1、 1 斗篷山隧道平面控制测量 技术总结 范朝忠，廖秀明 （中铁二局第四工程有限公司贵广铁路项目部 ,都匀 558003） 摘要 ： 根据长大隧道施工控制测量的建网理论，结合贵广铁路的长大隧道 施工， 从 斗篷山隧道导线的 布设、边角测设、数据平差处理 等 方面 进行 阐述 ， 探讨 控制测量精度及误差控制的方法， 以及 采用 隧道二等 导线测量及采用 GPS组建隧道控制网进行测量控制的方法， 把 贯通误差 控制在 15mm以内，确 保 了 长大隧道按规范要求及精度 顺利 贯通， 从而为 施工生产的正常进行 提供有效的保证 。 关键词 ：高速铁路，长大隧道， 控制测量 Summary on Ho
2、rizontal Control Survey Technology of Doupengshan Tunnel FAN Chao-zhong, LIAO Xiu-ming (Guiyang-Guangzhou Railway Project Department， China Railway Erju 4th Engineering Co.,Ltd, Duyun 558003, China) Abstract: According to the theory of establishing network for construction control survey in long tun
3、nels and in combination with the construction experience in long tunnel of Guiyang-Guangzhou Railway, a discussion is made in this paper on survey accuracy control method and error control method, and survey control method with tunnel second-class traverse survey and GPS tunnel control network from
4、layout of transverse, setting out of corner and data adjustment processing of Doupengshan Tunnel. The through error shall be controlled within 15mm to ensure the long tunnel can be through smoothly in accordance with requirements and accuracy in the Code, which will provide an effective guarantee to
5、 normal construction. Key words: high-speed railway; long tunnel; control survey 1.工程概况 新建贵阳至广州铁路设计时速 250km/h，预留提速条件，全线 长大隧道较多。斗篷山隧道位于GGTJ-1 标段，地属贵州省都匀市，全长 7369m，为全线重点控制工程， 设进口，斜井，出口三个作业面，其中进口开挖 2159m，斜井开挖 2460m，出口开挖 2750m。 该隧道为长大隧道， 平面 控制测量精度要求十分高， 具体是 洞外 GPS 平面 控制 必须达到二等，洞内 导线控制必须达到隧道二等。在长大隧道的施工中
6、必须严格进行洞外和洞内控制测量才能保证隧道按精度要求贯通。隧道于 2009 年 1 月 10 日开工， 经 全体测量人员的不 懈努力， 分三个阶段 对洞外洞内的平面 控制严格按规范进行操作，最终 顺利贯通 ，并确 保贯通误差在规定范围之内 。 本文2 主要介绍长大隧道平面控制测量的一些方法与经验。 2.洞外 平面 控制测量 2.1 洞外 铁路二等 GPS网 的施测 施工平面控制网按铁路二等 GPS 网的精度要求进行测量 。测量前先在隧道进出口 和斜井 地表附近加密布置必要的导线点。按规范要求 隧道进出口导线点布置不少于 3 个，该隧道进口设计院 交 了2个导线点 CP 67 和 CP 68，
7、出口 也 交 了 2个导线点 CP 69 和 CP 70。我们在进口 重新加密了 1个导线点 D6， 出口重新加密了 2 个导线点 D1-1、 D2， 斜井加密的 3个导线点 DP2、 DP3 和 DP4， 加密 的导线点彼此能够通视， 以 方便全站仪进行复核 ， 斗篷山隧道进、出口洞外洞内导线 布置 示意图见图 1 所示 。 图 1、 斗篷 山隧道进 、 出口 洞外 及洞内导线布置示意图 加密点埋设后 利用 7 台 套 Topcon 双频双星 GPS 接收机进行外业观测，仪器标称精度 3mm+1ppm。测量前，接收机均进行了检定，配套对中器和基座进行了常规检校，符合测量规范要求。各台 GPS
8、接收机根据观测计划同步进行卫星接收观测，观测 2 个时段，每个观测段时间为 90 分钟，观测中用对讲机、手机联系，以确保观测时间长度足够。所有 GPS接收机设置观测卫星 高度角 15 ,数据采样间隔为 15 秒，观测时量取天线高 2 次取平均值参与平差计算。作业过程中记录到的同步观测的GPS卫星总数 7 颗，观测过程中按规定填写观测手簿，对观测点名、 GPS 接收机类型、编号、天线高度、日期、时间以及观测者等信息均在现场进行了详细记录。 3.2 GPS 内业数据处理内容与方法 数据处理软件采用武大科傻 GPS 软件、中铁二局工程测量数据处理通用软件 GSP（中国中铁股份有限公司评审鉴定）进行。
9、 （ 1） 原始数据 GPS 原始观测数据下载后，用随机软件 Pinnacle 按静态相对定位模式进行基线向量解算 ，得到CP 68CP 67D6DJ13 DJ15DJ14 DJ16 DC4 DC2DC1DC3D2D1-1CP 70CP 69预计贯通面斗篷山隧道进口斗篷山隧道出口3 满足仪器标称精度的单基线解向量结果数据，原始数据转换为 Rinex格式存档。 （ 2） 基线质量检查 包括重复基线向量检查（对基线弦长比较）和异步环（全部按 3 边形）闭合差的检查。 GPS 基线弦长精度标准为 )()1(5)( 2222 mmddba 。 重复基线弦长较差满足 22ds 要求；三边形独立边或异步环
10、闭合差满足 333,33,33,33 WsWzWyWx 要求，由 于铁路控制网独立环的边长距离悬殊较大，计算时采用逐条边计算误差的方式进行。 （ 3） 控制网平差 各等级 GPS控制网首先进行 GPS网的无约束平差，按 3标准检查粗差。 在检查 观测数据合格后再进行约束平差，以 CP 67 、 CP 68、 CP 69 和 CP 70的坐标作为起算依据计算出各加密点的坐标。约束平差后最弱边长相对中误差为 1/250000，高于 1/180000，达到二等 GPS测量精度要求 4进洞 联系测量 进洞联测就是从洞外控制点向洞内引 测 控制点。 在洞门位置中线附近各埋设两控制点，以洞外控制点进行进洞
11、联测。测量 前先用全站仪对洞 外 控制点进行边角测量，检验各控制点正确无位移后才能进行 。 为保证隧道准确贯通，使用隧道洞口附近的控制网点引测进洞时，只能使用满足方位精度要求的控制点，不满足精度要求的后视边不得使用，非隧道控制网点不得用于进洞引测。 斗篷山隧道进洞联测按照导线二等进行， 以斗篷山隧道斜井为例，简述进洞联测的过程。 在斜井洞口埋设两临时洞内控制点 DPX1 和 DPX2， 在进洞 联测前先对洞口控制点 DP2、 DP3 和DP4进行边角复测， 复测结果比较见表 1、表 2。 表 1 复测边长较差表 测 段 实测边长（ m） 坐标 反算边长 （ m） 较差 (mm) 限差 (mm)
12、 投影面高程 880m DP3 DP2 272.3532 272.3552 2.0 2.9 DP3 DP4 672.8527 672.8511 1.6 3.4 DP2 DP4 945.2016 945.2043 2.7 3.9 表 2 复测角度较差表 角 名 实测角度 （度 -分 -秒） 坐标 反算角度 （度 -分 -秒） 较差 （秒） 限差 （秒） 4 DP2 0-11-13.70 0-11-11.73 1.97 2.8 DP3 179-44-14.60 179-44-16.37 1.77 2.8 DP4 0-04-33.10 0-04-31.90 1.20 2.8 根据复测结果分析， DP
13、2、 DP3 和 DP4 各点均稳定可靠 ，可以进行进洞联测 。 在观测时 测站置镜 DP3。 5 洞内 平面 控制测量 在隧道施工中，随着开挖的延伸进展，需要不断给出隧道的掘进方向。为了正确完成施工放样，防止误差积累，保证最 后的准确贯通，应进行洞内控制测量。此项工作是在洞外控制测量和洞 内外联系测量的基础上展开的，按照 规范结合隧道长度选用 隧道二等双导线要求进行洞内控制测量 ，洞内控制点 每隔 300m 左右埋设一对，两个点位置在隧道中线附近，埋设在填充混凝土上，两点之间的距离在 50 100cm 之间，一般洞内 600m左右形成一个闭合多边形， 一般为 4 边形，不宜超过 6 边形 ，
14、洞内导线点布置见图 1 所 示。 5.1导线测量外业观测 外业观测时所用仪器为 DJ1 型全站仪，标称精度：测角 1，测距 1mm+1.5ppm， 具体为 徕卡TCRA1201+R400 型 全站仪，仪器编号： 264298， 仪器使用前 都 经过年检和一般常规检验 。 导线观测的主要技术要求严格按表 3、表 4 执行。 表 3 水平角方向观测法的主要技术要求 等级 仪器等级 半测回归零差（） 一测回内各方向 2C互差（） 归零后同一方向值 各测回较差（） 隧道二等 1级仪器 6 9 6 表 4 边长测量技术 要求 等级 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
15、值 （ mm） 往测 返测 隧道 二等 4 4 2 3 测量时测角 9 测回，前后视均采用三脚架安置觇牌；测边对向观测 4 测回。 测量前应先将仪器开箱放置 20 分钟左右，让仪器与 隧道 内温度基本一致 ； 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 ； 在外业观测时，及时检查外业观测数据质量，如超限，及时补测或重测，从源头保证了观测数据的质量。 5.2特殊地段斜井 段 导线 控制 5 斗篷山隧道斜井的导线 控制 是整个斗篷山隧道 控制 的重点也是难点。由于地形所迫 在斜井段 导线点 必须设置 短 边 ，最短边 DPX9 到 DPX6 才只有 80.
16、9456m，不能满足规范要求，平面控制的难度很 大。 为此我们专门进行了导线控制设计 ， 结合现场地形条件，采取 两种 方法 ： 1、提高导线 等级 采用 导线 二等 ； 2、 在洞外增加临时控制点，增加多边形闭合环和增加边长观测来提高平差精度。 斗篷山隧道斜井段 导线示意图如 图 2，其中 DP2、 DP3 和 DP4 洞外控制点， DXL为 洞外控制 临时点，DPX1、 DPX2、 DPX3、 DPX4、 DPX5 和 DPX6 为 斜井 段 临时 导线 控制 点 ， DPX9、 DPX10 、 DPX53、DPX54 、 DPX13、 DPX14 和 DPX15 为 斗篷山隧道 正洞导线
17、控制点。 注：图中虚线表示加测边长观测，未进行方向观测 图 2 斗篷山隧道斜井段导线示意图 5.3导线测量内业数据处理与平差 在外业观测数据采集以后 要对 观测边长 距离进行改正，具体有仪器加、乘常数改正， 温度气压改正， 高程投影改正和高斯投影改正 ， 斗篷山隧道投影面高程 正常高 880m，在经过改算后的距离才可参与导线平差， 导线控制网平差采用 铁路工程施工测量自动化处理系统（ TCAS） 软件 。具体操作有 3 步： 1、 根据水平角度与距离 （这里的距离是经过改正后的距离） 编写 in2 文件， in2 文件包含两部分， 分别 为已知数据和观测数据 。 2、 编写 in2 文件后先进
18、行闭合差计算 判断观测数据是否合格 ， 闭合差 包括角度闭合差和导线全6 长相对中误差 ， 附和导线闭合差限差二等按 2.0 n （ n 为多边形边数） 检查 ，隧道二 等按 2.6 n（ n 为多边形边数） 检查， 导线全长相对中误差必须高于 1/100000。 当观测数据超限时，应根据观测时的情况分析原因，重测必要的测站；观测数据合格时，以洞外控制点的坐标为起算依据平差计算出洞内各控制点的坐标。 3、进行软件平差 ， 计算出 洞内各控制点的坐标 ， 并 出 平差报告 。 导线网测角中 误差隧道二等不大于 1.3 ， 二等不大于 1.0 。 5 结语 斗篷山 隧道的 平面控制 测量 通过洞外控制测量、进洞联系测量 、洞内 控制测量 等重要环节 ， 每个环节均须保证外业测量与内业计算准确无误，且需相互校核，才能确 保 最终 横向贯通误差 控制在15mm， 满足规范要求， 从而 为 施工生产的正常进行 提供有效的保证 。 参考文献 ： 1 TB10101-2009=J961-2009 铁路工程测量规范 S .北京 .中国铁道出版社 .2010 2 TB10601 2009=J962-2009 高速铁路工程测量规范 S .北京 .中国铁道出版社 .2010 3 TB10054-2010铁路工程卫星定位测量规范 S .北京 .中国铁道出版社 .2010
