隧道施工控制网布设
隧道测量中控制网布设与数据处理方法研究
隧道测量中控制网布设与数据处理方法研究摘要:传统隧道施工控制网的方法有三角测量方法和精密导线法,其中三角测量方法是最为传统的隧道施工控制网方法,而精密导线法近几年应用较多。
本文基于笔者多年从事控制测量的相关经验,以GPS应用于某隧道控制网布测为研究背景,分析探讨了洞内外平面控制测量的方法与流程。
关键词:GPS 特长隧道控制网贯通误差1 基于GPS控制网布设的优点传统隧道施工控制网的方法有三角测量方法和精密导线法,其中三角测量方法是最为传统的隧道施工控制网方法,而精密导线法近几年应用较多。
常规测量办法在隧道测量中难度都较大,因为其一般都在地形复杂的山区。
而如果选择采用GPS来建立隧道控制网,由于通视条件对GPS观测影响较小,而GPS控制网网形也较常规控制网更为随意,故GPS测量一种有效的控制测量隧道的方法。
GPS如下几个优点在在测量中的应用中较为实用:(1)观测站之间可以相互不通视。
点位选择比传统方法更为灵活,也极大地减少了因为选点的苛刻增加的经费和时间。
(2)有较高的定位精度。
如基线<50km时,可以实现1PPm～2PPm的相对精度,定位精度会随着基线的加长而提高。
一般测量手段很难达到这样的精度级别。
(3)极大地缩短了观测时间。
以完成一条基线的相对定位所需要的观测时间为例,采用经典的静态定位方法,一般为lh～3h(具体时间依精度不同而不同)。
(4)三维坐标能与观测成果一同提供,这是因为,测站点的大地高程可以被GPS精确测定,所以在精确提供测站点的平面位置的同时,能同时得到大地高程。
这开辟了一条新的途径,即可以研究大地水准面的形状和地面点的高程。
(5)GPS用用简便的操作,较轻的重量,小的体积等特点。
(6)GPS能在所有气候条件下作业。
跟传统的测量方法不同,GPS观测不受地点、时间限制,也不受天气条件影响,可以实现连续观测。
2 工程简介全长4126m的隧道位于某山脉中段,属于目前我国建成的最长隧道之一。
施工控制网的建立
对测量数据进行处理、分析和质量评 估，以确保控制网的可靠性和精度符 合要求。同时，对测量过程中出现的 误差和问题进行修正和优化，以提高 控制网的精度和可靠性。
03
施工控制网的优化设计
控制网的可靠性分析
可靠性
评估控制网在受到一定程度的扰动或误差时，仍能保持其稳定性 和精度的能力。
可靠性指标
施工控制网的建立
目录
• 施工控制网概述 • 施工控制网的建立过程 • 施工控制网的优化设计 • 施工控制网的应用实例 • 施工控制网的未来发展
01
施工控制网概述
施工控制网定义
01
施工控制网是指在施工区域内， 按照一定规则和精度要求布置的 一系列控制点，用于确定施工对 象的位置、高程和几何关系。
水利水电工程施工控制网通常采用高精度的GPS定位技术或三角网测 量技术，对工程的各个施工阶段进行精确测量和监测。
控制点的设置应考虑工程的结构、规模、地形等因素，并应保证控制 网的精度和稳定性。
水利水电工程施工控制网的应用需要专业的测量队伍和技术支持，以 确保工程的正确施工和安全性。
05
施工控制网的未来发展
02
施工控制网是施工测量的基础， 是保证施工质量、安全和进度的 关键因素。
施工控制网的重要性
01
施工控制网是施工测量的基准，能够确保施工过程中的测量精 度和准确性。
02
施工控制网能够为施工放样、安装定位等提供可靠的依据，提
高施工效率。
施工控制网有助于实现施工过程的数字化和信息化管理，提升
03
施工企业的核心竞争力。
包括控制网的点位精度、方向精度、距离精度等，用于衡量控制网 的可靠程度。
可靠性分析方法
隧道光纤布线方案
隧道光纤布线方案1. 引言隧道光纤布线方案是针对隧道内部通信需求的网络布线解决方案。
隧道通信系统在保障隧道正常运营和管理方面起着至关重要的作用。
传统布线方式存在布线成本高、施工难度大等问题，而隧道光纤布线方案则能够提供高速、稳定的通信网络，满足隧道内部的通信需求。
本文将介绍隧道光纤布线方案的概念、优势、应用场景以及实施步骤等内容，旨在帮助读者更好地了解和应用隧道光纤布线方案。
2. 隧道光纤布线方案概述隧道光纤布线方案是一种利用光纤技术进行隧道通信网络布线的解决方案。
它通过敷设光纤电缆，将光信号传输到隧道各个节点，实现数据传输、监控和通信等功能。
相比传统的布线方式，隧道光纤布线方案具有以下优势：•高速传输：隧道光纤布线方案采用光纤传输技术，具有高速传输的特点，满足隧道内大量数据传输的需求。
•低延迟：光信号传输速度快，延迟低，保证了通信的实时性和稳定性。
•抗干扰：光纤电缆对电磁干扰和射频干扰具有较好的抗干扰性能，保证了通信的可靠性。
•大容量：光纤电缆的传输带宽大，能够满足隧道内大规模数据传输的需求。
3. 隧道光纤布线方案的应用场景隧道光纤布线方案广泛应用于以下场景：3.1 道路隧道道路隧道是城市道路交通的重要组成部分，安装隧道光纤布线方案可以实现隧道内的视频监控、信号灯控制、应急呼叫等功能，提高交通管理和应急处理的效率。
3.2 铁路隧道铁路隧道作为重要的铁路交通通道，隧道光纤布线方案可用于实现故障检测与管理、列车通信与监控、信号系统控制等功能，提高铁路交通的安全性和运行效率。
3.3 地铁隧道地铁隧道是城市轨道交通系统的重要组成部分，隧道光纤布线方案可用于地铁信号系统、视频监控系统、通信系统等应用，提高地铁的运行管理和安全保障。
3.4 矿山隧道矿山隧道是矿业生产的重要环节，隧道光纤布线方案可用于矿山通信、监控系统，实现矿山安全生产的监测与管理。
4. 隧道光纤布线方案的实施步骤4.1 方案设计在实施隧道光纤布线方案之前，需要进行方案设计。
公路隧道施工测量误差及精度保证措施_3
公路隧道施工测量误差及精度保证措施发布时间：2023-01-03T04:32:51.760Z 来源：《新型城镇化》2022年23期作者：耿伟成王宏伟[导读] 一般来说，在公路隧道工程施工的测量过程中，测量精度会受到各种因素的影响，导致测量结果与工程情况之间存在一定的误差，导致最终的计算和审核出现偏差。
中建八局第三建设有限公司 210000摘要：近年来，隧道施工从原来的大合同模式向劳动管理模式转变，所有的技术问题都来自项目部，工人以劳动的形式出现，这就要求工程管理人员转变思维，特别是隧道测量人员，从以前只进行隧道控制点审核到放样的各个工序。
测量员的放样和监测工作直接影响到工程的造价和安全。
因此，在公路隧道施工过程中，测量误差和精度控制非常重要。
关键词：公路隧道；施工测量；误差；精度；保证措施一、公路隧道施工测量误差分析一般来说，在公路隧道工程施工的测量过程中，测量精度会受到各种因素的影响，导致测量结果与工程情况之间存在一定的误差，导致最终的计算和审核出现偏差。
一般情况下，公路隧道工程施工的测量误差受控制网布局、外界因素、测量仪器、观测器技术水平等因素的影响，给测量结果带来不同程度的测量误差。
在施工测量过程中，测量的精度和精度一直是测量工作的重中之重，但测量误差是不可避免的，任何测量都会伴随着测量误差的出现而导致最终计算结果的失真。
通过对工程测量误差来源的综合比较分析，发现造成测量误差的主要原因有以下两个方面，进一步分析有助于减少测量误差。
1.控制网布设公路隧道控制网的布置对整个隧道工程的测量非常重要。
制定控制网方案的主要依据包括对施工现场的水文、地形等资料的调查和收集，以及施工过程中竖井、斜井、平行坑的设计和布置。
为了满足公路隧道工程的相关要求，在铺设控制网络时，需要考虑与现场环境相匹配的测量仪器类型，在相应条件下，分析按此方案铺设控制网络的可行性和精度，并进一步对原设计进行调整和优化，以提高控制网络的精度和与现场环境的兼容性。
隧道施工控制网布设
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GPS控制网的精度设计
隧道测量最终的要求是保证相向开挖的隧道正确贯通 , 因此，GPS网的设计也必须满足这一要求。
坑口控制点的精度
按隧道规范规定:当隧道长 L ≤4 km,其横向贯通误 差的限差应 ≤10 cm,即中误差 mσ ≤±5 cm;当隧道长 4～8 km 时,其横向限差应 ≤15 cm, mσ ≤±7. 5 cm; 当 L > 8 km 时,限差还可放宽一些。显然,贯通误差是 由洞外控制测量误差与洞内导线测量误差所引起。因此, 其横向贯通中误差 mσ的计算式为
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GPS短边方位观测的中误差为
解算得到士0.68″，当然这里只计算了偶然误差的影响， 方位测量的精度中有可能还会受到系统误差的影响，但可 以看出GPS短边方位测量具有很高的精度，可以在隧道测量 中大显身手。
从长梁山铁路隧道GPS网和精密导线网的比较分析中可 以看出，利用GPS布设隧道洞外平面控制网不仅能满足隧道 施工的要求，与常规方法相比具有 1点数少：整个导线网共有38个点,GPS网共23个点； 2工期短，精度高等优点，可大大提高经济和社会效益，可 以认为GPS是布设隧道洞外平面控制的理想方法； 所以，可以认为GPS是布设隧道洞外平面的理想方法。
Q——设计的GPS网的图形强2021/度1100/ ，由网11 的几何形状所决定，或由GPS网矢量的协方差
因此，m0用GPS接收机的标称精度表示，即
为了实现隧道网的布设和精度设计，可以根据 隧道总长度和测区地形及各坑口的初步位置，以不 同边长模拟几种GPS测量网的方案，根据图形和他的 GPS矢量的协方差矩阵解求Q值，并求出坑口控制点 的精度，选择既满足精度又具有高效率的网作为优 化方案。
隧道盾构施工控制网布设
隧道盾构施工控制网布设【摘要】通过3座隧道的控制测量比较及技术介绍，总结隧道控制测量经验，为隧道控制测量提供方便可行的控制测量方案。
【关键词】：中长隧道；控制测量；坐标系；贯通误差第一章隧道到工程的发展1．1 隧道和地下工程的存在意义隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。
隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前景的一门科学。
1．2 隧道的概念隧道是一种地下工程结构物，通常是指修筑在地下或山体内部，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线通过的通道。
隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道；城市地下铁路和海底、水底隧道；军事工程方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。
1．2．1 隧道工程的概念隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。
1．3 修建隧道的目的目前，大部分隧道的设置以交通运输为主要目的，穿越山岭、河流、港湾等障碍，修建地下铁道，缩短交通线路，改善线形，可提到车辆行驶速度，以获得良好的经济效益和社会效益。
除此之外，在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的；在市政工程中，设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。
隧道的这些功能，决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸，多数长度为几千米道几十千米，有的甚至更长。
而横断面的尺寸则相对较小，一般仅几米到几十米。
断面较小的隧道，一般不作为交通设施，仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途，这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。
断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空间，一般有其专用功能，如作为地下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。
1．3．1：隧道工程的优点隧道之所以在近几年迅猛的发展，是因为它有独特的优点：首先，利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。
其次，隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。
控制网布设原则
咱们平时说的控制网主要有首级网和加密网，首级网就是设计院做的控制网，一般设计院提供的控制点并不能满足施工放样的要求，这就要求我们根据设计院提供的控制网来加密，以满足施工放样的要求。
这样就存在一个加密网了，加密网的成果是有施工单位自己选点，埋点，以及测量，报监理单位复核、批准方能使用。
控制网又分为平面网和高程网，设计院要先提供一部分控制点给施工单位，设计交桩点有CP0，CPI,CPII,JY点，还有SM水准点，其中CP0，CPI,CPII是坐标点，JY点和SM点是高程点，是高程基准。
当然为使用方便CP0，CPI,CPII也可以带高程，作为高程点使用，这些设计单位提供的点位和成果就是咱们后续施工的加密网测设的依据。
加密网是又咱们自己施测，所以咱们主要就是要做好加密网：1、选点：点位选择要沿线路两侧布设，点位置不能离线路太远也不能离线路太近，太远了施工放样时不方便，太近了，在施工过程当中容易被破坏。
平面和高程网要在施工范围外50-100米为宜。
当然，客专上要求做沉降观测，我们根据实际情况沉降观测的基准网也就是高程都是沿线路红线附近埋设。
特别是路基段，高差太大，沿着红线附近埋设为了方便沉降观测时不用转站太多，在300米左右一个点，桥上和隧道里面可能更长一点。
平面网要看有什么仪器测量，使用GPS测，还是直接用全站仪测。
用GPS测量时要保证相邻的一对点能通视，还有视野要开阔，周围不能有遮挡，附近不能有大面积水域。
用全站仪测量时要保证前后两个点都要通视的原则。
相邻两个点位之间要保证300米左右为宜，不能太近也不能太远。
2、埋点：埋点要根据当地实际情况考虑埋设深度，像咱们这边冻土层较深，埋的点位深度要达到1米8，方能保证冬天施工时控制点的稳定。
3、测设：高程用电子水准仪测量，测量数据仪器自动记录，每一测站自动提示超限与否，最后要注意往返程不超限方可。
平面用GPS 测量比较简单，但要注意，测量过程当中不能随意开关机。
高铁隧道洞外控制网布设及贯通精度估算
高铁隧道洞外控制网布设及贯通精度估算摘要：高速铁路隧道工程的洞外控制网是隧道工程控制测量的关键，它的精度直接影响到隧道施工进度及施工质量。
目前，我国高铁中，超长隧道工程非常普遍，且开挖断面大，要求贯通精度高，如何确保隧道洞外控制网的精度，已成为隧道施工中一项关键的技术。
在实际测量中，采用GPS测量技术进行洞外控制网的施测，是目前最为普遍的方法。
本文通过云桂高铁革朗隧道洞外控制网的测量，详细介绍了隧道洞外GPS网的布设及贯通精度评估。
关键词：高铁隧道；洞外控制；GPS网；精度估算1 控制网基本指标新建云桂高速铁路云南段革朗隧道，施工里程为D4K359+039～D4K370+614，正线长度11575m。
洞外控制网采用GPS进行，其中央子午线取隧道中心经线为105°30’00”，高程投影面取隧道平均高程面为900 m，采用WGS84系统坐标系椭球参数。
外业工作分为1个整网，各测段之间采用边联结方式形成由三角形或大地四边形组成的带状网。
每个洞口布设至少3个点，周围视野开阔，对天通视情况良好，高度角15°以上无障碍物阻挡卫星信号；远离高于安置天线高度的树木、建筑物等阻挡卫星信号的障碍物。
点间距不少于400m，加密控制点标石埋设标准与精测网CPII控制点标石埋设规格及要求相同。
观测时将隧道洞口设计院交接的CPI、CPII控制点纳入GPS独立网中，整网为14个点，共有同步环6个。
2 洞外GPS网施测2.1 施测人员参加复测人员共6人，工程师2人，测量技术员4人，在进行洞外控制网施测前对参与测量人员进行了统一培训。
2.2 设备投入及外业测量洞外控制网施测量共投入天宝（Trimble）5800双频接收机4台套/组，标称精度：5mm+1ppm；投入天宝（Trimble）R4双频接收机2台套/组，标称精度：5mm+1ppm。
隧道洞外控制网按二等网观测，每个观测时段观测90min，每个同步环观测2个时段，采用静态相对定位模式观测，外业操作准确对中、整平仪器，每时段观测前后分别量取天线高，取两次量高的平均值。
隧道工程控制网方案设计
隧道工程控制网方案设计一、引言隧道工程作为交通基础设施的重要组成部分，对于城市交通和物流运输具有重要意义。
在隧道建设过程中，安全、稳定、高效的隧道工程控制是至关重要的。
隧道工程控制网方案就是为了确保隧道工程施工、运营和管理的顺利进行而设计的。
本文将从隧道工程控制网的概念和作用入手，讨论隧道工程控制网方案设计的相关内容。
二、隧道工程控制网概念和作用隧道工程控制网是指在隧道建设、运营和管理过程中，通过各种传感器、监控设备等技术手段构建的一套完整的监控和管理系统。
其作用主要包括以下几个方面：1. 实施工程施工监控：隧道工程施工期间，通过隧道工程控制网可以实时监测施工过程中的各项指标，提供施工现场管理人员的数据支持，及时发现和解决施工过程中的问题，确保施工过程的安全和质量。
2. 提供隧道运营监控：隧道建设完成后，隧道工程控制网可以实时监测隧道运营过程中的各项指标，包括交通流量、环境指标、设备状态等，为隧道运营管理提供数据支持，保障隧道运营的安全和高效。
3. 实现隧道工程远程管理：通过隧道工程控制网，可以实现对隧道工程的远程监控和管理，包括远程开关、远程巡检等功能，提高隧道工程的智能化水平，降低人力成本，提高管理效率。
三、隧道工程控制网方案设计的相关内容1. 隧道工程控制网方案设计的原则隧道工程控制网方案设计应遵循以下原则：（1）科学性原则：方案设计应立足于科学理论和实践经验，充分考虑隧道工程的特点和需求，确保方案设计的科学性和合理性。
（2）系统性原则：方案设计应综合考虑隧道工程建设、运营和管理的全过程，确保系统的完整性和协调性。
（3）实用性原则：方案设计应追求实用效果，注重技术的可操作性，为隧道工程的实际需求提供有效的解决方案。
2. 隧道工程控制网方案设计的步骤（1）需求分析：首先对隧道工程的需求进行全面分析，包括施工监控、运营监控、远程管理等方面的需求，明确隧道工程控制网的具体功能和要求。
（2）技术选型：根据需求分析结果，选择适合的监控设备和传感器等技术手段，包括数据采集设备、通信设备、监控系统等。
隧道控制点布网方案(单导线)
新建铁路广元至达州线巴中至达州段站前工程I 标段隧道洞内控制网布设方案编制：复核：审核：中铁七局集团巴达铁路站前I标段工程指挥部二0—年十月隧道控制点布网及测量方案一、测量依据1、《铁路工程测量规范》2、设计院提供的平面控制网点及水准网点得内业资料3、加密导线及水准点的内业资料4、隧道设计图纸二、工程概况中铁七局巴达铁路站前I 标段第二经理部管段内隧道共计13.5 座，分别为张家湾隧道、葫芦咀1#隧道、葫芦咀2#隧道、青龙咀隧道、南台山隧道、康家院隧道、徐家湾隧道、洞沟隧道、马耳梁隧道、南垭邱隧道、小罗家梁隧道、郭家沟隧道、潘家湾隧道、梨树坪隧道。
隧道为单线隧道，全长19.387 千米，，分别为：张家湾隧道出口1879 米、康家院隧道1571 米、南台山隧道2033 米、青龙咀隧道1031 米、徐家湾隧道4652 米、洞沟隧道1418 米、马耳梁隧道249 米、潘家湾隧道829 米、郭家沟隧道243 米、南垭邱隧道1693米、葫芦咀1#隧道784 米、葫芦咀2# 隧道674 米、小罗家梁隧道508 米、梨树坪隧道177 米。
三、施工工序流程1、主要测量工作及仪器配置①平面控制测量②高程控制测量③洞内开挖放样测量④断面超欠挖测量⑤贯通测量复测及控制测量使用测量仪器标2、测量人员配备及分工经理部总工文朝维为组长；许宜昌为副组长。
主要负责复测组织，管理及数据的上报复核。
注：各分部可根据自己管段内的施工情况调配人员组织，每日将测量情况及时汇报于经理部，以便经理部做好安排工作。
平面测量和导线布设由各个分部的小组完成，并按开挖进度进行复检。
四、主要测量工作及内容1、洞口平面测设为满足施工需要隧道洞外控制测量采用GPS结合CPI控制点对施工控制点进行加密，加密点在选点、加密、平差等个工序均应满足规范要求。
隧道平面控制测量的主要任务是保证隧道的精度与正确贯通，并定出施工中线。
选点是把图纸上设计的点位落实到实地，并根据实际地形进行修正。
隧道独立控制网布设技术设计方案
新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-29标段(DK1596+550～DK1658+293.5)隧道独立控制网技术设计方案中铁十五局集团有限公司蒙华铁路项目部二〇一六年五月目录一、任务概况 ................................................................................................................................................. - 1 -二、既有资料 ................................................................................................................................................. - 2 -三、技术依据 ................................................................................................................................................. - 2 -四、坐标及高程系统..................................................................................................................................... - 3 -4.1、平面坐标系统............................................................................................................................... - 3 -4.2、高程系统 ....................................................................................................................................... - 4 -五、隧道分布情况......................................................................................................................................... - 4 -六、人员及仪器配置..................................................................................................................................... - 4 -6.1、人员配置情况............................................................................................................................... - 4 -6.2、设备配置情况............................................................................................................................... - 5 -七、控制网点选埋要求................................................................................................................................. - 5 -7.1、控制点的选点、埋设要求.......................................................................................................... - 6 -7.2、控制点的编号............................................................................................................................... - 7 -八、控制网测量方法及精度指标................................................................................................................ - 7 -8.1、平面控制网测量方法及精度指标.............................................................................................. - 7 -8.1.1、洞外平面控制网测量方法及精度指标.................................................................................. - 7 -8.1.2、洞内平面控制网测量方法及精度指标.................................................................................. - 8 -8.2、高程控制网测量方法及精度指标.............................................................................................. - 8 -九、验前贯通误差估算................................................................................................................................. - 8 -9.1、隧道贯通误差要求....................................................................................................................... - 9 -9.2、平面验前贯通误差估算 .............................................................................................................. - 9 -9.2.1、洞外GPS平面验前贯通误差估算 ........................................................................................ - 9 -9.2.1.1、小于4km的隧道洞外GPS平面验前贯通误差估算 ..................................................... - 9 -9.2.1.2、大于4km的隧道洞外GPS平面验前贯通误差估算 .................................................. - 10 -9.2.2、洞内导线平面验前贯通误差估算....................................................................................... - 10 -9.2.2.1、小于4km的隧道洞内导线平面验前贯通误差估算.................................................... - 10 -9.2.2.2、大于4km的隧道洞内导线平面验前贯通误差估算.................................................... - 11 -9.3、高程验前贯通误差估算 ........................................................................................................... - 12 -9.3.1、洞外高程验前贯通误差估算................................................................................................ - 12 -9.3.1.1、小于4km的隧道洞外高程验前贯通误差估算............................................................. - 12 -9.3.1.2、大于4km的隧道洞外高程验前贯通误差估算............................................................. - 12 -9.3.2、洞内高程验前贯通误差估算................................................................................................ - 13 -9.3.2.1、小于4km的隧道洞内高程验前贯通误差估算............................................................. - 13 -9.3.2.2、大于4km的隧道洞内高程验前贯通误差估算............................................................. - 13 -十、独立控制网的具体实施 ..................................................................................................................... - 13 -10.1、洞外GPS控制网.................................................................................................................... - 14 -10.1.1、洞外GPS控制网网形设计 ............................................................................................... - 14 -10.1.2、洞外GPS测量技术要求.................................................................................................... - 15 -10.1.3、洞外GPS外业观测要点.................................................................................................... - 15 -10.2、洞内导线控制网 ..................................................................................................................... - 18 -10.2.1、洞内导线控制网网形设计 ................................................................................................. - 18 -10.2.2、洞内导线测量技术要求 ..................................................................................................... - 18 -10.2.3、洞内导线外业观测要点 ..................................................................................................... - 19 -10.3、高程控制网.............................................................................................................................. - 20 -10.3.1、高程控制网网形设计.......................................................................................................... - 20 -10.3.2、高程控制网测量技术要求 ................................................................................................. - 21 -10.3.3、高程控制网外业观测要点 ................................................................................................. - 22 -10.4、测量进度计划及保障措施..................................................................................................... - 24 - 十一、数据处理.......................................................................................................................................... - 24 -11.1、洞外GPS控制网.................................................................................................................... - 24 -11.1.1、数据处理流程...................................................................................................................... - 25 -11.1.2、基线解算及网平差处理指标............................................................................................. - 25 -11.1.3、基线向量网平差.................................................................................................................. - 26 -11.2、洞内导线控制网 ..................................................................................................................... - 27 -11.2.1、数据处理流程...................................................................................................................... - 27 -11.2.2、数据处理指标...................................................................................................................... - 28 -11.2.3、导线网平差 .......................................................................................................................... - 28 -11.3、高程网数据处理 ..................................................................................................................... - 29 -11.3.1、外业观测数据检核.............................................................................................................. - 29 -11.3.2、偶然中误差、全中误差计算............................................................................................. - 30 -11.3.3、高程网平差 .......................................................................................................................... - 30 - 十二、控制网测量评判方法及标准......................................................................................................... - 31 - 十三、控制测量成果上报.......................................................................................................................... - 32 -13.1、原始数据.................................................................................................................................. - 32 -13.2、测量报告编制.......................................................................................................................... - 32 - 十四、测绘资质、人员资质及仪器检定证书........................................................................................ - 34 -14.1、测绘资质证书.......................................................................................................................... - 34 -14.2、主要人员资格证书................................................................................................................. - 34 -14.3、仪器检定证书.......................................................................................................................... - 35 -蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-29标隧道独立控制网技术设计方案一、任务概况1、工程概况新建蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-29标位于湖南省浏阳市，自DK1596+550至DK1658+293.5，正线长61.412km，线路大致东西走向，依次穿越溪江乡、古港镇、三口乡、官渡镇至张坊镇结束，由中铁十五局集团承建，管段内共有隧道21座，共计14579.16延米。
3.5_典型工程控制网的布设
如果建筑区对施工控制网的精度要求较高，则必须用 归化法来建立方格网。
首先按以上方法放样各方格点。为了求得一大批方格 点的精确坐标，可以采用任何一种控制测量方法即静态 GPS、三角、导线、交会等法，也可以联合应用几种方法 来测量，然后通过严密平差精确计算出各点的实际坐标。
由于水利枢纽工程多建在山区，那里地形复杂， 起伏较大。因此，宜用边角测量方法来建立控制网。
大坝的施工控制网布设在河谷两岸。由于点位分 布在不同高度上，有时与近点不通视，而只能与远 点通视。因此控制网的图形往往很不规则又很复杂。
3.1 平面施工控制网
平面控制网建立的要求：
控制网必须覆盖建筑物施工范围，能满足建筑物的施 工要求；
控制点尽量避开施工的影响，且通视良好； 便于在首级控制网的基础上加密低等级控制点，方便
施工放样； 控制网点在被毁坏后，能方便恢复； 保证控制点的精度能满足要求。
为地面边角网； 全网共有27个点，其中已知点数10个，未知点数17个； 方向和边长观测值数分别为98和88个，多余观测值总数达131个； 平均多余观测分量为0.70； 最大边长为760多米，最短边仅有11.32米。
厂区施工控制网的主要任务是放样各系统工程的中心线
和各系统工程之间的连接建筑物。例如，放样厂房的中心线， 高炉和焦炉的中心线、皮带通廊、铁路和管道等。通过对这 些工程中心线的放样，就将这些工程进行了整体定位。
厂区控制网的精度应能保证这些工程之间相对位置误差 不超过连接建筑物的允许限差，至于各系统工程内部精度要 求很高的大量中心线的放样工作，可单独建立各系统工程的 控制网，如厂房控制网、高炉和焦炉控制网、设备安装专用 控制网等。
大阳山隧道独立控制网布设方案
一、工程概况：大阳山隧道起迄里程为DK104+100～DK113+500，全长9400 米，大阳山隧道DK104+254.866～DK104+744.866和DK105+096.817～DK 105 + 586.817 段位于缓和曲线上，DK104+744.866～DK105+096.817 段位于半径R=9000的圆曲线上。
隧道纵坡为人字坡, 坡度为4 ‰和7.5 ‰。
二、地形地貌：（LXS-3）标段线路走行于湟水河河谷、黄土塬、梁、峁及低中山，地势西高东低，河谷阶地地势较平缓，低中山地势起伏较大，地面高程介于1850-2200m之间，沿线多为村庄或耕地。
相对高程20-150m，区内黄土广布。
相对位置：大阳山隧道包括芦草沟斜井及脑沟斜井，隧道进口位于青海省民和县境内，隧道出口、芦草沟斜井、脑沟斜井位于青海省乐都县境内。
三、测量依据《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）；《工程测量规范》（GB50026-2007）；《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；《全球定位系统GPS铁路测量规程》（TB10054-97）；《兰新第二双线精密工程控制测量网LXS-3标段测量网设计文件》；四、测量仪器及人员隧道洞外GPS测量采用Trimble 5700接收机1套、Trimble R7接收机3套标，称精度：5+0.5ppm×D；水准测量采用Trimble DiNi数字满足施工要求。
大阳山隧道施工独立控制网的测设由中交一航局兰新铁路甘青段项目经理部一工区精测队组织施测。
五、隧道洞外控制测量大阳山隧道测区范围内交通不便，通讯不畅，气候干燥，温差变化大，工作条件艰苦。
洞外控制网若采用常规测量方法建立，不仅难以实现，而且建网效率低、费用高。
全球定位系统GPS由于其具有较高的相对定位精度、控制点间无须通视，在隧道施工控制中只需在洞口处及其附近布点和建网速度快、效率高等优点，在隧道施工洞外测量控制中已被普遍应用，因此大阳山隧道施工的洞外控制，也采用GPS方法建立该隧道施工的洞外平面控制网。
隧道控制网的布设
2、坐标增量闭合差平差计算
（1）根据角度闭合差平差结果，从第一个环的已知边开 始按逆时针方向依次计算各导线边的方位角：
（2）从第一个环的已知点开始，按逆时针方向依次计算 各导线边的坐标增量及各环的坐标增量闭合差。
（3）
（4）同理，分配坐标增量闭合差改正值时，公共边坐标 增量改正值应考虑相邻环的影响，其改正值＝本环的 改正值－相邻环的改正值，而其余各边的改正值就是 本环的改正值。
洞外高程控制测量
正常进洞关系的计算和进洞测量
隧道洞内控制测量
带状导线网的矩阵平差
• 所谓带状导线网是指有几个以上导线环所组成的伸展形 导线网, 环与环之间仅有条公共边如图, 这种图形在隧道 控制网中是常用的。
平差步骤
1、角度闭合差的调整 • 多边形闭合环的平差计算采用近似平差法——解
1、计算各闭合环的角度闭合差ωβ1、ωβ2、 ωβ3。角度闭合差应≤ （其中：mβ——设 计的测角精度，n——内角个数）。
2、角度闭合差平差计算
假设导线环各水平角为等精度观测，则环闭合 差平均分配到各水平角上，设三个导线环内角 改正值分别为、、 ，导线环边数分别为n1、 n2、n3，根据方向平差原理可得到下列条件 方程组，方程中本环改正值的系数就是本环的 导线边数，相邻环改正值的系数是两个环的公 共边数，并取负号。
Diagram
3.1洞外平面控制测量 洞外平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通
过地区的地形和环境等条件进行，可采用的方法有：中线法、 精密导线法、三角锁网法、GPS测量。 1．中线法（平面控制简单、直道中线的平面位置，测设在地表上，经反复 核对改正误差后，把洞口控制点确定下来，施工时就以这些 控制点为准，将中线引入洞内。
由于光电测距仪和全站仪的普遍应用，三角测量除 采用测角三角锁外，还可采用边角网和三边网作为隧 道洞外控制。但从其精度、工作量等方面综合考虑， 以测角单三角形锁最为常用。经过近似或严密平差计 算可求得各三角点和隧道轴线上控制点的坐标，然后 以这些控制点为依据，可计算各开挖口的进洞方向。
高速公路定测中特长隧道独立控制网的建立方法及应用
第6期2024年3月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.6March,2024作者简介:吴永兴(1991 ),男,工程师,硕士研究生;研究方向:工程测量,点云数据处理㊂高速公路定测中特长隧道独立控制网的建立方法及应用吴永兴,江智云,宋㊀伟(浙江数智交院科技股份有限公司,浙江杭州310000)摘要:文章详细介绍了高速公路中特长隧道独立控制网的建立方法㊂该方法通过改变中央子午线或投影面的方式,减少了投影变形对控制点精度的影响;利用 一点一方向 平差方法,提高了控制网内部的精度㊂文章结合实际的工程项目,情况对所提方法的实用性和有效性进行了分析说明㊂关键词:特长隧道;独立控制网;投影变形; 一点一方向 中图分类号:TB22㊀㊀文献标志码:A 1㊀工程概况㊀㊀义龙庆高速公路义乌至龙泉(金华段)的起点位于甬金高速徐村互通处,路线呈东北至西南走向,全长约105.5km,项目路线如图1所示㊂全线共设11条隧道,其中特长隧道3条,长隧道4条,中短隧道4条㊂在隧道工程建设中,为了保证隧道的顺利贯通,需要对隧道布设满足‘公路勘测规范“要求的独立控制网[1]㊂本文以南岩山特长隧道为例,主要对高速公路特长隧道的平面独立控制网的建立方法进行详细探讨㊂该隧道起点位于东谷坑西侧,终点位于东湖坑北侧,隧道全长约为7.8km㊂图1㊀项目路线2㊀特长隧道控制点的布设㊀㊀在高速公路初测阶段,项目已完成南岩山隧道进㊁出洞口各1个必要控制点(NYSII03㊁NYSII05)的布设工作(点位埋石标准按平面二等为依据),并将其纳入公路全线四等全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System,GNSS)控制网中进行施测㊂定测阶段,将南岩山隧道布设成二等独立控制网,平面控制点和高程控制点采用共点布设㊂隧道独立控制网的等级是依据隧道贯通长度来确定的,隧道控制测量等级选用如表1所示㊂南岩山隧道独立控制网由6个二等GNSS 控制点组成,进㊁出洞口各布设3个,并保证进㊁出洞口各有1对通视边㊂该布设方式主要目的在于:(1)所提方案可对通视点进行全站仪边长测量,用以检测控制点点间精度是否满足相应等级的要求;(2)在施工阶段,所提方式便于利用全站仪进行导线加密;(3)所提方式能够避免因个别控制点的破坏,导致已有控制数据利用困难,增加补测的工作量㊂表1㊀隧道控制测量等级选用隧道贯通长度L G/m平面测量等级高程测量等级L Gȡ6000二等二等3000ɤL G<6000三等三等1000ɤL G<3000四等四等L G<1000一级一级3㊀投影变形的计算分析㊀㊀在高速公路初测阶段,公路全线平面坐标系统采用国家2000椭球参数,中央子午线120ʎ,投影面为大地高150m,投影长度变形值最大为1.74cm/km,最小为0.07cm/km,分析仅满足 选择路线平面控制测量坐标系时,应使测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km 的要求,南岩山隧道边长投影变形分析如表2所示㊂在高速公路定测阶段,为了使南岩山隧道独立控制网满足 大型构造物平面控制测量坐标系,其投影长度变形值不大于1cm/km 的要求,将该区段的投影面大地高调整为200m,而中央子午线保持不变,南岩山隧道边长投影变形分析如表3所示㊂投影变形值可通过改变中央子午线或投影面的方式进行,其计算公式如下:ΔS=Y2m2R2A-H m+h mR A+H m+h m(1)其中,ΔS为投影变形值,Y2m2R2A为边长高程归化改正值,-H m+h mR A+H m+h m为边长高斯投影改正值,Y m为归算边两端点横坐标平均值,R A为地球平均曲率半径,H m为归算边的平均高程,h m为测区大地水准面高出参考椭球面的差值㊂表2㊀南岩山隧道边长投影变形分析位置设计高程/m 到抵偿投影面高度/m高程归化变形值/(cm㊃km-1)距离中央子午线距离/km边长投影改正值/(cm㊃km-1)投影变形值/(cm㊃km-1)隧道进口1411-0.028.20.080.07隧道出口256116-1.827.80.07-1.74㊀㊀注:国家2000椭球参数,中央子午线120ʎ,投影面为大地高150m㊂表3㊀南岩山隧道边长投影变形分析位置设计高程/m 到抵偿投影面高度/m高程归化变形值/(cm㊃km-1)距离中央子午线距离/km边长投影改正值/(cm㊃km-1)投影变形值/(cm㊃km-1)隧道进口141-490.778.20.080.85隧道出口256-66-1.037.80.07-0.96㊀㊀注:国家2000椭球参数,中央子午线120ʎ,投影面为大地高200m㊂4㊀GNSS控制网4.1㊀GNSS控制网外业观测㊀㊀本文采用6台双频大地型GNSS接收机Trimble R10进行外业观测,仪器均经计量监督检测机构专用仪器计量站检定,且在检定有效期内㊂天线高度在每时段前㊁后各量取一次,互差小于3mm,取平均值记入观测手簿㊂南岩山隧道独立控制网共观测4个时段,每个观测时段长度均大于240min,数据采样间隔率为10s,从而保证了较好的星座图形强度和数据采集量㊂GNSS控制网观测要求执行如表4所示㊂表4㊀GNSS控制网观测的主要技术要求序号项目二等三等四等1卫星截止高度角/(ʎ)ȡ15ʎȡ15ʎȡ15ʎ2同时观测有效卫星颗数ȡ4ȡ4ȡ4 3平均重复设站次数ȡ4.0ȡ2.0ȡ1.6 4每时段有效观测时间/minȡ240ȡ90ȡ60 5采样间隔/sɤ30ɤ30ɤ30 6几何因子ɤ6ɤ6ɤ64.2㊀GNSS基线解算与网平差㊀㊀在GNSS外业观测结束后,研究先进行数据的传输和检查,再对观测的数据进行处理㊂南岩山隧道的观测数据采用华测导航CGO进行数据处理㊂在数据导入CGO软件前,系统可利用Convert To RINEX软件将T02/T04格式的原始观测数据文件转换成RINEX标准数据文件㊂经基线解算和自由网平差后,重复基线㊁同步环㊁异步环㊁最弱点㊁最弱边等相关精度指标均能够满足‘公路勘测规范“的要求㊂4.3㊀ 一点一方向 平差㊀㊀WGS84(World Geodetic System1984)坐标系下经自由网平差后,将各合格基线导入由武汉大学测绘学院研制的CosaGPS平差软件中实现 一点一方向 平差㊂ 一点一方向 即固定一点的坐标和该点至另一点的方向来建立独立坐标系,其中方向由坐标方位角体现,固定点的坐标及方位角易于获得,可采用2个已知的控制点经坐标反算计算得到[2]㊂一点一方向 平差的具体过程如下㊂(1)新建工程项目文件,并设置相关参数,如图2所示㊂(2)使用高速公路初测阶段的南岩山隧道进出洞口的2个已知四等控制点NYSII03和NYSII05作为控制起算点,其中NYSII03为固定点,NYSII05为方位点㊂平差参数设置如图3所示㊂图2㊀新建工程文件图3㊀ 一点一方向 平差参数设置㊀㊀(3)经 一点一方向 平差后,最弱点㊁最弱边的精度指标满足相关规范要求,如表5 6所示㊂表5㊀最弱点精度最弱点北向差值M x/cm东向差值M y/cm点位差值M P/cmNYSII050.220.230.32表6㊀最弱边精度最弱边边长S/m边长差值M S/cm相对中误差M S:S NYSII05 NYSII04648.71760.241/2680004.4㊀精度分析㊀㊀为了验证 一点一方向 平差结果的精度可靠性,研究使用Leica TS06-2ᵡULTRA全站仪对南岩山隧道进㊁出洞口的2条通视边进行平距检测㊂2条通视边均往返观测各4个测回点,并对测距进行仪器加乘常数改正㊁气象改正㊁倾斜改正和投影改正[3],全站仪测距边与隧道独立控制网坐标反算距离对比如表7所示㊂由表7可知, 一点一方向 平差后的坐标反算边长以及全站仪实测边长的相对误差均小于1/100000㊂表7㊀全站仪测距边与隧道独立控制网坐标反算距离对比点名改化后全站仪测量平距/m反算边长/m差值/m相对误差NYSII01 NYSII02 NYSII05 NYSII06469.3683469.3729-0.00461/102037 1030.02131030.0296-0.00831/124099㊀㊀综上可知, 一点一方向 平差具有以下优缺点: (1)所提方法能够以低等级控制起算点实现高等级隧道独立控制网;(2)所提方法能够保持隧道整体坐标系统的一致,避免了隧道中线坐标的转换问题;(3)所提方法解决了投影变形超限的问题;(4)所提方法会将投影变形误差传递到隧道的另一端㊂5 结语㊀㊀本文结合实际的工程应用,详细地介绍了在高速公路定测中特长隧道独立控制网的建立方法㊂通过高精度全站仪实测边长对比,研究验证了在起算点精度等级较低的情况下,利用 一点一方向 平差实现高等级隧道独立控制网的建立㊂虽然此方法能保证路线与南岩山隧道进洞口的正常衔接,但是由于投影变形误差的传递影响,在隧道另一端与路线存在一定程度上的偏差㊂所提方法可以通过控制点的联测及曲线调整或设置路线断链2种方法保证施工顺接[4]㊂参考文献[1]中交第一公路勘察设计研究院.公路勘测规范: JTG C10 2007[S].北京:人民交通出版社,2007.[2]钱健龙.采用CosaGPS软件 一点一方向 平差控制投影长度变形的方法探讨[J].港工技术与管理, 2023(2):48-51.[3]张宗营,郑干,张紫良.利用 一点一方向 平差方法建立GPS独立控制网的研究及应用[J].矿山测量,2021(4):99-103.[4]陈以军.长大隧道洞外平面控制网测量方法研究及应用[J].铁道勘察,2014(2):11-14.(编辑㊀沈㊀强)Establishment method and application of independent control network for extra-long tunnelin highway location surveyWu Yongxing Jiang Zhiyun Song WeiZhejiang Institute of Communications Co. Ltd. Hangzhou310000 ChinaAbstract The establishment method of independent control network for extra-long tunnel in highway is introduced in this paper in detail.The impact of projection distortion on the accuracy of control point is reduced by changing the central meridian or projection plane.And the one point one direction adjustment method is used to improve the accuracy within the control network.It is analyzed and explained for the practicality and efficiency of the proposed method in combination with the actual project situation.Key words extra-long tunnel independent control network projection distortion one point one direction。
隧道测量中控制网布设与数据处理方法研究
以实现连续观测 。
（ 标准差） ＝ ＋ｂ ｄ‘ 用 √ （ｘ ）计算， 式中ａ固 （
定 误 差 ） ｍｉ ～ １ Ｉ Ｉ ； （ 例 误 差 ） ＝５ Ｔ ｌＴ ｂ 比 Ｉ ０ ｌＩ ＝ ｌＰ Ｐ ｍ～２ Ｐ ｄ 点间距 ） ０ ｍ； 求使 用 Ｐ ｍ； （ ≤２ ｋ 要
仪 器标 释 精 度 应优 于 １ ｍｍ ２ Ｐｍ。 Ｏ ４ Ｐ － ３． ２点位 设置 为 满 足 施 工 引 测 进 洞 需 要 ， 隧 道 进 在 出 口 各布 设 ６ ＧＰＳ 面 控 制 点 ， 图 １ 个 平 如 所 示 ， 中Ｊ 、 ２ ＱＬ０ ＱＬ０ 、 图 １Ｊ 、 ２、 ３ ＱＬ０ 为隧 道进 ４
ＱＬ ７ 隧 道 出 口ＧＰＳ 制 点 。 有 控 制 点 ０为 控 所
时 ， 以 实现 ｌ Ｐ 可 Ｐ ｍ～２ Ｐ Ｐ ｍ的相 对 精 度 ， 定
件 。 不 选 择 Ｇ Ｓ 法 方 法 建 网 ， 管 是平 如 Ｐ 方 不 ３． 观测 方法 与作 业要 求 ３ 都 位 精 度 会 随 着 基 线 的 加 长 而 提 高 。一般 测 面控 制 网还 是 高 程 控 制 网 ， 将 面 临 测量 采用 ＧＰＳ 态相 对 定 位进 行 测 量 ， 测 静 观 量手 段很 难 达 到 这 样 的 精 度 级 别 。 ３ 极 大 工作 量 大 ， 期长 ， （） 周 测量 精 度 很 难 达 到 等 问 前 对 接 收 机 进 行 全 面 检 测 ， 器 精 度 必 须 仪 地 缩 短 了观 测 时 间 。 完 成 一 条 基 线 的 相 题 ， 以 因此 项 目组 决 定 采 用 ＧＰＳ 网 ， 了使 建 为 达 到标 称 精度 的 规 定 。 Ｐ 观测 选择 最 佳时 Ｇ Ｓ 对 定 位 所 需 要 的 观 测 时 间 为 例 ， 用 经 典 该特 长 隧 道 实 现 高 精 度 贯 通 ， 备 在 洞 外 采 准 段 ， 边 和 观 测 条 件 欠 佳 的 点 位 增加 观 测 长 的静 态 定 位 方 法 ， 一股 为 ｌ ｈ～３ 具 体 时 间 使用 ＧＰＳ ｈ（ 全球 定 位 技 术和 Ｉ等水 准 ， 而在 洞 时间 。 测要求 及采用主要参数为 。 观 依精 度不 同而 不 同 ）（ ） 。４ 三维 坐 标 能 与 观 测 内使 用 Ｉ等 导 线 环 网和 Ⅱ等 水 准 建 立 隧 道 （ ） 边 观 测 时 段 数 ≥２ １周 。 成 果 一 同提 供 ， 是 因 为 ， 站 点 的 大 地 高 施 工 控 制 网 。 这 测 （ 时 段长 度 ： １ ｍ ＜Ｓ≤２ ｋ ２） 当 ｋ ０ ｍ时 ， 为 程 可 以 被Ｇ Ｓ 确 测定 ， Ｐ 精 所以 在精 确 提 供 测
《工程测量学》课件54典型工程施工控制网的布设
桥梁施工控制网的布设 首级控制测量
5.4 典型工程施工控制网的布设
桥梁施工控制网的布设 首级控制测量 桥梁GPS网布设应与国家大地网进行联系,以便于大桥配套工程(如公路、引桥、互通立交等)的连接; 同时，保证桥梁控制网网内控制点之间相对高精度。 测量时，考虑到投影带可能带来的误差，工程选用了任意带高斯正形投影平面直角坐标系，以东经122º为中央子午线，平面坐标采用1954北京坐标系，并根据坐标转换关系，与国家84坐标系、上海市城市坐标系建立了相应的转换关系。
5.4 典型工程施工控制网的布设
典型工程施工控制网的布设
桥梁施工控制网的布设 首级控制测量
全球最早的永久性GPS跟踪站之一，1993年由中美两国合作共建。现为IGS的核心站，是中国地壳运动观测网络的国家基准站。该站装配BenchMark接收机，Agilent 5071A原子钟，VSAT卫星通讯及MT-1综合数字气象自动采集仪等精密仪器。建站以来，为维护国家动态地心参考系，开展全球地壳运动观测和研究等持续提供基础保障。
5.4 典型工程施工控制网的布设
一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 GAMIT(GPS AT MIT)是由美国麻省理工学院(MIT)、美国加利福尼亚大学斯克瑞布斯(SCRIPPS)海洋研究所(SIO)等研制的用于大地测量目的的GPS分析软件，以后经许多人不断改进而成为应用面较为广泛的高精度GPS分析软件。 IGS(International GPS Service)，是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。
桥隧相连工程整体施工独立控制网建网方案探讨
线路／路基桥隧相连工程整体施工独立控制网建网方案探讨付宏平1，陈光金1，刘海江2(1．中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043；2．大西铁路客运专线有限责任公司，太原030027)摘要：桥隧相连工程施工测量精度要求高，必须保证施工控制点相对位置准确。
如果分开单独布网或者采用精测网(C P I、C P I I)下的施工加密网进行施工放样，可能对桥隧相连工程施工测量精度带来一定影响。
针对某铁路黄河特大桥以及特长隧道工程相连的实际情况，结合以往大型桥隧工程施工独立控制网的测量经验，提出建立桥隧整体独立施工控制网的设想，以确保相邻工程施工正确衔接。
该建网方案在实际工程中得到应用，证明建立桥隧整体独立施工控制网用于桥隧相连工程的施工控制测量是必要的。
关键词：特大桥；特长隧道；施工独立控制网；建网方案中图分类号：U442．4文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)04—0009—04N e t w or k Pl an of I nt egr al I ndepe nde nt C ont r ol N e t w or k f orC ons t r uct i on at B r i dge T unnel J oi nt Sect i onFU H ong—Pi n91，C H E N G uang—j i nl，LI U H ai—j i an92(1．C hi na R a i l w a y Fi r st Su r vey and D es i g n I ns t i t ut e G r ou p L t d．，X i’an710043，C hi na；2．D a t on g—X i’an R a i l w a y Pas sengerD ed i cat ed Li ne C o．，Lt d．，Tai yuan030027，C hi na)A bs t r a ct：I n br i d ge—t un nel j oi nt se ct i on，bec aus e t he ac cur ac y r e qui r e m ent of cons t r uct i on s ur v ey i shi gher，t h e exac t pos i t i on of cont r ol poi n t s m us t be ens ur ed．Som e ac cur ac y i s sues w oul d appear i n cons t r uct i on s ur vey of br i d ge-t un nel j oi nt s ect i on，i f t he cont r ol ne t w or k w as es t abl i s hed s epar at el y o r t hedet a i l ne t w or k under t he pr eci s e s ur vey cont r ol net w or k(C PI，C PI I)w as a dopt e d．To en s ur e t he exa ctj oi ni ng of t he adj a cent w or ks，t aki ng t he act ual s i t uat i on of an j oi nt s ect i on w hi ch co nnect s Y e l l ow R i v erB r i dge w i t h s up er l ong t un nel i n a r ai l w ay a s an e xam pl e，acc or di ng t o t he pr evi ous s ur v ey ex per i ence s ofi nde pe ndent cons t r uct i on cont r ol ne t w or k of l ar ge—s ca l e br i dgeand t un nel，t he aut h or pr opose d a n i dea ofes t abl i s hi ng an i nt egr al i nde pe ndent cons t r uct i on cont r ol ne t w or k at br i d ge—t un nel j oi nt se ct i on．B ase d o nt hi s i de a，t he r el evant ne t w or k pl a n w as us ed i n t he act u al pr oj ect．T he r es ul t s pr ove d t h at it i s nec essa r yt o es t abl i s h an i nt egr al i nde pe ndent cont r ol ne t w or k f or cons t r uct i on s ur v ey at br i dge-t unnel j oi nt se ct i on．K ey w or ds：s uper l ong br i dge；s upe r l ong t unnel；i nde pe nde nt cons t r uct i on cont r ol net w o r k；ne t w or k pl a n《高速铁路工程测量规范》(TB l0601—2009)规定：“复杂特大桥应建立独立的施工测量平面、高程控制网”；“当线路平面控制网精度不能满足隧道平面控制测量要求时，应建立隧道独立平面控制网，并与隧道洞口附近线路平面控制点联测”；“平面控制网坐标系宜采用以隧道平均高程面为基准面，以隧道长直线或曲线隧道切线(或公切线)为坐标轴的施工独立坐标系，坐标轴的选取应方便施工使用”；“高程系统应与线路高程系统相同”。
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2边连式 边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接。这种布 网方案，网的几何强度较高有较多的复测边和非同步图形 闭合条件。在相同的仪器台数条件下，观测时段数将比点 连式大大增加。这种布网方式在网点数较少，对于精度要 求较高的情况下，如水库施工测量，高等级的城区控制网 测量等，都可以采用这种布网方式。
GPS 网选用相互独立的基线构成 36 个独立闭合环，由 不同洞口点构成的闭合环其环的长度相对于由相同洞口 点组成的环的长度要长，此类闭合环的结果统计如表 7 由各洞口内部点间构成的闭合环统计如表 8 从两类闭合 环统计结果可以看出GPS网外业观测结果是可靠的。
• GPS短边方位测定的精度分析 进洞方位的精度直接影响到横向贯通，由于隧道进洞方位 边均较短，因此对GPS短边方位测定的精度探讨是非常重要 的。在长梁山隧道进行的试验中共有六个洞口，每个洞口 均有3个控制点且边长均较短，一般在300~500m，在这些点 上均有常规导线及GPS的观测成果，常规导线验后方向中误 差为士0.8″，每个洞口短边按9个测回观测，则验后方向 中误差为士1.0″，角度中误差为士1.4″，由GPS观测得到 各条基线，不进行平差处理而直接由观测基线转化到高斯 平面而得到由观测值算得的不同方向间的角度，各洞口导 线及GPS观测的角度可算出两者之差的中误差：
GPS的基准设计 GPS 测量的直接观测量不是测点间的边长和角度，且其直 接观测成果是属于WGS-84系下的，施工实用的坐标系统一般 为地方坐标系的坐标值，因此，GPS网平差后需要把GPS网成 果转化为地方坐标系中的坐标成果。GPS网应明确其所用位置 基准（起算点坐标）、方位基准（已知边方位角）和尺度基 准（已知边距离及统一的距离度量单位），且同测区实际相 符。 隧道控制测量坐标系统 可以是国家高斯平面坐标系统（如北京54，西安80等）或任 意经度的中央子午线高斯平面坐标系统，但一般仍较多采用 独立坐标系统。通常规测量网一样为了施工方便，常以隧道 主轴线进口至出口方向为X轴正向，隧道的某一线路中线里程 为X坐标系统起算值，右旋90°确立Y坐标轴，坐标原点处。 坐标值可以为正常数，也可以为0。取隧道设计路面的平均高 程为坐标系统投影面。
但由于当今，铁路、公路都在高速发展，而且线路长和直是其 特点，因此大量建筑长隧道也在所难免，传统的隧道控制测量方 法费事和速度慢，而用于需要大量进行洞口区域连测的GPS隧道测 量却可以缩短工期获得很高的效益，同时能够 隧道洞内控制网的布设 隧道洞内狭长形状的空间使洞内控制网的设计没有选择的余 地，只能采用支导线的形式。为了进行检核,一般布设两个等级的 导线。在掘进的同时首先布设施工导线,为掘进指明方向,为其他 施工提供依据；当隧道掘进至1～2km时，布设边长较长的,具有较 高精度的主导线，用于检核及修正施工导线。隧道在曲线部分时, 可以跳站观测，构成跳点,最后在新点处交会,它不但能使测量数 据有足够的可靠性,还可以提高导线的精度。例如在我国晋南的云 台山隧道，全长8.1公里，施测了GPS控制网,同地面控制网的坐标 比较,较差小于10mm:又如奥地利在一条6公里长的公路隧道上,为 了与地面测量比较,又用了GPS重测了ROPPEN隧道网,结果与地面网 比较坐标互差为16mm:此外,日本山梨大隧道35公里,英吉利海峡大 隧道,也都施测了GPS控制网.因此现在一般都采用GPS控制网。
GPS控制网的布设应满足的要求 ① 控制网由隧道各开挖口德控制点点群组成，每个开挖口至 少应布测4个控制点。GPS定位点之间，一般不要求通视，但 不设同一洞口控制点时，考虑到用常规测量方法检测，加密 或恢复的需要，应当通视。 ② 基线最长不宜超过30km，最短不宜短于300m。 ③ 每个控制点有3个或3个以上的边与其连接，极个别的点才 允许由两个边连接。 ④ 点位上空视野开阔，保证至少能接受到4颗卫星的信号。 ⑤测站附近不应有对电磁波有强烈吸收或反射影响的金属及 其它物体。
三、隧道GPS控制网
GPS定位作业模式
GPS 定位作业模式可按照基准点的不同分为绝对定位模式和 相对定位模式。绝对定位是相对于GPS坐标系统（如WGS-84系 ）而言的，其观测值结果为三维坐标X,Y,Z；而相对定位是测 站相对于某一点的定位，其观测值结果为GPS坐标系下的基线 向量（三维坐标差）；又可根据定位观测过程中天线所处状 态（运动或静止）划分为动态定位或静态定位。动态定位时 观测天线处于运动中，定位结果实时计算输出或显示，但定 位精度较静态低；静态定位在观测过程中，GPS接收机天线位 置是不动的，其观测数据离线后处理，后获取定位结果。
二、隧道施工控制网的布设
• 隧道工程施工的特点
隧道工程施工，是一个复杂的系统工程，其特 点是除洞口和洞门是在露天施工外，余各项工程 都在地下进行施工作业。由于它空间有限，工作 面狭小，光线暗，劳动条件差，施工难度较大。 而长隧道的施工需要通过竖向或侧向的通道（竖 井、斜井、平峒）增加工作面，加快施工进度。 很多工作面同时施工时，测量人员应保证隧道最 后正确贯通。
隧道施工控制网的布设
一、隧道概述
• 简介隧道 隧道是指修建在地层中的地下工程建筑物。它被广泛 用于公路、铁路、矿山、水利、市政和国防等方面。在高 等公路建设中，为了满足技术标准，克服地形和高程上的 障碍，改善公路的平面线形、提高车速、减少对植被的破 坏、保护生态环境，避免山区公路的各种病害(如落石、坍 方、雪崩、泥石流等)，常常需修建隧道。修建隧道既能保 证线路平顺，行车安全，提高舒适性和节省运费，又能增 加隐蔽性，提高防护能力和不受气候影响。 • 隧道分类 铁路隧道：500m以下为短隧道，500～3000m中隧道，3000 ～10000m长隧道，10000m 特长隧道 公路隧道：500m以下为短隧道，500～1000m为中隧道， 1000～3000m为长隧道，3000m以上为特长隧道
3网连式
网连式是指相邻同步图形之间有两个以上的公共点相连 接，这种方法需要4台以上的接收机。这种布图方法的几何 强度和可靠性指标相当高，但花费的经费和时间较多，一 般仅用于高精度的控制测量，在一般的测量工作中不建议 采用 。 4边点混连式 边点混连是指把点连式和边连式有机的结合起来，组成GPS 网，既能保证网的几何强度，提高网的可靠指标，又能减 少外业工作量，降低成本，是一种较为理想的布网方法。
GPS控制网的精度 无论GPS网取什么形状，最终都应达到 隧道贯通对坑口控制点的精度要求，为此目 的，可将坑口控制点的坐标精度m2，用GPS的 观测精度用m0表示之：
式中，m0——GPS接收机的测量误差， 由仪器的性能所决定； Q——设计的GPS网的图形强度，由网 的几何形状所决定，或由GPS网矢量的协方差
GPS控制网的精度设计 隧道测量最终的要求是保证相向开挖的隧道正确贯通 , 因此，GPS网的设计也必须满足这一要求。 坑口控制点的精度 按隧道规范规定:当隧道长 L ≤4 km,其横向贯通误 差的限差应 ≤10 cm,即中误差 mσ ≤±5 cm;当隧道长 4～8 km 时,其横向限差应 ≤15 cm, mσ ≤±7. 5 cm; 当 L > 8 km 时,限差还可放宽一些。显然,贯通误差是 由洞外控制测量误差与洞内导线测量误差所引起。因此, 其横向贯通中误差 mσ 的计算式为 式中: 为洞内导线的测量误差, 为坑口控制点误差。 技术参数如下表
3 控制点间无需通视。可直接把隧道两洞口投点联系起 来，从而大大减少地面控制点的数量。 4 GPS定位相对精度高，尤其采用较长长度（≥1000m） 测量基线边构成的控制网。 5 全天候作业。自动化程度高，作业简便。速度快。 6 控制网的图形结果简单，相应地观测工作量较常规测 量手段大为减少。 7 因5、6特点，可大幅度缩短测量生产工期，提高经济 效益。 • GPS网形分类 GPS 网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间 、人力和仪器等条件。根据用途的不同，GPS网的图形可设 计为点连式，边连式、网连式和边点混连四种。 1 点 连 式 点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接 。这种方式布点所构成的图形几何强度很弱，没有或极少 有非同步图形闭合条件，一般不单独使用，多是和边连式 一起使用。
GPS网中各洞口点间的相互基线均有相互独立的观测 值，相邻洞口的独立基线不少于 4 条，进口与出口也进 行了直接联测，以分析 GPS 在长隧道控制测量中的应用 能力。观测时采用 4 台 Leica 200GPS 接收机，选择良好 的观测窗口，对于相邻洞口及同一洞口内的基线观测一 个时段，每时段 1.5 小时，对于进出口见得长基线，观 测两个时段，每时段2小时。
GPS短边方位观测的中误差为
解算得到士0.68″，当然这里只计算了偶然误差的影响， 方位测量的精度中有可能还会受到系统误差的影响，但可 以看出GPS短边方位测量具有很高的精度，可以在隧道测量 中大显身手。 从长梁山铁路隧道GPS网和精密导线网的比较分析中可 以看出，利用GPS布设隧道洞外平面控制网不仅能满足隧道 施工的要求，与常规方法相比具有 1点数少：整个导线网共有38个点,GPS网共23个点； 2工期短，精度高等优点，可大大提高经济和社会效益，可 以认为GPS是布设隧道洞外平面控制的理想方法； 所以，可以认为GPS是布设隧道洞外平面的理想方法。
因此，m0用GPS接收机的标称精度表示，即
为了实现隧道网的布设和精度设计，可以根据 隧道总长度和测区地形及各坑口的初步位置，以不 同边长模拟几种GPS测量网的方案，根据图形和他的 GPS矢量的协方差矩阵解求Q值，并求出坑口控制点 的精度，选择既满足精度又具有高效率的网作为优 化方案。
为保证观测值成果精度及质量可靠性，GPS工程网选点 及布网需要遵循如下原则： ①当利用城市已有控制点时，应检查该点的稳定性及 完好性。 ②地面上的控制点应选在利于保存、施测方便的地方 。 ③控制点上应视野开阔，并避开多路径效应的影响， 在10～15高度角以上不能有成片的障碍物。 ④控制点应远离高压输电线和无线电发射装置，其间 距分别不小于50ｍ和200ｍ。 ⑤控制点应埋设牢固并应绘制点之记。
⑥各开挖口德控制点及洞口投点高差不宜过大，尽量减小垂 涎偏差的影响。 ⑦GPS控制网必须由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线 （按长边和短边分别连接），每个闭合环或附合路线中的边 数应符合本规范表