1-兰渝隧道控制测量方案实施

兰渝铁路隧道施工控制测量

第八项目部郭浩民王红雷梁运忠

1.概述

1.1工程概述

兰渝铁路（兰州至广元段）自兰州东站引出，穿跨群山河谷，至四川广元市。

我一航局一公司承建其中5条隧道、4座大桥，全程约26公里。另外承建多条辅助隧道，合计约4公里。本文主要介绍隧道施工的控制测量，对这种条带形测量控制网和地下型洞内导线的布设提供一些借鉴和参考。

1.2测量依据

（1）设计图纸

（2）《兰渝铁路建设管理办法》

（3）CPI交桩成果

（3）《新建铁路工程测量规范10101-99》

（4）《全球定位系统(GPS)铁路测量规程TB10054-97》

（5）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12879-2006

（6）《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号

（7）《时速200～250公里有砟轨道铁路工程测量指南》铁建设[2007]76号（8）《铁路隧道监控量测技术规程TB10121-2007，J721-2007》

1.3坐标系统

平面坐标系采用国家2000大地坐标系椭球参数，主要参数为：

长半轴a=6378137，扁率1/f=298.257222101。

中央子午线105°48′，投影面大地高660m。

高程基准面为国家85高程系统，高程异常-40m。

另外，为了简化计算和方便放样，还建立了一些局部坐标系统，并注明了局部坐标系统和国家坐标系统的换算关系。

1.4技术标准

本工程测量等级要求较高，CPI控制网按照GPS－B级布设，CPII控制网按照GPS－C级布设，洞内外加密导线为二等导线，高程引测为二等水准。

GPS静态B、C级主要技术标准如下：

二等导线的主要精度要求为：长度1/20000，方向1.0″。

二等水准测量主要技术标准如下：

为达到上述技术标准，我部使用的测量仪器如下：

GPS静态作业采用天宝5700，标称精度3mm+0.5ppm；

二等导线采用索佳SET1X，1″级全站仪布设；

二等精密水准测量，采用天宝DiNi0.3数字水准仪施测。

2.平面控制

2.1总体思路

我项目部按照“分阶段，分等级；先整体，后局部；由估算，到贯通”的总体思路进行了测量控制网的布设。

“分阶段”就是按照施工进度的要求，分为交桩复测、洞外控制、洞口控制、洞内控制、贯通控制、监测控制等几个阶段逐次建立施工控制网。

由于受到人员、设备和工期的限制，不可能1次就把30km的控制网全部做完，也不能等到控制网全部做完再开工。因此，我们把交桩复测、洞外控制、洞口控制合为一个阶段，复测和加密同时进行，减少作业批次，加快布网进度。

“分阶段”的第二个含义就是，按照隧道开工的先后顺序划分阶段，先开工的隧道先布网。在顺先开工的隧道进出口两端布设加密点，整条隧道划分为一个区段，用GPS同步进行观测。本测段完成后，下一测段也采取这样的方法布网，并且和相邻测段组成联接边，依此类推完成整个线路CPII控制网的布设。这种“分段布网，逐步联接”的布网方法，不但可以保证优先布设先期开工的分区，而且可以保证隧道全线的整体性和贯通性。

“分等级”的概念如下：我国高速铁路精密控制网分三级布设，实践中按四级进行布设，它们是：坐标基准控制网（CP0）、基础平面控制网（CPI）、线路控制网（CPII）和基桩控制网（CPIII）。本工程的CP0、CPI已经由专业测量队进行了布设和复测。CPII 由我部负责布设。CPIII控制网在线下工程施工完成后施测，此处不在我部承建范围之内。

“先整体，后局部”指的是：按照CP0－CPI－CPII－CPIII的次序，从高级到低级逐步加密控制点。每一级控制点都是由上一级控制点发展而来，以保证整个控制网的逐级细化和整体一致。

“由估算，到贯通”分三个步骤：1.洞外控制网布设实施前、后，依据所布控制网精度计算贯通误差。2.洞内导线布设大致完成后，依据所布导线网精度再次计算贯通误差。3.以上2个步骤都是估算，等隧道实际贯通后，才能测得真正的贯通误差。

2.2 CPII布网形式

2.2.1洞外、洞口布网示意图

2.2.2布网说明（参见上图）

（1）CPI控制点的密度一般在2km一对，不能满足进洞需要，因此需要布设CPII加密点。规范要求CPII点位加密到每个洞口至少要具有3个平面点和2个高程点。我们一般加密到每个洞口具有4个平面点和3个高程点，以便点位扰动后及时恢复。

加密点布设的位置要求如下：加密点最好布设在隧道中线上，困难地段距离隧道中线也不应大于300m。进洞测站点的后视距离不应小于300m，以避免后视距离过短而造成的方向误差过大。

加密点可引测高程，一点两用。

（2）GPS静态作业采用网连式（约束3点）或边连式（约束2点）。具体作法是：在隧道两端各精选2到1个CPI点作为约束点，外业观测时在约束点上置设仪器始终进行各时段的观测，其它测站上的仪器在观测完成规定的时段后流动到下一个测站进行新的观测，使约束站和流动站在每个时间段上都保持着同步

观测。

（3）内业处理时先解算空间矢量（基线），解算基线的各项技术指标，应附合规范的要求：

1)所有基线矢量采用双差分固定解；

2)数据中应加入了对多路径、对流层、电离层、天线相位等误差的消减措施；

3) σ值是GPS解算的一项重要指标，也是制定布网方案的一项参照依据。σ值是根据仪器标称精度计算的，其公式如下：

σ＝√（a2＋（bd）2）

a---GPS接收机固定误差，b---比例误差，d---基线长度。

当d等于300m～4000m，a=5mm，b=1ppm时，σ值如下：

制定方案时，由上表可估算出，基线解算中误差（RMS）应控制在10mm 以内（长边可略放宽），300m短基线应加测第3个时段才能达到C级精度。

4)规范规定，重复基线较差不大于2*（√2）*σ；