长大隧道控制测量方案

新建叙永至毕节铁路（川滇段）站前工程施工XZZQSG-2标长大地道控制测量方案DK194+516.98～D2K230+910）中铁十七局公司叙毕铁路（川滇段）二标项目经理部二〇一六年十二月三十天目录一、工程大要1二、地形地貌2三、测量依照2四、测量仪器及人员2五、测量人员职责3六、地道洞外控制测量41．洞外控制点布设规定42．洞外平面控制测量43．洞外高程控制测量74.洞外控制点的联测及精度要求.8七、地道洞内控制测量91.洞内平面控制测量102．导线网的测量103．平差计算134．洞内高程控制145．贯串测量误差预计146．洞外高程测量误差对洞内高程影响估计157．地道洞内布网施测注意事项16八、相关工作16九、测量技术保证措施16长大地道控制测量方案一、工程大要我标段施工起讫里程：DK194+516.98～DK230+910，线路全长36.393km。地道共计8座，其中大于4公里的长大地道3座，分别为长岭地道，7775m；下寨地道4104m；斑竹林地道全长12758m，我标段施工里程为D2K222+232～D2K230+910，施工长度8678m。长岭地道起迄里程为DK199+190～DK206+965，全长7775m，最大埋深375m，除出口DK206+869～DK206+965段为车站范围，设计为双线外，其余均为单线地道。地道为单面上坡，线路设计坡度为12.2‰、11.05‰、10.95‰、10.1‰和0‰。隧道洞身DK204+105.458～DK205+917.09段位于半径为8000m的右偏曲线上，其余为直线。为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题，于DK203+100线路前进方向右侧设置1座斜井，于线路大里程夹角45°，全长1400m，斜井作为运营时期防灾救援避祸所兼紧急出口。下寨地道起迄里程为D2K208+923～D2K213+027，全长4104m，最大埋深380m，设计为单线地道。地道为单面上坡，线路设计坡度为10.4‰、11.2‰。地道洞身D2K208+923～D2K210+908.682段位于半径为800m的左偏曲线上，D2K213+022.824～D2K213+027段位于半径为800m的右偏曲线上，其余为直线。斑竹林地道起迄里程为D2K222+232～D2K234+990，全长12758m，最大埋深570m，我标段施工里程为D2K222+232～D2K230+910，施工长度8678m，进口段D2K222+232～D2K222+370段为下坪车站范围，地道采用车站段双线衬砌，其余均为单线地道。线路设计坡度为6‰、10.7‰、11‰、7‰和-3‰的人字坡。全隧D2K222+405.132～D2K223+984.821段位于半径R=2000的左偏曲线上；D2K226+716.747～D2K228+322.216段位于半径R=8000的右偏曲线上，其余为直线。为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题，于D2K224+400线路前进方向右侧设置1座横洞，与线路小里程夹角36°，全长1200m，坡度为-4.027‰、-1‰。采用双车道无轨运输。二、地形地貌1.长岭地道：测区属损害中低山地貌，地形连绵不停，沟壑纵横，隧区绝对高程900～1250m，相对高差80～320m。地道进口距乡村道路较远，出口右侧100m的沟边有乡村公路相通，交通条件一般。地道进出口及洞身DK204+700～DK206+800段居民点密集。2.下寨地道：测区属低、中山剥蚀、损害地貌，地形连绵不停，沟壑纵横，隧区绝对高程800～1450m，相对高差100～650m。自然斜坡一般10°～40°，局部陡峻，坡度达70°～80°。地貌受岩性控制，沿柔弱带及可溶岩地段多形成损害沟槽。地道进口位于马家坝一沟谷内，周边无公路通行，只有进口右侧约350m处有高田至马家坝的乡村公路经过，地道出口位于高田乡一沟谷内，周边也无公路通行，隧区交通条件较差。斑竹林地道：隧区属低中山损害地貌，地形连绵不停，陡峻，沟壑、谷溪纵横，随区海拔约1000～17300m，相对高差150～730m。自然斜坡一般15°～40°，局部陡峻，坡度达60°～80°。基岩出漏情况一般，地表植被较发育，多为林地、灌木林、旱地。地道进口位于一深切沟谷内，无公路通行，整体而言，该隧交通条件较差。三、测量依照1）《工程测量规范》（GB50026-2007）；2）《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）;3）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；4）《国家一、二等水平测量规范》（GB/T12897-2006）；5）《国家三、四等水平测量规范》（GB/T12898-2009）；6）《全球定位（GPS）铁路测量规范》（TB10054-97）7）《全球定位（GPS）测量规范》（GB/18314-2001）四、测量仪器及人员地道洞外GPS测量采用7台徕卡GPS接收机，标称精度：5+0.5ppm；水平测量采用TrimbleDiNi03电子水平仪，标称精度：0.3mm；导线测量采用徕卡1201全站仪，标称精度1″+1.5ppm，在使用前经特地机构检测，测量精度满足施工要求。精美测量队由三名测量工程师和10名测量工（控制测量）组成。项目总工XXXXX项目精测队分部测量队测量员测量员测量员依照工程建设需要，在平时施工导线测量过程中，我项目部建立精测队，分手下设测量队长一名，测量员3人。测量组成员以下：精测队长：王盼分部测量负责人：王波、张贺贺、范明鑫组员：孙昊、张利伟、梁智超、鲍大炜、杨雷、杨杰、商昂、邓鹏飞、赵钦各分部测量负责人负责指导洞内导线测量，数据的整理及计算，王盼负责全线测量工作复核；五、测量人员职责1、在工程动工前，对测量控制网进行复测，发现问题马上向监理单位呈报。建立相应等级的施工控制加密网控制点至各施工工作面所需部位。2、依照本施工处的生产计划安排，积极配合各工程部门保质、保量、保安全的完成各项相关测量任务。3、做好与外面及内部相关部门之间的技术沟通、沟通工作，对外部文件及图纸进行分类保留。4、负责各施工工作面的施工放样，如期检查，并将结果通知所在施工部位的技术员，做好交底记录。5、供应吻合设计要求的设计轴线，以满足规范要求，并负责检查与复核工作。6、如期监测复核控制点的位移情况，如高出规范，应及时纠正，并向相关单位报告。六、地道洞外控制测量．洞外控制点布设规定1）洞外平面控制网应沿两洞口连线方向布设成多边形组合图形，组成闭合检核条件。2）控制点应布设在视野广阔、通视优异、土质坚固、不易破坏的地方。3）视野应超越和旁离阻挡物1m以上。经过水田、沙滩时，应合适增加视野高度。4）测站和后视场所应清理和平展，以利于察看。5）除水平点可在坚固的基石上刻凿外，其余控制点均应埋设混凝土包金属标志。6）每个洞口平面控制点布设不应少于3个，水平点不应少于2个。7）用于向洞内传达方向的洞外联系边不宜小于300m。8）洞口平面控制点应便于向洞内引测导线。9）GPS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°，导线网、三角网的最大仰俯角不宜大于15°。10）洞口周边的水平点应尽可能与地道洞口等高，两水平点间高差以水平测量1~2站即可联测为宜。2．洞外平面控制测量表6-2-1地道洞外、洞内平面控制测量技术要求测量测量测量测角中误洞口联系边长相对适用长度边方向中部位方法等级差（〃）（km）精度误差（〃）洞外导线二1．06～201/100000测量三1．84～61/80000四2．5＜４1/50000GPS测一1.06～201/250000二1.34～61/180000量三1.7＜４1/100000导线二1.36～91/1000001.83～61/50000洞内三测量四2.51.5～31/50000表6-2-2高程控制测量技术要求测量部位测量等级两开挖洞口间高每千米高程测量程路线长度（Km）有时中误差（mm）二＞36≦1.0洞外三13～36≦3.0四5～13≦5.0五＜5≦7.5二＞32≦1.0洞内三11～32≦3.0四5～11≦5.0五＜5≦7.52.1地道洞外控制网布设：依照《铁路工程测量规范》中规定：洞外平面控制测量,结合地道长度、平面形状、线路经过地区的地形和环境,宜采用GPS测量、导线测量。JM1-14、JM1-15和JM1-16，出口地址布设点位为JM2-5、JM2-6和JM2-7，斜井地址布设点位为JM2-1、JM2-2、JM2-3和JM2-4。长岭地道洞外GPS控制网表示图JM2-10,JM2-11和JM2-12，出口地址布设点位为JM3-2,JM3-3和JM3-4。下寨地道洞外GPS控制网表示图JM4-1、JM4-2、JM4-3和JM4-4，出口地址点位由3标中铁8局布设，横洞地址布设点位为JM4-6、JM4-7和JM4-8。斑竹林地道洞外GPS控制网表示图°00′00＂，投影面大地高为580m、870m和1070m，投影后东方向坐标加常数为500km，北方向坐标加常数为0。本管段测量的坐标系统与设计相同，椭球采用WGS84坐标系参照椭球，边长投影在赔偿高程面上，投影长度的变形值：铺设有砟轨道地段不大于2.5cm/km，即投影长度变形（包括高程归化、高斯正投影变形之和）不大于1/40000，中央子午线经度为105°，其中长岭地道投影面大地高为

870米，下寨地道和斑竹林地道投影面大地高为

1070

米。控制网加密测量时按四等

GPS平面控制网技术要求进行测量。

CPI、CPIIGPS控制网测量的精度指标（表6-2-3），C、D级GPS平面控制网技术要求（表6-2-4）表6-2-3GPS测量的精度指标控制网级别基线边方向中误差最弱边相对中误差CPⅠ≤1.7″1/100000CPⅡ≤2.0″1/70000表6-2-4C、D级GPS平面控制网复测技术要求级别三等四等项目卫星高度角(°)≥15≥15有效卫星总数≥4≥4静时段中任一卫星有效≥20≥15态察看时间(min)测时段长度(min)≥60≥45量察看时段数1～21～2数据采样间隔(S)10～6015～30PDOP或GDOP≤8≤102.2平差计算内业平差计算时，采用徕卡公司装备的LGO数据办理软件，以复测后提交的控制点为基准，解算各个加密控制点。3．洞外高程控制测量依照《铁路工程测量规范》定：洞外高程控制测量应依照设计精度，结合地形情况，水平线路长度以及仪器设备条件，采用水平测量或光电测距三角高程测量，长大地道洞外高程控制网采用二等水平测量。3.1各级水平测量精度指标（即测规对高程测量的限差规定）表6-3-1水平测量精度指标限差（mm）水平每公里水平每公里水平检测已测段高左右路线侧量测量有时中测量全中误差之差（即复测往返测附和路线或误差（mm）差（mm）高差不符等级值与设计值不不符值环闭合差值符值的限差二等≤1.0≤2.06√L4√L4√L—三等≤3.0≤6.020√L12√L12√L4√L四等≤5.0≤10.030√L20√L20√L14√L二等水平测量必定往返察看，不相赞同采用两台仪器同方向左右察看，三、四等均能够左右路线察看，计算结果单位为毫米。3.2各级水平测量主要技术要求表6-3-2水平测量技术要求等级水平尺类水平仪等视距前后视距前后视累积视野高度型级（m）差（m）差（m）（m）二等铟瓦尺、条DS1≤50≤1.0≤3.0下丝读数码尺DS05≤60≥0.3三等双面DS3≤65≤3.0≤6.0铟瓦、条码DS1、DS05≤80尺四等双面DS3≤80≤5.0≤10.0铟瓦条码DS1≤100尺3.3高程测量方法二等水平测量，路线采用往、返察看。复测采用附合水平路线，由一个已知点出发，最后附合到另一个已知点，控制测量时一般采用闭合水平路线，由一个已知点出发，最后回到该已知点上，由此计算增设的新水平点高程。地道洞外高程控制网采用二等水平测量。使用TrimbleDiNi03电子水平仪，按二等水平测量规范要求进行施测。长岭地道：在进口处加密水平点,从三等水平点BM21出发,按闭合水平路线进行往返测量；在出口处加密水平点,从三等水平点BM22出发,按闭合水平路线进行往返测量。下寨地道：在进口处加密水平点,从三等水平点BM23出发,按闭合水平路线进行往返测量；在出口处加密水平点,从三等水平点XCPI36-1出发,按闭合水平路线进行往返测量。斑竹林地道：在进口处加密水平点,从三等水平点BM27出发,按闭合水平路线进行往返测量；在横洞口处加密的三等水平点JM4-8出发,按闭合水平路线进行往返测量。3.4水平测量相关精度计算外业、内业完成后，应进行精度统计、解析及评定。（1）、往返闭合差计算，如超限必定查找原因或重测。（2）、每千米水平测量高差的有时中误差或全中误差。M△=√1/4n×［△△/L］△——水平路线测段往返高差不符值(mm)；L——水平测段长度（km）；N——往返测的水平路线测段数。（3）、检测已测段高差之差（即复测值与设计值不符值的限差）。二等水平测量，限差为6√L，不超限采用原设计成就，超限采用复测成就。这一项为哪一项衡量实测精度与设计精度可否吻合。洞外控制点的联测及精度要求4.1平面控制点联测地道洞口控制点使用GPS进行加密，待平差计算结果吻合规范要求后，应使用全站仪对洞外加密的点位进行角度和边长的复测，复测结果应满足四等导线测量的要求。表6-4-1导线测量的技术要求测角中测距相对方向角闭合导线全长相测回数等级误差0.5″1″级2″级6″级仪中误差差（″）对闭合差（″）级仪器仪器仪器器二等1.01/250000±2.0n21/10000069－－－－地道二等1.31/250000±2.6n21/10000069－－－－三等1.81/150000±3.6n21/550004610－－四等2.51/80000±5n21/40000346－－一级4.01/40000±8n21/20000－－22－－二级7.51/20000±15n21/12000－－－－13注：1、表中n为测站数。2、当边长短于500m时，二等边长中误差应小于2.5mm，三等边长中误差应小于3.5mm，四等、一级边长中误差应小于5mm，二级边长中误差应小于7.5mm。复测方法：把仪器架设在控制点上，测量每相邻两点间的距离，并在该点上察看相邻两边之间的夹角，利用已知的控制点坐标正算出距离和坐标方向角，与已测得的距离和坐标方向角进行比较检查。4.2高程控制点联测二、三等水平路线宜沿地道进出口间的道路勘选。若绕行较远时，可沿小路勘选。本测区全部位于山区，当水平测量平均每千米单程测站大于25站时，测段往返高差不符值应满足下表的规定。表6-4-2往返测高差不符值的限差（mm）水平测量等级测段往返测高差不符值限差二0.8n三2.4n四4.0n五6.0n七、地道洞内控制测量洞内平面控制测量为提高长大地道贯串测量精度，用老例的支导线进洞控制法就不够满足精度要求，又由于地道洞内施工作业繁忙，循环紧凑，工期紧，洞内炮烟和车辆尾气使通视条件差，据以上特点，施工须打破老例测量方法，洞内按高等级导线精度布设，推行时要遵守以下措施及细则。1．1洞内控制导线若布设成等边直伸形，那么，地道的横向贯串误差则主要受测角误差的影响，因此测角测边必定用高精度全站仪，可大大提高测角测边精度。1.2地道的横向贯串误差随着测站数的增加而增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，将边长尽量拉长，以减小方向角传达误差，洞内导线边长布设为300m为宜，困难地段200m为宜。常用的地道洞内导线网的布设以下：多边形闭合环菱形网由于多边形网布设自由，不受地形限制，外业推进速度快，菱形网外业察看速度慢，每一站都要测2个角，导线点成对布设，两点的距离依照前后通视情况而确定，导线边尽可能拉长，一般不小于300m，多边形网每一环布设6～8条边为宜，菱形网每一个环都是4条边，而且多边形闭合环的检核条件多，简单发现粗差，为评定精度供应了必要的条件，而单导线无论外业还是内业，都缺少检核条件，经过理论和实践证明导线网的精度比单导线的精度高√2倍。因此长大地道洞内导线控制测量采用多边形网进行布设。由于长大地道两开挖洞口均小于6km,依照相关测量规范中的规定，对两开挖洞口间的长度小于6km的地道,洞内导线采用四等导线测设。2．导线网的测量长岭地道进口从洞口控制点JM1-14-JM1-16边开始，沿地道洞内走向闭合到出口洞口的JM2-1-JM2-3边上；下寨地道进口从洞口控制点JM2-10-JM2-11边开始，沿地道洞内走向闭合到出口洞口的JM3-2-JM3-3边上；斑竹林地道进口从洞口控制点JM4-2-JM4-3边开始，沿隧道洞内走向闭合到横洞洞口的JM4-7-JM4-8边上。测角、测边采用leicaTCRA1201+型全站仪，仪器的标称精度均为1″、±（1+1.5ppm×D）；角度测4个测回，每边往、返察看各3个测回，一测回内读数较差不大于5mm，单程测回间较差不大于10mm，往测及返测边长化算到地道平均高程面上水平距离(经气象和倾斜改正后)的互差，不得大于边长的1／6000。全部闭(附)合导线均由不相同察看者独立测量两次，取两次测量的角度及边长的平均值，并进行严实平差计算。察看前，将仪器放置在仪器箱内20分钟时间使仪器与洞内温度保持一致，地道洞内察看尽量防备施工搅乱，防备尘雾，避开有强光的照射以及电磁场的影响，目标棱镜人察看时应该有足够的照明度，受光均匀柔和，目标清楚，防备光辉从旁侧照射目标。采用自动察看时尽量避免光源照射。表7-2-1导线测量技术要求测角中测距相方向角导线全测回数等级误差对中误闭合差长相对0.5″级1″级仪2″级仪6″级仪（″）差（″）闭合差仪器器器器二等1.01/250001/1000069--00三等1.81/150001/550004610-0四等2.51/800001/40000346-一级4.01/400001/20000-22-二级7.51/200001/12000--13表7-2-2水平角方向察看法技术要求等级仪器等级半测回归零差同方向测回间同一方向值各测（″）2C互差（″）回互差（″）0.5″级仪器484四等及以上1″级仪器6962″级仪器8139一级及以下2″级仪器1218126″级仪器18-24注：当察看方向的垂直角高出±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。表7-2-3测站周角闭合差的限差导线等级二三四限差△（〃）2.03.65.0洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行。洞内测量前应先将仪器开箱放置20分钟左右，让仪器与洞内温度基本一致，必要时可采用气压温度计，读数并输入仪器进行现场气压温度改正。目标应有足够的光明度，受光平均柔和、目标清楚，防备光辉从旁侧照射目标。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，再察看节余测回数。表7-2-4边长测量技术要求使用测距每边测回数一测回读数测回间较差往返察看平距较差等级仪精度等较差限值限值往测返测限值级（mm）（mm）二等Ⅰ44232mDⅡ57三等Ⅰ22232mⅡ4457DⅠ2223四等Ⅱ572mDⅢ441015一级及以Ⅰ22232m下Ⅱ57D使用测距每边测回数一测回读数测回间较差往返察看平距较差等级仪精度等较差限值限值往测返测限值级（mm）（mm）Ⅲ1015Ⅳ442030注：1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程2、测距仪精度等级划分以下：Ⅰ级md≤2mmⅡ级2mm＜∣md|≤5mmⅢ级5mm＜∣md|≤10mmⅣ级10mm＜∣md|≤20mmmd为每千米测距标准误差。即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km的测距标准误差。3、mD=a+b×D式中：

mD----

仪器测距中误差（

mm）；a----

标称精度中的固定误差（

mm）；b----

标称精度中的的比率系数（

mm/km）；D----

测距长度（

km）。3．平差计算导线的平差在计算机上采用平差软件进行严实平差，对察看成就进行精度评定，不吻合精度要求的测站或测段要重新测量。3.1对每站的察看成就进行精度评定以下表(示例)，当完成每一测站后，对付该测站的成就进行整理，计算测量角度和距离的最或是值及其中误差。表7-3-1（察看记录）编号察看角度V辅助计算（度分秒）(秒)175321327532181.算术平均值3753215[l]93"4753217X7532'7532'15.5"n657532162.察看值中误差：67532142.算术平均值中误差秒数之和=93秒3.2对已组成闭合图形的导线环进行平差计算在地道掘进中，随着导线的不断布设，不断组成闭合的图形。每当组成闭合图形时都应进行平差计算，计算出闭合图形的闭合差、导线的测角中误差，判断可否吻合规范规定和设计的要求。表7-3-2（已组成闭合图形的导线段闭合差）序号角度数角度闭合差限差（秒）WS总长1/T限差备注6（秒）±3.6n（毫米）（米）162.28±8.821932351/17万1/55000—261.52±8.822833001/11.7万1/55000—按方向角闭合差计算测角中误差：备注1ffm=0.79秒Nn若是闭合图形的各项限差满足规范的要求，则对闭合图形内的每条边角进行平差改正。手动平差能够将闭合差平均分配到每个边和角度上。简单平差与严实平差的成就相差不会很大，但为使最后的测量成就更具可靠性，导线的平差应在计算机上采用平差软件进行严实平差。4．洞内高程控制洞内高程控制按二等水平测量精度要求施测,察看方法和洞外相同。洞内高程控制点每隔200～500m设置一对。5．贯串测量误差预计表7-5-1铁路地道控制测量的贯串精度要求测量部位横向中误差（mm）高程中误差(mm)两开挖洞＜44～88～1010～1313～1717～20口间长度洞外3045609012015018洞内40608012016020017洞外、洞内507510015020025025总和地道进、出口间贯串时，除进行地道洞外导线测量和洞外高程测量之外，还必定进行地道洞内和地道进出口间的联系测量。因此在进行隧道贯串测量误差预计时，要考虑地道进出口的联系测量误差及地道洞内测量误差的综合影响。5.1洞口投点的测设洞口投点是向洞内传算方向和坐标的精美控制点，因此在进行洞口投点测设时，采用图形强度较好的单三角形与原洞外精美控制网进行联测，选择在阴天也许夜晚时分进行察看。洞口投点待洞口挖至设计标高后埋设钢板桩，往洞内测设导线点时由洞口投点向洞内传算方向和高程，传算方向的起算边长度不宜小于300m。5.2贯串相遇点K在水平方向上的误差预计为了保证长大地道能够正确贯串，地道洞外网测量对洞内横向精度影响值估计，以及洞内测量设计都是必要的。因长大地道洞外控制网GPS网，因此影响洞内贯串精度的主要因素有以下几项:一是GPS接受机自己的设计精度，徕卡GPS双频接收机的标称精度为5+0.5ppm×D；二是地道长度；三是地道进出口定向边长度。5.3洞内导线测角和测边误差引起的贯串面上的K点在x′方向上M‘的误差x内的预计公式以下：角：测距：式中m——洞内导线的测角中误差Ry——K点与各导线点连线在y′轴上的投影长——导线各边与x′轴间的夹角ml——光电测距的两边误差5.4各项误差引起的K点在x′方向上的总误差由洞外测量误差和洞内导线测量误差所引起的K点在x’方向上的总的中误差为：Mx’K22MX外+MX内=√若各项测量均独立进行了2次，则平均值的中误差为：K点在x′方向上的预计贯串误差为：M‘=2Mx预6．洞外高程测量误差对洞内高程影响估计6.1洞外高程控制测量在地道贯串面上所产生的高程中误差按下式计算:Mh外=M△√L式中M△－每千米水平测量的有时中误差（mm）L－洞内相邻两开挖洞口间高程路线长度（km）6.2地道洞内水平测量地道洞内水平测量引起的高程误差MH内的估计公式为：MH内＝Mhl√L式中mhl——地面水平测量每千米长度的高差中误差——由进口水平点经洞内至出口水平点的水平路线的长度。6.3各项误差引起K点在高程上的总误差由地面水平测量误差2Mh=±√Mh外+Mh内若各项测量均独立进行2次，并取二倍中误差作为预计误差，则贯串相遇点K在高程上的贯串预计误差为：Mh预=2*Mh/√n由于长大地道两开挖洞口间的距离都小于4km，因此洞内外横向贯通中误差的总和不能够大于50mm，高程贯串中误差不能够大于25mm。7．地道洞内布网施测注意事项导线点位要求埋设坚固，先期点位用砼包刻十字的钢筋，后期洞内应布设CPII点。CPII点位应埋设不锈钢，洞内CPII的点位间距为400～500m。地道进口处和斜井进入正洞处的控拟定向边长尽可能拉长，洞外定向边长不小于