武汉市过江隧道控制测量网技术设计书(DOC)

1、武汉市过江隧道控制测量技术设计书 1 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 编写：安永强 审核：彭青山 审定：杨祥平 武汉市勘测设计研究院 二五年一月 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 一、 任务概况 (一) 工程概况 受铁四院委托，我院承接了武汉市过江隧道的控制测量任务。武汉市过江隧道江北 部分从大智路与铭新街交汇口起，沿大智路穿过中山大道，转向北京路，再穿过沿江大 道，从汉口江滩与武汉港武汉市过江隧道控制测量技术设计书 2 间入江。江南部分从交通部长江船舶设计院出江，穿过和平大 道、武汉理工大学(原航运学院)、友谊大道，最后止于沙湖，全长约 3.6公里(不含 匝道)。本项目布设的控制测量网是作

2、为隧道井口开挖、路线放线、中桩测量、横断面 测量作业的平面、高程起算依据。 (二) 可利用资料情况 经全面收集资料，我院现有城市二等平面控制点U 船舶设计院、U 岱家山、U 禁口、湖北医学院等4点，可作为平面精密导线控制网起算依据。沿线有我院2001 年经复测检测的二等水准点U CHO10 II 37-1 77、U 79等4点，可作为高程控制网 起算依据。以上控制点经调查标石稳固，成果可靠。沿线我院已有的 1: 2000地形图及 铁四院提供的隧道平面设计图可做工作底图；沿线原有各等级平面、高程控制点可供选 点参考利用。 二、 技术要求 (一) 作业依据： (1) 地下铁道、轻轨交通工程测量规范

3、(GB50308-1999 (2) 全球定位系统(GPS测量规范(GB/T 18314-2001 ) (3) 城市测量规范(CJJ8-99) (4) 公路勘测规范JTJ061-99 (5) 国家一、二等水准测量规范 GB 12897-91 (6) 招标单位提供的有关资料 (7) 本项目技术设计书 实施中以地下铁道、轻轨交通工程测量规范 (GB50308-1999为主，其未列内 容参照其它规范执行。 (二) 坐标系统及高程系统： 平面坐标系采用1954年北京坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。武汉市过江隧道控制测量技术设计书 3 (三) 布网原则： 布网以点位稳固、方便施工使用为原则，沿线

4、路独立布设。 GPS点至少有一个以上 通视方向；隧道洞口、竖井应设置三个平面控制点及两个以上水准点。 (四) 精度规格： 平面控制网主要精度指标见表 1表2 表 1 GPS 控制网的主要技术指标 平均边长 最弱点的点位 相邻点的相对点位 最弱边的 与原有控制点的 (km) 中误差(mm) 中误差(mm) 相对中误差 坐标较差(mm) 2 12 10 1/90000 15 有效观测卫星数 4 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 8 “短边网”观测时段长度 60mi n “长边网”观测时段长度 90mi n 数据采样间隔 1060s PDOP w 6 重复设站数 2 闭合环中的边数 w 6 同步观测

5、接收机台数 3 作业中天线应严格整平、对中，对中误差不应大于 1mm每时段观测前后各量取天线高 一次，两次互差小于3mm时，取均值作为最终结果；应按规定逐项填写外业观测手簿。 每天观测数据应及时下载，将数据统一转换为 Rinex格式，并进行预处理，确认为不合 格观测值的要及时返测。 2 、精密导线网施测 精密导线施测前，须按规范对所用仪器、测具进行全面检校，特别是全站仪加、乘 常数的测定。 精密导线水平角观测参考城市四等导线要求进行，可采用方向观测法， 观测按城 市测量规范2.3章有关规定执行。当方向数不多于 3个时，可不归零。精密导线点上 只有两个方向时，宜按左、右角观测，在总测回数中应以奇

6、数测回和偶数测回（各为总 测回数的一半）分别观测导线前进方向的左角和右角。观测右角时仍以左角起始方向为 准变换度盘位置，左右角平均值之和与 360o的较差应小于4。 方向观测法各项限差应符合表5的规定 表 5 测微器两次重合读数差 半测回归零差 一测回内 2C 较差 同一方向值各测回较差 1 6 9 6 在附合导线两端的GPS点上观测时，应联测两个高级方向，若只联测一个高级方向, 应适当增加测回数。 精密导线边长测量，应根据表2中规定执行。每条边应往返观测各2测回，每测回 间应重新照准目标，每测回应 3次读数，其较差应小于3mm测回间平均值较差应小于 3mm往返平均值较差应小于5mm气象数据每

7、条边在一端测定一次。加常数、乘常数、 气象元素可实时予以改正，但应现场记录原始数据以备查验。 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 9 由于精密导线边长较短，联测时导线边数不宜过少。施测过程中，必须严格整平、 对中；观测应在大气稳定和成像清晰的条件下进行，晴天作业时仪器需打伞；作业时使 用的棱镜宜与检验时使用的一致。 GPS、导线点按委托方要求定期复测。 3、精密水准网的施测 作业前必须对水准仪、水准尺进行全面检校包括标尺的检视、标尺上的圆水准器的 检校、标尺分划面弯曲差的测定、标尺名义米长及分划偶然中误差的测定、一对水准标 尺零点不等差及基辅分划读数差的测定；水准仪的检视、水准仪上概略水准器的检

8、校、 光学测微器隙动差和分划值的测定、i角检校 （作业开始后一周内应每天检校i角， 若 i角较为稳定时， 以后每隔1天检校一次，i角w 15） 、双摆位自动安平水准仪摆差2C 角的测定（2C 40）。采用不轻于5kg铸铁尺垫。 精密水准施测，采用单线路往、返测。 一条线路的往返测须使用同一类型的仪器和 尺垫，沿同一线路进行。附合线路以由北往南方向为往测方向，环线以顺时针方向为往 测方向。在每一环（或区段）内，先连续进行所有测段的往测（或返测）随后再连续进 行该环（或区段）的返测（或往测）。 精密水准测站观测顺序： 往测时奇数测站顺序：后一前一前一后，偶数测站顺序：前一后一后一前。 返测时奇数测

9、站顺序：前一后一后一前，偶数测站顺序：后一前一前一后。 由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。同一测段的往测（或返测）与返测（或往 测）分别在上午和下午进行。在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程 的往返可同时在上午和下午进行。 但这种里程的总站数，不应超过该区段总站数的30% 测站视线长度，前后视距差，视线高度按表 6规定执行。 表 6 视线长度（m） 前后视距差（m） 任一站前后视距差累积（m） 视线高度（下丝读数）（m） w 50 w 1.0 w 3.0 视线长度20m 视线长度 0.5 0.3 间歇与检测: （1） 观测间歇时，最好在水准点上结束。否则，应在最后一站选择两

10、个坚稳可靠、 光滑突出、便于放置标尺的固定点，作为间歇点。 （2） 间歇后应对间歇点进行检测，比较任意两尺承点间歇前后所测高差，符合表 6 要求时，武汉市过江隧道控制测量技术设计书 10 可起测；若超过限差，可变动仪器再检测一次，如仍超限，则须从前一水准点 起测。 （3） 检测成果应保留，但计算高差时不采用。 测站观测限差：测站观测限差不得超过表 7的规定 表 7 测站观测限差 （单位 mm 上下丝读数平均值与中丝读数的差 基辅分划读数差 基辅分划所测 高差的差 检测间歇点 高差的差 0.5cm 刻划标尺 1cm 刻划标尺 1.5 3.0 0.5 0.7 1.0 注：使用双摆位自动安平水准仪观

11、测时，不计算基辅分划读数差。 往返测高差不符值，环闭合差和检测高差较差的限差不得超过表 8的规定 表 8 （单位 mr） 测段、测区、路线往返测 高差不符值 附合路线闭合差 环闭合差 检测已测测段高差之差 （mm 4代 4兀 4斥 R 注：K测段、区段或路线长度，单位 km; L 附合路线长度，单位 km; F环线长度，单位 km; R 检测测段长度，单位 km; 跨河水准测量： 跨河水准测量采用测距三角高程法。 即使用两台徕卡 TC-2003全站仪 （精度指标： 测角 0.5 ；最小显示 0.1 ；测距 1+1ppn）对向观测，用垂直度盘测定对 岸砧板标志的倾角，精确测出跨河两点的水平距离，

12、求出两岸高差。 砧板的制作与安装：砧板可用铝板或钢板制作，形状呈矩形，涂成红色或黑色，砧 板上下两边缘（即为上下两标志线）应严格平行。矩形标志线的宽度按跨河点间的距离 而定，一般取跨河点间距离的1/25000，如跨越距离为250m则矩形标志线的宽度为1cm。 砧板的长度约为宽度的5倍。砧板下边缘焊接两根可调节水平和竖直方向的调节杆，并 可以固定在选用的仪器上。当仪器在观测台上架设水平后，通过调节砧板水平和竖直方 向的调节螺丝，使得砧板上下两标志线保持水平，上下两标志线所组成的面与全站仪横 轴和竖轴所组成的面也应重合完好。 场地的选定与布设：场地应选于测线附近，利于布设工作场地与观测的较窄河段处

13、。 跨河视线距水面的高度应不低于 4、Sm （S为跨河视线长度公里数）。两岸仪器位置至水 边的距武汉市过江隧道控制测量技术设计书 11 离应大致相等，地貌、土质、植被也应相似。布设跨河水准测量的场地，应使两 岸仪器及标尺构成如下图所示的平行四边形、等腰梯形或大地四边形。 上图中：A、B C D为两岸安置仪器的位置，架设平台时，应保持平台严格水平以 提高观测精度。AC与BD （或AD与BC为跨河视线长度，两者应近似相等； AB和CD 为两岸观测台长度，一般应在10m左右，亦应相等。A、B、C、D四点位置选定时，注意 跨河视线垂直角应小于1。 跨河水准测量取用的全部测回数，上、下午应各占一半。如有

14、夜间观测时，白天与 夜间测回数之比应接近1.3 : 1。一测回观测完成后，应间歇 15-20min，再开始下一测 回的观测。 本岸测站点间高差测定采用水准仪法，将 AB和 CD作为一个测站，按同等级水准测 量要求进行往返观测，并取往返高差中数作为测站点间高差的正式成果。如确信 A、B、 C、D四点水准标石稳定，观测过程中可不进行检测，只须在结束时进行一次检测。若检 测超限，应沿路线再检测一个测段。如证明水准标石无变动，则所测成果采用。若标石 变动，应加固水准标石后重新进行跨河观测。 距离测量：跨河测站点间的距离 DAc、DAD DBC DBD采用徕卡TC-2003全站仪测定， 测距的准备工作，

15、观测方法和作业要求、气象、加常数、乘常数修正值的计算及边长归 算等，均按ZB A76 002的相应规定执行。跨河距离测量的技术要求和观测限差按表 9 规定执行。 表 9 跨河水 测距仪精 观测时间段 一个时间段 一测回读 测回中数 往返或时间段测距 准等级 度等级 往 返 内测回数 数间较差 间较差 中数的较差 -二二 n 1 1 6 w 10mm w 15mm w (a+b.D.10 -6) 注：a、b 为测距仪标称参数值。 每照准一次，读4次数为一测回。当进行对向观测确有困难时，可以单向观测，但 总的观测时间段不能减少。 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 12 垂直角观测： 跨河水准测量的

16、时间段数，测回数及组数按表 10规定执行。 表 10 跨河视线长度（m） n等 最少时间段数 双测回数 半测回中的组数 10011500 6 12 8 15012000 8 16 8 垂直角观测程序： （1） 在A、C设站，进行对向观测； （2） A站不动，C站仪器搬迁至D站，进行对向观测； （3） D站不动，A站仪器搬迁至B站，进行对向观测； （4） B站不动，D站仪器搬迁至C站，进行对向观测； （5） 两岸仪器调岸，在C A设站，进行对向观测； （6） A站不动，C站仪器搬迁至D站，进行对向观测； （7） D站不动，A站仪器搬迁至B站，进行对向观测； （8） B站不动，D站仪器搬迁至C站，

17、进行对向观测。 至此，两台仪器共完成一个双测回。 本次跨河水准测量每个双测回观测过程中，严格保持全站仪与砧板固定在一起。并 且全站仪在一个观测台上调节水平后三个脚螺旋也应用胶布固定。 观测方法：在盘左位置用望远镜中丝精确照准对岸砧板标志四次，四次照准读数之 差不应大于3。纵转望远镜，在盘右位置按盘左操作方法同样进行照准和读数。以上 观测为一组垂直角观测。依同法进行其余各组的观测。各组垂直角观测的限差：指标差 互差W8；同一标志垂直角互差w 4。在调岸过程中观测员、仪器、记录员需一起调 岸。 各单、双测回的互差厶H,应不大于按下式计算的限值： H限=4W . N S。式中： M为每公里水准测量的

18、偶然中误差限值，单位为毫米； N为测回数；S为跨河视线长度， 单位为公里。 由大地四边形组成各个独立闭合环，用同一时段的各条边高差计算闭合差。各环线 的闭合差W应不大于以下限值： W=6M. s 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 13 式中：MW为每公里水准测量的全中误差限值， mm s为跨河视线长度，km。 观测成果的重测和取舍： （1） 测回间互差超限，首先应重测孤立值。若无孤立值应重测一大一小。如出现 分群现象，则应分析是否因时间段不同而分群，并应计算环线闭合差加以分析，若确属 时间不同而产生分群，同时环线闭合差无超限现象，该成果可不重测。如有闭合差超限 的测回，此测回应重测，直到所测成

19、果全部符合要求为止。 （2） 环线闭合差超限，而测回间互差较小，如无其他情况，此成果可以采用。若 测回间互差大或超限，则成果应重测。 （三）数据处理及平差计算 1. GPS控制网数据处理及平差计算采用商用软件进行。 计算过程按数据预处理， 环路及 复测边检核，三维无约束平差，在城市坐标系中的约束平差，精度评定，重合点比较， 改变约束条件组合重新平差的步骤进行。数据预处理基线全部采用双差固定解做为最终 结果；全部外业观测数据均进行同步环、独立环及复测基线检核。 同步环各坐标分量及全长闭合差应满足 Wxc 小 c wy N （T Wz N （T W 3N （T 5 5 5 5 N同步环中基线边个数

20、 W 环闭合差 c 标准差 独立环各坐标分量及全长闭合差应满足 WxC 2n c Wy W2n c Wz W2、n c W 2 3n c n独立环中基线边的个数 复测基线的长度较差应满足 d s2.n c n 同一边复测次数 检核后将全部独立基线构成闭合图形，以城市二等平面控制点U船舶设计院的 武汉市过江隧道控制测量技术设计书 14 WG84系的三维坐标作为起算数据，进行全网 WG84系的三维无约束平差。基线向 量改正数的绝对值应满足： VdxW 3 c V /yW 3 c V /zW 3 c 而后进行城市坐标系的约束平差。进行约束平差后，当 GPS点与原城市控制点的重 合点的坐标较差大于表1

21、规定时，应对约束控制点和控制方位角进行筛选，重新进行约 束平差 2. 精密导线网数据处理及平差计算采用严密平差程序进行 ，按平均边长、导线总长 度、每边测距中误差、测距相对中误差、测角中误差、方位角闭合差、全长相对闭合差、 相邻点的相对点位中误差逐项进行精度评定。 精密导线网测角中误差按下式计算： :N _ n 式中：f卩一导线方位角闭合差、n计算f卩时的角度个数、N导线个数 测距边水平距离归化到线路平均高程面上的测距边长度，按下式计算： 式中：S 测距边水平距离（m）；艮一参考椭球在测距边方向法截弧的曲率半径（m）； H p测区的平均高程（m）; H 测距边两端点的平均高程（m）; 测距边在高斯投影面上的长度，按下式计算： 丫2 心丫2 D = D1+y+ 2 2Rm 24Rm 式中：Ym-测距边两端点横坐标平均值（m）; Rm 测距边中点的平均曲率半径（m）； / 丫一测距边两端点近似横坐标的增量（m） 3 高程控制网： 精密水准网数据的处理分为预处理与平差计算两部分。预处理内容包括： 水准高差 的尺长改正、正常水准面不平行改正；高程网的平差计算应采用严密平差法 。数据预处 理方法及平差计算方法均符合规定要求。并计算每千米高差偶然中误差、每千米高差全 中误差、最弱点高程