
7.2洞内水准高程测量对竖向贯通中误差的估算
根据设计图纸及实施性施工组织设计方案的进度计划安排，汤南隧道进洞口向洞内水准路线由隧道进洞口水准点J02引入，其至贯通面的水准路线长L=1.5Km；出洞口向洞内水准路线由隧道出洞口水准点J05引入，其至贯通面的水准路线长L=1.573Km。
现按四等水准测量规范精度估算隧道洞内水准测量对贯通面的竖向贯通中误差，其值见表12。
洞内水准点点对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误差值计算表表12
位置
洞口水准点
洞内水准点
间距Km
Mh（mm）
评定
进洞口
J02
K1+110
0.460
±3.4
Mh内=±
=±4.5mm＜±25mm
出洞口
J05
K1+110
0.355
±3.0
7.3竖向贯通中误差估算结果分析
由7.2表12可知，洞内水准高程控制等级采用四等水准测量完全可以达到竖向贯通中误差规范精度要求。
8洞内、外控制全部贯通测量中误差计算
洞内、外控制测量误差对贯通面的横向、竖向贯通中误差总的影响值为：
横向贯通中误差：
MY总=±（My洞外2+MY出2）1/2
=（5.02+20.52）1/2=±21.1mm＜±50mm。
竖向贯通中误差：
Mh总=±（Mh洞外2+Mh内2）1/2=（4.82+4.52）1/2=±6.6mm＜±35mm。
9全部贯通测量中误差估算总结
从第8条中全部贯通测量中误差计算结果可知，洞外GPS二等控制网点（平面和高程）和洞内采用四等导线、四等水准高程的控制测量精度的洞内控制网等级，完全能满足汤南隧道横向、竖向贯通误差精度要求。
10附隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标
隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标见附图1及表13。
洞冲里隧道进洞口至隧道贯通面洞内控制导线网点概算坐标表13
点名
X（m）
Y（m）
H（m）
备注
GP01
3157258.101
599508.712
已知GPS点
GP02
3157534.725
599372.234
已知GPS点
J01
3157702.525
599336.069
洞外控制转点，桩号K0+464（TH20点附近）
J02
3157775.546
599165.727
隧道轴线上基本控制导线点，桩号K0+650
J03
3157908.802
598930.902
隧道轴线上基本控制导线点，桩号K0+920
贯通面
3158002.575
598765.654
贯通面轴线点，桩号K1+110
J04
3158042.058
598696.077
隧道轴线上基本控制导线点，桩号K1+190
J05
3158177.782
598456.904
隧道轴线上基本控制导线点，桩号K1+465
J06
3158408.193
598233.259
洞外控制转点，桩号K1+786（TH22点附近）
GP05
3157634.598
598078.325
已知GPS点
GP06
3158804.603
598066.140
已知GPS点
附图1：
隧道洞内外控制网点平面布置示意图
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