隧道洞内施工控制测量之交叉导线网法

1、隧道洞内施工控制测量之交叉导线网法1隧道洞内控制导线网测量的网形设计洞内控制导线网应从隧道洞外GPS平面控制测量确定的洞外联系边引入，洞内、夕卜平面控制网宜以边连接进行联系测量。洞内控制导线网应采用下图1-1所示的交叉导线网，以提高洞内平面控制测量的可靠性和精度。GPS32图1-1隧道洞内控制导线网测量网形示意图2导线网的外业数据采集1) 洞内控制导线网测量的精度要求根据高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)中的有关规定和要求，结合表1-2所示的隧道施工实际情况，为保证隧道的横向贯通精度，隧道洞内控制导线网测量的精度等级及主要技术要求，应满足表1-2的要求。表1-2洞内导线网测量主要

2、技术要求附合长度（km）边长（m）测距中误差（mm）测角中误差（）相邻点位坐标中误差（mm）导线全长相对闭合差限差方位角闭合差限差（）对应导线等级测回数0.5级'f1"级LW230060031.87.51/55000±3.6“n三等462vL<730060031.87.51/55000n三等46L>730060031.351/100000±2.6Vn隧道二等46注：导线网独立闭合环的边数以46条边为宜。导线点宜充分利用洞内施工平面控制桩，单独布点时应布设在施工干扰小、安全稳固、方便设站、便于保存的地方，点间视线应距洞内设施0.2m以上。导线网水

3、平角观测宜采用方向观测法，并符合下表1-3的要求。表1-3导线网水平角方向观测法的技术要求等级仪器等级半测回归零差（）一测回内2c互差（）同一方向值各测回互差（）隧道导线0.5级仪器4841级仪器696导线网边长测量应符合下表1-4的要求。表1-4导线网边长测量技术要求等级使用测距仪精度等级每边测回数一测回读数较差限值（mm）测回间较差限值往返观测平距较差限值往测返测(mm)隧道导线I44232mD2）外业测量要求1、采用徕卡或天宝高精度测量机器人进行导线网施测。外业测量采用机载程序伺服马达自动测量并记录，全站仪具体标称精度要求如表1-5所示；表1-5导线网测量全站仪标称精度要求仪器型号测角标

4、称精度（”）测距标称精度TS300.50.6mm+1ppmTCA20030.51mm+1ppmTCRP1201+1.01mm+1.5ppm2、洞内平面施测前和施测期间需对仪器设备进行常规检校和经常性检校，施测时注意对中、整平、通风和照明工作；3、联测洞外控制点时至少需后视两个已知方向，并对已知边进行距离复核；4、导线测量前应对原洞外控制点进行检测，检测较差应符合式（1）的要求。当检测与原测成果较差满足限差要求时方可使用，否则需重新分析原因，确认是点位位移后，需要重新调整洞外控制点坐标成果。22f限2mim2（1式中：mi、m2分别为原测、检测的测边或测角中误差。5、由于洞内交叉导线平差需要进行

5、边长的高程改化，导线测量时需要同时进行三角高程测量，三角高程测量的精度指标按照五等水准精度执行，各项限差见表1-6。光电三角高程测量精度应符合下表1-6的要求。表1-6光电三角高程测量技术要求等级竖直角往返观测咼差较差（mm）边长范围（m）测回数仲丝法）最大角值（。）测回间较差（）指标差互差（）五等220101066伍200-6006、用于气象改正的温度、气压数据，在每测站应测定一次，并在观测手簿上作好相应记录。气象观测时待气压计、温度计与周围环境一致后测记气象数据，测距边气象改正通过全站仪进行自动进行。7、为了有效检查洞内导线控制点的稳定性，需每两个月定期对交叉导线控制网进行复测，复测精度应

6、满足式（1）的要求。如果复测成果超限，需再次复测，两次复测成果满足要求时导线成果进行更正。3）洞内控制导线网测量方式洞内控制导线网测量采用交叉导线的形式进行布设，测量时每站A3A5至少观测三个方向点，一般观测四个方向点。A1咲X、/、/、/、/、/.<、I'令A2A4A6图1-2洞内控制测量交叉导线测量示意图如图1-5所示，置镜A3点，分别观测A1、A2、A5和A6点,然后置镜A4点，分别观测A2、A1、A5和A6点。水平方向观测时，应选择距离适中、通视良好、成像清晰且垂直角较小的方向作为零方向。分组观测时，应采用同一零方向。导线网观测的测回数、水平方向与距离观测值的各项限差，见

7、表1-3和表1-4中要求。3导线网的内业数据处理洞内导线网外业观测和数据质量合格后，应及时进行导线网的内业数据处理。导线网的内业数据处理可按照以下方式进行：1、将导线网的原始观测数据从全站仪中传输至计算机，并进行备份。2、利用多测回测角软件对每个测站的2C互差、半测回归零差、垂直角指标差互差和测距较差等精度指标进行检查，对超限的测站及时补测；对测量的导线边长进行加常数、乘常数改正，同时进行高程改化，将距离改化到隧道工程独立坐标系的投影面上；3、整理成IN2平差文件格式（详见附录）；4、以隧道洞口稳定的GPS平面控制点为约束点，在隧道工程独立坐标系下按严密平差法进行整网约束平差。平差后的各项精度

8、指标应满足表1-2所示的要求。4平差软件由于导线网可靠性较低，外业数据采集需要谨慎的同时，内业数据处理及分析更需细致认真。推荐采用中铁四院铁路工程精密控制测量数据处理系统进行常规平差，同时要求采用Helmert约束平差,比较两种平差坐标较差，差值在20mm以内比较正常，若两种平差坐标结果相差较大，可能是数据采集有问题。备注：中铁四院铁路工程精密控制测量数据处理系统具有常规平差和Helmert约束平差功能，同时具有对每个测站的2C互差、半测回归零差、垂直角指标差互差和测距较差等精度指标进行检核的功能。隧道洞内施工控制测量之交叉导线网法附录平面控制网观测文件（in2格式文件）在进行平差之前，必须要

9、准备好平面观测文件（取名规则为网名.in2）”观测文件采用网点数据结构，除包含控制网的所有已知点、未知点和观测值信息外，还隐含了控制网的拓扑信息。平面观测文件为标准的ASCH码文件，可以使用任何文本编辑器建立编辑和修改。其结构如下：r方向中误養九觀娠定逞菱1,比例课差"，精度号1已知点点号1,XI坐标，坐标I已知点点号2,X2坐标，Y2坐标已知虫点号3,X3坐标'Y3坐标仪已知点点号缸阳坐标Y4坐标心I*HHI测站点虫号赋I彳照准点点号观测值类型，观测值,观测值精变h该文件分为两部分：第一部分为控制网的已知数据，包括先验的方向观测精度，先验测边精度和已知点坐标（见文件的I部分

10、）；第二部分为控制网的测站观测数据（见文件的H部分），包括方向、边长、方位角观测值。为了文件的简洁和统一，我们将已知边和已知方位角也放到测站观测数据中，它们和相应的观测边和观测方位角有相同的观测值类型”但其精度值赋“0,”即权为无穷大。第一部分的排列顺序为：第一行为方向中误差，测边固定误差，测边比例误差。若为纯测角网，则测边固定误差和比例误差不起作用；若为纯测边网，方向误差也不起作用，这时可输一个默认值“1。程序始终将第一行的方向中误差值作为单位权中误差。若只有一种（或称为一组）测角、测边精度，则可不输入精度号。这时，从第二行开始为已知点点号及其坐标值，每一个已知点数据占一行。若有几种测角测边

11、精度，则需按精度分组，组数为测角、测边中最多的精度种类数，每一组占一行，精度号输1、2、.（参见表2-2）。如两种测角精度，三种测边精度，则应分成三组。方向中误差单位为秒，测边固定误差单位为毫米，测边比例误差单位为ppm。第一行的三个值都必须赋值，对于纯测角网，测边的固定误差和比例误差可输任意两个数值，如5,3；对于纯测边网，方向中误差赋为1.0。已知点点号（或点名，下同）为字符型数据，可以是数字、英文字母（大小写均可）、汉字或它们的组合（测站点，照准点亦然），X、Y坐标以米为单位。第二部分的排列顺序为：第一行为测站点点号，从第二行开始为照准点点号，观测值类型，观测值和观测值精度。每一个有观测

12、值的测站在文件中只能出现一次。没有设站的已知点（如附和导线的定向点）和未知点（如前方交会点）在第二部分不必也不能给出任何虚拟测站信息。观测值分三种，分别用一个字符（大小写均可）表示：L表示方向，以度分秒为单位。S表示边长，以米为单位。A表示方位角，以度分秒为单位。观测值精度与第一部分中的精度号相对应，若只有一组观测精度，则可省略；否则在观测值精度一栏中须输入与该观测值对应的精度号（参见表2-2）。已知边长和已知方位角的精度值一定要输“0。”在同测站上的方向和边长观测值按顺时针顺序排列，边角同测时，边长观测值最好紧放在方向观测值的后面。如果边长是单向观测，则只需在一个测站上给出其边长观测值。若是

13、对向观测的边，则按实际观测情况在每一测站上输入相应的边长观测值，程序将自动对往返边长取平均值并作限差检验和超限提示；如果用户已将对向边长取平均值，则可对往返边长均输入其均值，或第一个边长（如往测）输均值，第二个边长输一个负数如-1”。对向观测边的精度高于单向观测边的精度，但不增加观测值个数。平面观测文件中的测站顺序可以任意排列，一般来说不会影响平差效率和结果，但本软件包还特意提供了观测值文件排序（网点优化排序）的功能（详见231）,通过优化排序，既有利于网点近似坐标的推算，也可提高解算容量和速度，但一般对于200个点以上的大网或一些特殊网才有较明显的效果。图2-1为某一测角网的网图，其相应的平面观测文件*IN2”的数据格式见表2-1。对于有多组测角、测边精度的网，其平面观测文件如表2-2所示。表2-1IN2文件示例（仅一组精度的情况）0.7331,3730958.610,264342.5912,3714636.8876,276866.083212, L,03, L,27.3625576,L,8