斗篷山隧道平面控制测量技术总结新修改终稿.doc

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、数据平差解决等方面进行阐述，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，保证了长大隧道按规范规定及精度顺利贯通，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 Horizontal 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 tunnels 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 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 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，平面控制测量精度规定十分高，具体是洞外GPS平面控制必须达成二等，洞内导线控制必须达成隧道二等。在长大隧道的施工中必须严格进行洞外和洞内控制测量才干保证隧道按精度规定贯通。隧道于2023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，并保证贯通误差在规定范围之内。本文重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网的精度规定进行测量。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。按规范规定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CPⅡ67 和CPⅡ68，出口也交了2个导线点CPⅡ69 和CPⅡ70。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，加密的导线点彼此可以通视，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
加密点埋设后运用7台套Topcon 双频双星GPS接受机进行外业观测，仪器标称精度3mm+1ppm。测量前，接受机均进行了检定，配套对中器和基座进行了常规检校，符合测量规范规定。各台GPS接受机根据观测计划同步进行卫星接受观测，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，以保证观测时间长度足够。所有GPS接受机设立观测卫星高度角≥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接受机类型、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具体记录。
3.2 GPS内业数据解决内容与方法
数据解决软件采用武大科傻GPS软件、中铁二局工程测量数据解决通用软件GSP（中国中铁股份有限公司评审鉴定）进行。
（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
涉及反复基线向量检查（对基线弦长比较）和异步环（所有按3边形）闭合差的检查。GPS基线弦长精度标准为。
反复基线弦长较差满足规定；三边形独立边或异步环闭合差满足规定，由于铁路控制网独立环的边长距离悬殊较大，计算σ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控制网一方面进行GPS网的无约束平差，按3σ标准检查粗差。在检查观测数据合格后再进行约束平差，以CPⅡ67 、CPⅡ68、CPⅡ69 和CPⅡ70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，达成二等GPS测量精度规定
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联测。测量前先用全站仪对洞外控制点进行边角测量，检查各控制点对的无位移后才干进行。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规定的控制点，不满足精度规定的后视边不得使用，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)
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
945.2023
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）
∠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，DP2、 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。为了对的完毕施工放样，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规定进行洞内控制测量，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，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，仪器使用前都通过年检和一般常规检查。导线观测的重要技术规定严格按表3、表4执行。
表3 水平角方向观测法的重要技术规定
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 边长测量技术规定
等级
测距仪精度等级
每边测回数
一测回读数较差限值（mm）
测回间较差限值
（mm）
往测
返测
隧道二等
Ⅰ
4
4
2
3
测量时测角9测回，前后视均采用三脚架安顿觇牌；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；完毕规定测回数一半后，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
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立短边，最短边DPX9 到DPX6才只有80.9456m，不能满足规范规定，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，采用两种方法：1、提高导线等级采用导线二等；2、在洞外增长临时控制点，增长多边形闭合环和增长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控制点。

注：图中虚线表达加测边长观测，未进行方向观测
图2 斗篷山隧道斜井段导线示意图
5.3导线测量内业数据解决与平差
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，在通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解决系统（TCAS）》软件。具体操作有3步：
1、根据水平角度与距离（这里的距离是通过改正后的距离）编写in2文献，in2文献包含两部分，分别为已知数据和观测数据。
2、编写in2文献后先进行闭合差计算判断观测数据是否合格，闭合差涉及角度闭合差和导线全长相对中误差，附和导线闭合差限差二等按±2.0（n为多边形边数）检查，隧道二等按±2.6（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因素，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，且需互相校核，才干保证最终横向贯通误差控制在15mm，满足规范规定，从而为施工生产的正常进行提供有效的保证。

参考文献：
[1] TB10101-2023=J961-2023 铁路工程测量规范［S］.北京.中国铁道出版社.2023
[2] TB10601－2023=J962-2023高速铁路工程测量规范［S］.北京.中国铁道出版社.2023
[3] TB10054-2023铁路工程卫星定位测量规范［S］.北京.中国铁道出版社.2023