隧道洞外控测技术设计方案(模板)

1、第一章 朔准线长大隧道洞外控制测量技术设计书一、任务概述根据新建铁路工程测量规范（TB10101-99）4.1.1和4.1.2条的规定，结合朔准线定测控制测量技术标准，4km以上隧道应当单独进行洞外控制测量，以保证隧道相向开挖时能够按规定的精度正确地贯通。朔准线设计4km以上长大隧道有六狼山隧道、鹰鹞山隧道、卧龙山隧道、哈镇隧道和岛宝沟隧道，按照朔准公司的工作安排，本次对六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道进行洞外平面和高程控制测量。建议根据开工需要应对哈镇隧道和岛宝沟隧道也进行洞外控制测量。朔准线线路横穿山西、内蒙，总体为东西走向。六狼山隧道、鹰鹞山隧道、卧龙山隧道位于山西境内，测区内群山连绵，山势陡

2、峭，海拔10001600米之间，相对高差约600米，测量困难等级为复杂，地形破碎，且线位偏离公路较远，交通条件较差；测区为黄土高原气候，山高风大，气候变化无常，勘测条件较差。朔准线长大隧道所处地区为暖温带干旱大陆性气侯区，受季风环流控制，寒暑分明，夏短冬长；空气含湿量处于湿润与干燥之间，夏热湿润，冬寒晴燥。降水少，风沙大。季风气候特征明显，四季干湿冷热分明，主要气象资料如下表： 气象资料要素表 项目名称朔准线长大隧道历年年平均气温（）8.5历年极端最高气温（）38.4历年极端最低气温（）-29.0历年最冷月平均气温（）-8.9最大土壤冻结深度（m）1.2六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道是朔准线铁路工

3、程中的长大隧道，隧道设计为单线单洞隧道，预留二线。六狼山隧道起止里程为DK20+575DK35+750，全长15175m；鹰鹞山隧道起止里程为DK41+428DK53+000，全长11572m；卧龙山隧道起止里程为DK116+828.16DK128+772.55，全长11944.39m。六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道斜井设计参数如下表。 六狼山隧道施工斜井设计参数表 斜井名称辅助坑道与线路交会里程平面长度(m)井身倾角( °)平面夹角(°)备注1#斜井DK22+9455554.83403#斜井DK25+06011255.36404#斜井DK28+85013905.23905#斜

4、井DK30+98510654.74906#斜井DK32+5505105.6149 鹰鹞山隧道施工斜井设计参数表 斜井名称辅助坑道与线路交会里程平面长度(m)井身倾角( °)平面夹角(°)备注龙卜沟斜井DK44+1807516.4445/1411#斜井，折线下石斜斜井DK47+8208456.3447.52#斜井下水头斜井DK50+8006506.4145/1493#斜井，折线 卧龙山隧道施工斜井设计参数表 斜井名称辅助坑道与线路交会里程平面长度(m)井身倾角( °)平面夹角(°)备注横洞DK116+900531.72 451#斜井DK121+500446

5、5.7740/130折线2#斜井DK123+7006394.40423#斜井DK126+9002013.5144二、测区既有资料情况1、六狼山、鹰鹞山和卧龙山三座隧道纵断面图2、六狼山、鹰鹞山和卧龙山三座隧道平面图3、朔准施隧02-02 4、朔准线定测D级GPS平面控制测量成果5、朔准线定测四等水准成果6、线路定测控制桩表、曲线表7、斜井参数表8、测区高程异常值三、采用的技术规程规范1、铁路勘测细则（第二十三篇 隧道控制测量QJ/SSY034-2000）2、铁路勘测细则（第二十四篇 全球定位系统（GPS）铁路测量QJ/SSY034-2000）3、全球定位系统（GPS）铁路测量规程（JTJ/T0

6、6698）4、新建铁路工程测量规范（TB10101-99）5、全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2001） 6、国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）7、客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定（铁建设2006189号）四、坐标与高程系统1、采用1954北京坐标系参考椭球6378245m（长半轴）；-298.3（扁率）；Utm-1.0；2、朔准线隧道工程独立坐标系为了满足隧道洞外控制测量需要，平面控制网应采用隧道工程坐标系，以隧道线路中线前进方向为X轴正方向，X轴顺时针旋转90°为Y轴，建立隧道工程独立坐标系。X方向加常数为原点在线路上的里程，Y

7、方向加常数为1000m，以保证各点Y坐标为正值方便利用和计算。三座隧道各建立一个独立的坐标系，但考虑到六狼山和鹰鹞山隧道相隔只有5.678公里，在建立坐标系时应考虑两个坐标系的衔接。根据隧道纵断面图中线路路肩设计标高，取隧道范围内的平均路肩设计标高与定测阶段高程异常值之和为隧道投影面大地高。六狼山隧道、鹰鹞山隧道和卧龙山隧道对应的投影面大地高取值分别为：1401.36m、 1461.44m和1097.37m，高程异常取值分别为37m、37m和34m。3、高程系统采用85国家高程基准。五、精度指标隧道平面和高程控制应根据贯通误差要求进行隧道平面和高程控制测量设计，隧道洞外、洞内平面和高程控制测量

8、误差对贯通面上的贯通误差影响应符合下表要求。 隧道洞外、洞内控制测量贯通误差要求 测 量部 位相邻两开挖洞口间距离（km）高程中误差（mm）横向中误差（mm）<448洞 外30 4518洞 内40 6017洞外、洞内总影响507525六、平面控制测量1、平面控制网的等级平面控制网测量应采用GPS静态测量模式，按B级网精度要求进行测量， GPS接收机的精度指标符合5mm±1ppm。2、GPS控制网设计洞外平面控制网原则上沿隧道进出口连线方向布设，控制线路中线，平面控制网由洞口子控制网和洞口子网间的联系网组成，同时应考虑GPS观测对控制点的要求。洞口子网一般应由三角形、大地四边形、

9、中点多边形等强度较高的网形构成，子网内相互通视的边应采用GPS直接观测基线；联系网均应由图形强度较高的三角网构成。在实地布网前，首先在1：5000地形图上进行了控制网设计，网形设计后用同济大学测量系隧道控制网测量设计与数据处理系统（TUNNEL）软件进行了控制网精度估算和网形优化。三座隧道均有曲线段，根据曲线特点进行控制网精度估算和网形优化和加强。网形优化后，应按设计的测量精度估算洞外控制测量误差对横向贯通误差的影响，对控制网的质量进行详细的前期分析，并制定有效的质量保障措施。3、选点和埋石控制点的选择既应考虑满足GPS观测的要求，又要考虑适合隧道控制测量对控制点的要求。洞口子网布设的控制点一

10、般应不小于四个，最少不少于三个，在选点时要重点考虑后视进洞方便。 布设洞口投点时，应考虑用常规测量方法检测、恢复以及洞内引测的实际需要，洞口投点应与子网的其他两个控制点通视。洞口投点连接边的边长不宜短于300m，连接边的两端控制点宜与洞口线路设计高程等高。线路中线控制点测设可按设计坐标采用GPS-RTK技术进行。隧道控制点标心钉为金属标志制作材料，上部为不锈钢，下部采用普通钢筋焊接而成。规格应符合图1-1的规定，标志标识规格应符合图1-2的规定。控制点应选择在便于使用、保存和不宜被扰动的地方。控制点采用现场灌注混凝土的方式埋设。一般土层埋设深度应大于冻结线以下0.5m，即1.7 m，黄土及松软

11、土层地段埋设深度不小于2.0m，在岩石和坚硬风化岩石层，埋深根据岩石埋深确定点位埋设深度，如岩石埋深小于1 m时，注意混凝土桩要嵌入岩层，保证连接牢固，在裸露基岩上布点时，要将标心钉嵌入基岩，并用速凝水泥进行牢固镶嵌。标石的埋设规格见图1-3。三座隧道布设子网共计17个，每个子网4-5个GPS点以保证有两个洞口投点，每个洞口投点有两个后视方向，估计共68-75个点，联测定测GPS点约12个。4、观测数据采集GPS控制网采用Leica双频GPS接收机，静态作业模式作业，接收机标称精度应不低于5mm±1ppm，且检定合格。作业前应按规范要求进行相关检测，作业过程中应保持接收设备工作状态良

12、好。观测前，应按设计的控制网网形、卫星可见预报表、GPS接收机数量、交通情况编制GPS观测计划；并根据确定的作业模式，配置预置作业任务参数；作业中应通过报话机和移动电话及时沟通信息。观测应按设计控制网网形进行，洞口子网和联系网可统一观测，每条基线应观测2个时段，时段长度应大于90分钟。观测时，为减小对中及相位中心误差，应对GPS天线进行统一定向，第一时段指北定向，第二时段指南定向。GPS观测应选择卫星数目多、卫星升降少、GDOP值较小且稳定的观测窗口施测，观测符合应下表要求。 GPS测量作业技术要求表 截止高度角有效卫星数GDOP值采样间隔时段长度（min）天线高丈量天线高较差对中误差15&#

13、186;5615秒902次2mm1 mm5、数据处理基线解算采用Leica公司的“ Leica Geo Office Combined”软件进行解算，解算结果应满足软件规定的指标要求，基线观测值均应按规范的要求进行重复基线检核和异步环闭合差检核。GPS外业观测后应对观测数据进行计算；检核观测成果的质量，应用基线处理软件进行基线解算，基线向量的质量应满足下列规定。 （1）同步环各坐标分量及全长闭合差应满足下式的要求： 式中： 、 、坐标分量闭合差； 环的全长闭合差； n闭合环的边数； 标准差，=，其中取8mm，取1ppm，d按环平均边长计算。（2）由独立基线构成的异步环各坐标分量及全长闭合差应满

14、足以下各式的要求： 当闭合环中长、短边的长度相差较大时，宜按边长和等级规定的精度计算每条边的s，并按误差传播定律计算环闭合差的限差。 （3）重复观测的基线较差（）应满足下式要求： 式中：标准差，d按基线长度计算。 根据隧道洞口子网和子网间联系网的不同特点，洞口子网基线构成的异步环三维闭合差限差应小于20mm；子网间的联系网基线构成的异步环相对闭合差应符合下表要求：限差单位：ppm 长边长度（km） 开挖洞口间距离（km）1.52.02.53.04.05.06.0487.56.15.24.63.93.43.2采用同济大学TGPPS6.02软件进行平差计算。约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名

15、基线向量改正数较差（dvx，dvy，dvz）应符合下列规定： dvx2 dvy2 dvz2 式中：标准差，d按基线长度计算。6、提交成果（1） 朔准线长大隧道洞外控制测量技术设计书（2） 朔准线六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道洞外控制测量技术总结（3） 朔准线六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道平面控制网图（4） 控制测量成果表（5） 线路断链表（6） 洞外控制测量对横向贯通误差的影响计算（含对洞内导线测量的技术要求和总的横向贯通误差预计值）（7） 洞口子网布置图和进洞关系图（8） 朔准线六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道平面布置图（9）朔准线六狼山、鹰鹞山和卧龙山隧道中线及辅助坑道布置图七、高程控制测量1、高程控制

16、网布设高程控制网布设应根据实地交通状况和1：5000地形图按隧道进出口和斜井洞口位置布设。在布网过程中，应首先按地图交通路线进行实地踏勘，然后选择最优路线进行测量。本次洞外高程控制测量布设主水准附合路线2条，隧道进出口及斜井洞口水准点形成闭合环。2、选点和埋石每个洞口设置3个洞口水准点，一般选择在洞口附近土质坚实、通视良好、施测便利、高程适宜和便于保存之处；三个洞口水准点中的两个设置在洞口附近，两点之间距离按安置一次仪器能进行观测为原则，另一个设置在更为安全的区域，便于复核联测；在主水准路线上每4km左右布设一个长期水准点。洞口水准点标石埋设规格同平面点，也可在稳固的构筑物、基岩层设墙标。3、

17、水准观测水准观测采用电子水准仪按二等水准要求进行，水准仪的标称精度均为每公里高差偶然中误差±0.3mm。在开工前和作业期间，应按规定对仪器进行常规检校和经常性检查，保证仪器工作状态良好。采用单路线往返观测，同一条水准路线的往返观测应采用相同的人员、仪器、转点尺承，沿相同水准路线。沿公路施测时应使用大于5公斤的铸铁尺垫，在山路地段施测应采用尺桩或突出岩石作为立尺转点；使用尺撑扶尺，水准尺气泡居中；使用干湿温度计测定气温。水准观测要求：视线长度3 m、50m，前后视距差1.5m，前后视距累积差6.0m，视线高度0.55m、2.80m，测站限差：两次读数差0.4mm，两次读数所测高差之差0.6mm，检测间歇点高差之差两次读数差1.0mm，观测时偶数站按后-前-前-后，奇数站按前-后-后-前的顺序进行，每一测段应为偶数站。两水准点间的往返测高差不符值应小于下表规定：高差中数偶然中误差M检测已测段高差之差往返测不符值附合路线闭合差环闭合差1.0mm mm mm mm mm表中：R为测段长度，L为附合路线长度，F为环线长度。4、数据处理原始数据处理采用电子水准仪自带软件将原始数据处理为高差距离文件，水准网平差采用我院研发的TSDI_HRSADJ精密工程测量平差系统或武汉大学