探究路橋隧道施工獨立控制網測量技術

王 茜

（廣西交通技師學院， 廣西 南寧 530000）

1 工程概況

某路橋隧道工程，建設區域位于山區，現場以丘陵地形居多，缺少開闊地，擬采用雙端同步掘進的方法，單端掘進長度分別為3126m和3404m，兩端協同作業，高效施工。在公路旁取GPS12-3-1點，與控制點相距3m處設置防火觀測亭，由于該裝置的存在，易遮擋正常測量路徑。GPS12-5-1點主要發揮出控制作用，在現場開辟出一塊邊長為20m的方形空地，周邊的樹木高度普遍達到20～30。GPS12-7點周邊的遮擋情況較為明顯，具有三面環山的特點，點位周邊存在森林防火觀測亭（兩者間距在2m內），高度3m，天窗呈半側開闊的空間特點。此外，GPS12-7點、GPS12-8點不具備相互通視的條件。

2 測量人員及測量儀器的配置

2.1 測量人員

測量是一項專業化、精細化的工作，專業人員起到支撐作用，因此需根據測量需求組建綜合水平較高的測量隊伍，發揮出人才的力量。以實際測量條件為立足點，制定切實可行的測量方案，展開可行性論證，通過后則將其作為正式測量工作的指導[1]。此外，將技術交底工作落實到位，強化測量人員的工作意識，提高專業水平，使其準確掌握工作要點，以規范化的方式開展各項測量工作。

2.2 測量儀器

以高精度、高穩定性的儀器為宜，測量前檢查儀器，在無異常狀況后方可投入使用；測量期間若存在異常現象，則需暫停測量，由技術人員分析成因，采取針對性的處理措施，在滿足要求后方可恢復測量。隨著運行時間的延長，儀器的精度、穩定性等方面的性能均會受到影響，因此需提前制定檢修計劃，定期做好檢修工作，從源頭上杜絕質量問題，確保儀器可始終維持良好運行的狀態，為測量工作的開展提供可靠的硬件支持。

3 GPS獨立控制網測量技術的應用

3.1 控制點的布設

一方面，坐標需具有一致性，在此前提下，可以提高測量數據與GPS控制點坐標體系的協調性，后續可更為便捷地計算放樣數據。另一方面，合理布設控制點，直線隧道的中心線以及曲線隧道的各曲線處所設置的控制點數量均要達到2個以上，并在進洞處設置2個或更多的控制點，各點之間形成通視的關系，以免干擾正常測量工作。

3.2 確保選擇控制點的合理性

以施工現場的實際情況為準，合理選擇控制點，需兼顧周邊建筑物分布情況（密度、高度等）、結構物的結構特點、材料堆放要求等，經過多方面的綜合考慮后，確定合適的控制點。以材料的堆放區域為例，要求其便于開展測量工作，且全程均不會受到外界因素的影響或是僅存在微弱的影響（可以忽略），確保材料的質量、數量均可滿足要求[2]。小三角控制網的控制點應具有視線良好、地質條件穩定的特點，并在各控制點周邊采取防護措施，最大限度減小外部因素對其的破壞。測量儀器的配置方面，采用3臺GPS設備，聯合作業，形成完整的GPS控制網，各設備均采用靜態法，按照規范分7個時段分別組織觀測工作。測量期間將產生豐富的數據，利用專業平差軟件接收該部分數據，根據需求對數據加以處理，生成測量報告，向工作人員直觀地呈現現場情況。

3.3 實施地上控制測量

導線布設為基礎工作，宜在隧道入口處設置成四邊形，以YWS08與09、HC196三個點為基礎，結合新增的A004四個點，則可以形成三角形和四邊形相結合的方式。測量作業使用到GPS接收機，此類設備均保持靜態定位模式，標稱精度5+1ppm。衛星高度角應達到15°以上，遵循二級GPS控制網測量標準，按照10s的間隔時間依次采集數據，為保證測量結果的準確性（盡可能減小偶然誤差），觀測衛星的數量需超過5個。根據GPS數據的特點，適配相對應的軟件，以便對接各項測量數據，做針對性的處理[3]。經計算后得知，隧道出口的平均高程為356m，在得到該數據后，結合導線閉合差，進一步計算，由此得到隧道貫通誤差值，再將所得結果與現行行業規范展開對比分析，判斷誤差值是否超出許可范圍，以便組織后續工作（若超出，則做出調整；若滿足要求，則按照既定的計劃繼續施工）。

4 洞內CPⅡ平面網測量新方法的原理

控制網布設及測量示意圖，如圖1所示。其中，控制點成對布設在雙側壁上，安裝測距棱鏡，架設全站儀。

圖1 洞內CPⅡ控制網布設及其測量示意圖

綜合考慮到隧道的線型以及通視條件，確定每對控制點的布設位置，從隧道兩端洞口開始，按照240～360m的間距有序向內沿隧道布設。全站儀采用自由測站的方式，可用于觀測該儀器所在位置前后各兩對共8個CPⅡ點，可測定的數據有測站至控制點間的邊長、水平方向和天頂距方向，但在邊長的測量中采取的是單向觀測的方法。全站儀和棱鏡不存在對中誤差，得益于此特性，可有效保證控制點的橫向精度。

4.1 洞內二等三角高程網測量的原理

在全站儀自由測站的方式中，地面并未布設控制點，儀器中心即為測站中心，因此可以省去量測儀器高度的操作，從源頭上消除了儀器高的量測誤差。在測距棱鏡安裝時，采用到強制對中標志安裝的方法，此時在確定棱鏡中心后，便能夠得到新方法中CPⅡ控制點的點位中心（兩者一致），因此不存在棱鏡對中誤差以及高度量測誤差。經過自由測站測定后，可以得到斜距觀測值、天頂距觀測值，根據此類信息，經計算后便能確定儀器中心至棱鏡中心的單向三角高差；在明確該高差值后，將同一測站下任意兩個該值相減，便可以消除儀器高和大部分球氣差，此時可以得到較為準確的棱鏡中心高差值，該值則指的是兩個CPⅡ點之間的高差[4]。在此基礎上，可構建洞內二等三角高程網，以便快速得到各CPⅡ點的高程值。

4.2 洞內CPⅡ網測量新方法的應用特點

（1）作業難度較低。在外業測量領域，對于傳統的隧道洞內導線網測量而言，需要將儀器設置在控制點上，在此前提下方可觀測前后導線點。而為了完成相關操作，需配備較多的腳架和基座，工作量增加，且隧道洞內施工環境普遍復雜，受二襯臺車、水泥輸送泵等相關裝置的遮擋，通視條件較差，不利于觀測工作的順利開展。相比之下，洞內CPⅡ控制網可有效精簡流程，靈活設置測站，并解決了視線受遮擋的問題，降低了外業測量的難度、提高了效率。

（2）測量干擾小。在常規的洞內導線網布設中，控制點需設置在臨近雙側壁周邊的仰拱上，導致導線網易受到外部條件的干擾，例如旁折光對其的影響較大，同時也存在點位難以保存等問題。而在應用新方法后，將儀器架設至隧道中線附近，在所構建的控制網中不存在靠近隧道壁的觀測方向，由此規避了旁折光干擾的問題。并且，控制點均布設在洞內圍巖的雙側壁上，可實現對控制點的有效保護，具備永久保存的條件。

（3）作業效率高。在傳統的洞內控制測量中，內業和外業的工作量均較大。相比之下，新方法僅需對CPⅡ控制網進行測站邊角交會測量即可，能夠更為便捷地確定CPⅡ點的平面和高程坐標。

5 華測CORS的應用

華測CORS系統集5個子系統于一體，各自既能夠獨立運行，又可相互協作，達到互聯互通的效果。關于系統的具體組成，如圖1所示。

圖1 華測連續運行參考站系統的核心組成

5.1 靜態監測已知點

隨著行業技術的發展，現階段GPS定位檢測的方法較為豐富，其中以靜態已知點檢測方法頗具代表性，其在路橋隧道測量領域的應用頻率較高[5]。實際操作中，從已知點中選擇合適的監測點，根據此類測點的數據反映整體情況。在確定測點后，為之適配動態用戶接收機，以便后續能夠高效開展動態定位工作。實際結果表明，靜態檢測精度統計的方法具有操作便捷的特點，在選擇適量的檢測點后，便可以根據該類測點的數據反映GPS定位的實際情況；但該方法也存在局限之處，其難以全面反映定位精度情況，且若需要對檢測點精度做出判斷，則需要尋找已知點或是統一坐標基準，而此項工作的難度較大，在部分情況下甚至根本不存在已知點，導致檢測工作的進程受阻，無法順利實現靜態檢測的目標。

表1 GPS測量的精度指標

5.2 對比實時動態觀測值與后處理結果

在經過實時動態觀測值與后處理結果的對比后，能夠從中篩選準確的數據。首先，選定某具有代表性的檢測點，對其展開靜態觀測，再進一步轉為動態觀測，在此過程中獲得實時動態定位結果，將其與事后靜態數據結果展開對比分析，得到真值。可以發現，該對比的方法有助于提高動態定位結果的可靠性和精準性，對比結果的參考價值豐富，可以借助該結果判斷統計處理方法與已知點的一致性問題。實際工作中，在將動態觀測值與后處理結果展開全面的對比后，可突破以往已知點比較法的諸多局限性，即便難以找到已知點或是根本不存在已知點，也依然可以繼續開展測量工作，且系統定位所得的結果具有較高的精度，工作人員能夠根據該方面的數據作出判斷，部署后續的工作，將路橋隧道的施工引導至正常的發展“軌道”上。

6 結語

綜上所述，路橋隧道工程建設中，在合理應用獨立控制網測量技術后，能夠為建設工作的開展提供可靠的參考數據，從而提高作業的規范性。獨立控制網測量技術的適應性較強，幾乎在各類施工條件中均可得到有效的應用，解決了傳統方法應用范圍窄、結果不準確、操作過于繁瑣等問題。在工程實踐中，技術人員需要視實際情況合理優化獨立控制網測量技術，形成完善的測量規劃，由專業人員將測量工作落實到位，確定可靠的數據，使數據更好地服務于路橋隧道建設工作，推動工程項目的發展。