高鐵隧道洞外控制網布設及貫通精度估算

劉祖軍

（柳州鐵道職業技術學院,廣西　柳州　545007）

高鐵隧道洞外控制網布設及貫通精度估算

劉祖軍

（柳州鐵道職業技術學院,廣西柳州545007）

摘要：高速鐵路隧道工程的洞外控制網是隧道工程控制測量的關鍵，它的精度直接影響到隧道施工進度及施工質量。目前，我國高鐵中，超長隧道工程非常普遍，且開挖斷面大，要求貫通精度高，如何確保隧道洞外控制網的精度，已成為隧道施工中一項關鍵的技術。在實際測量中，采用GPS測量技術進行洞外控制網的施測，是目前最為普遍的方法。本文通過云桂高鐵革朗隧道洞外控制網的測量，詳細介紹了隧道洞外GPS網的布設及貫通精度評估。

關鍵詞：高鐵隧道；洞外控制；GPS網；精度估算

1　控制網基本指標

新建云桂高速鐵路云南段革朗隧道，施工里程為D4K359+039～D4K370+614，正線長度11575m。洞外控制網采用GPS進行，其中央子午線取隧道中心經線為105°30＇00＂，高程投影面取隧道平均高程面為900m，采用WGS84系統坐標系橢球參數。外業工作分為1個整網，各測段之間采用邊聯結方式形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網。每個洞口布設至少3個點，周圍視野開闊，對天通視情況良好，高度角15°以上無障礙物阻擋衛星信號；遠離高于安置天線高度的樹木、建筑物等阻擋衛星信號的障礙物。點間距不少于400m，加密控制點標石埋設標準與精測網CPII控制點標石埋設規格及要求相同。觀測時將隧道洞口設計院交接的CPI、CPII控制點納入GPS獨立網中，整網為14個點，共有同步環6個。

2　洞外GPS網施測

2.1施測人員

參加復測人員共6人，工程師2人，測量技術員4人，在進行洞外控制網施測前對參與測量人員進行了統一培訓。

2.2設備投入及外業測量

洞外控制網施測量共投入天寶（Trimble）5800雙頻接收機4臺套/組，標稱精度：5mm+1ppm；投入天寶（Trimble）R4雙頻接收機2臺套/組，標稱精度：5mm+1ppm。隧道洞外控制網按二等網觀測，每個觀測時段觀測90min，每個同步環觀測2個時段，采用靜態相對定位模式觀測，外業操作準確對中、整平儀器，每時段觀測前后分別量取天線高，取兩次量高的平均值。

2.3GPS數據處理

基線處理采用LGO（Leica GPS Of fi ce），網平差采用COSAGPS軟件進行處理。

外業觀測結束后，對基線進行處理和質量分析，刪除工作狀態不佳的衛星數據，在衛星殘圖上觀察殘差量是否過大，如果系統誤差明顯，則刪除該時間段，并對重復基線、環閉合差進行檢驗，滿足規范要求后，進行平差處理。

獨立網在基線解算滿足規范要求后，首先在WGS-84橢球坐標系下進行三維平差，檢查GPS網基線向量符合精度在滿足規范要求后，進行一點加一方向平差。

2.4控制網測量精度簡介

（1）重復基線16條，其中較差最大的是：

序號　起點　終點　DX（m）　DY（m）　DZ（m）　S（m）　限差/差值合限狀態44　HD01　DX16　699.4783　-164.5485　908.6614　1158.4523　14.5146/7.1742　合格20　HD01　DX16　699.4784　-164.5406　908.6719　1158.4594

（2）閉合環21個，最大閉合差的環為：

閉合環　DX（mm）DY（mm）　DZ（mm）　DS（mm）　合格狀態Q11～Q4～CPI155-1　-15.60　26.50　10.60　32.53　合格閉合差限差（mm）：　26.51　26.51　26.51　45.92

（3）點位精度及中誤差

序號　起點　終點　MA（S）　S（m）　MS（cm）　MS：S　ppm 56　CPI154　Q11　1.18　576.6558　0.21　1/274000　3.64

3　隧道控制測量貫通誤差估算

3.1洞外控制測量對洞內橫向貫通誤差影響的估算

洞外獨立控制網測量采用GPS方法觀測，洞外控制測量的驗后橫向貫通中誤差：

3.2洞內控制測量對橫向貫通誤差影響的設計

革朗隧道全長11575m,設有斜井一座，設有橫洞兩座，其中隧道正洞開挖最長段是1#斜井與2#橫洞之間，其正洞開挖長度7290m，斜井長度390m，2#橫洞長度1063m，貫通面里程設計為DK365+980。僅以此施工開挖段進行測量貫通設計。

根據高鐵測量規范要求,主要對隧道橫向貫通誤差進行設計,影響橫向貫通誤差的因素有洞外控制測量誤差和洞內控制測量誤差，洞內控制測量按二等精度預計。

洞內控制測量采用全站儀導線方法觀測，影響導線測量誤差的因素主要是測角誤差和測距誤差。洞內測量設計的驗前橫向貫通中誤差：

式中myβ—測角誤差影響在貫通面上產生的橫向中誤差（mm）；

MyL—測邊誤差影響在貫通面上產生的橫向中誤差（mm）；

Mβ—控制網設計的測角中誤差（″）取mβ=1.0″；

Rx—控制網各點至貫通面的垂直距離（m），洞內導線平均邊長設計為350m；

ML/L—控制網設計的邊長相對中誤差，取ML/L =1/100000

dy—控制網各邊在貫通面上的投影長度（m）。

洞內控測時，洞內導線網應布設成多邊形閉合環，導線水平角觀測采用測回法，測回數不少于六個測回（應用J1級儀器），正洞內導線邊長按400m布設，橫洞、斜井洞內導線邊長按350m布設，實測導線邊應進行高程投影改化，測距時應考慮溫度和大氣壓的影響。

3.3隧道洞外、洞內控制測量對橫向貫通誤差影響的估算

革朗隧道1#斜井與2#橫洞之間橫向貫通誤差總的影響值為：

4　結束語

云桂鐵路革朗隧道，洞外控制網采用雙頻GPS接收機進行靜態測量，按規范采用相關軟件進行基線處理及網平差后，通過精度估算，能滿足貫通精度要求，并且根據洞內導線擬采用的儀器情況，綜合洞外、洞內控制測量對貫通誤差的估算，也滿足總體貫通精度的要求。

參考文獻：

[1]《高速鐵路工程測量規范》.TB10601-2009[S].

[2]《工程測量規范》.中華人民共和國建設部，GB50026-2007[S].

[3]《全球定位系統（GPS）測量規范》.中國國家標準化管理委員會，GB/T 18314-2009[S].

作者簡介：劉祖軍，男，工程師，教師。