路橋隧道施工獨立控制網測量技術的應用

朱坤鵬

（中鐵二十二局集團第一工程有限公司， 325113）

0 引言

以某高鐵項目隧道建設施工為例，該隧道工程位于山區環境下建設，施工區域內具有多處丘陵地段，同時不具備大范圍開闊帶，工程擬定運用雙端同步掘進方案，兩端掘進長度為3126m、3404m，采用雙端同步作業，提高施工效率。在高速鐵路GPS12-3-1處和控制區域的3m范圍內設置防火觀察站，觀察站的設置不會阻礙正常測量。GPS12-5-1區域還可以展現出有效地控制效果，在高速鐵路施工區域內設置一塊方形區域，其面積為400㎡，周邊樹木高度超過20m以上。而GPS12-7-1區域內具有明顯的遮擋現象，由于該點周圍環山，同時周圍建有防火觀察站，高度均為3m，天窗具備半側開闊的特點，同時與GPS12-8不互通。

1 測量人員和設備配置

1.1 測量人員配置

在高鐵項目的測量工作中，由于測量作業具有一定的專業性，同時對測量精細度要求較高，為此，需要由專業的測量團隊來支持，故施工單位必須結合實際工程的測量需求，組建高素質、高水平的測量團隊，提高測量人員技術水平。另外，還要結合工程項目的實際測量條件和需求，制定完善的測量計劃，并形成可操作性的測量實施方案，然后還要對方案進行全面審查，審查通過后方可按照此方案內容開展測量工作，同時也為工程測量提供指導意見。最后，還要做好相關技術交底，強化測量人員的整體意識，開展作業前的培訓工作，提高測量隊伍的專業水平，講述整個工程中可能存在的技術問題，并且明確工程內部測量要點，準確開展測量作業，規范測量工作的流程，滿足實際測量精度需求[1]。

1.2 測量設備配置

為了提高測量工作的精度，要做好人員的配置，還要具備高精度的測量儀器，因此，在進行儀器配置前，要做好測量儀器作業前的全面檢查，保障測量儀器具備良好的穩定性，同時不存在異常情況，以此提高測量精準度。倘若測量環節中測量儀器發生異常問題，必須立刻停止測量，并由專業人員對測量儀器的故障因素進行分析，找出故障點和故障原因，并運用專業的方法進行修復處理，在修復處理后，還要對之前一部分的測量進行重新測量驗證，提高測量精度，隨后便可以正常開展后續的測量工作。另外，在測量儀器運行一段時間后，測量設備的整體性能會逐漸降低，設備運行的穩定性以及測量精準度也會逐步下降，所以，必須在開展測量工作前制定完善的設備檢修方案，按照計劃定期對測量儀器進行檢查和維護，從根本上杜絕測量設備異常情況的發生，保障測量儀器始終處于穩定運行狀態，為工程測量工作提供可靠的支持。

2 GPS獨立控制網測量技術應用

2.1 控制點的布設

在應用工程GPS獨立控制網測量技術時，首先要做好測量控制點的分布設計。對于隧道施工項目的控制點布設來說，由于控制點的坐標需要具備一定的統一性，所以，通過測量精度的提升和GPS控制點坐標體系的協調性，能夠為后續放樣數據計算提供可靠支持，同時也實現更加便捷的放樣操作。此外，控制點的布設也要保證曲線隧道的所有曲線環節、直線隧道的中心線位置都要布設至少兩個控制點，同時在隧道進洞口位置也要設置足夠的控制點，以此來保障每一個控制點直接構成良好的通視關系，并且提高測量的準確性，避免測量工作受到干擾而影響測量結果。

2.2 保障控制點選擇的合理性

在該隧道工程建設中，結合現場施工的實際需求，還要提高控制點選擇的合理性，在控制點的選擇上，必須全面考慮周圍建筑的密度和高度，了解建筑物分布情況，同時還要掌握周圍結構物的特點以及施工現場材料的堆放需求。經過綜合考慮，最終選擇最優的控制點。以實際四個現場材料堆放因素來看，控制點的選擇要求不能妨礙正常測量工作的開展，并且測量工作的全過程都不會受到外界因素的干擾，保障材料質量與數量都符合實際要求。小三角控制網也要具備良好的穩定條件和視野條件，同時在一個控制點區域加強防護工作，降低外部因素對其造成的干擾。在測量設備的設置中，結合本隧道工程可以選用三臺GPS設備共同進行測量，組建一個GPS整體控制網，同時每一個GPS設備都運用靜態法測量，同時根據相關規范氛圍7個時段分別開展工程觀測，收集各設備測量中的數據，并將大量數據傳輸到專業平差軟件中，對有價值的數據進行處理，最終生成測量報告，向工作人員直觀地展現出測量結果[2]。

2.3 開展地上控制測量

在工程測量工作中，導線的鋪設也是一項關鍵工程，而在隧道施工中一般可以將導線設置為四邊形布設方式，同時以YWS08、YSW09、HC196三個點為基礎，形成三角形導線布設，同時引入A004點，與其他三個點組成四邊形連接方式。進行測量工作時利用GPS接收機，使該設備保持靜態定位模式，其標準精度在5+1ppm中，衛星高度角可以達到15°以上，同時滿足二級控制網測量需求，根據10s間隔標準對測控點數據進行一次采集，為了降低偶然誤差，提高測量的精確度，要保證觀測衛星的數量在5個以上。集合GPS數據的特點，適配相應的軟件，有利于對接測量數據，并針對性地進行數據處理。通過計算可知，隧道出口平均高程在356m左右，獲取準確的測量數據后在根據導線閉合差進行計算，從而獲取隧道貫通的誤差值，并將測得的數值與現行行業標準進行比較，分析誤差值是否超限，為后續工作提供支持。如果誤差值在允許范圍內，便可以正常施工，倘若誤差值超限，則必須做出相應調整。

3 洞內CPII平面網測技術原理

圖1為洞內CPII平面網控制布設和測量示意圖，圖中所示的控制點分布在雙側壁內，同時在控制點上設置測距棱鏡，同時設置全站儀。

圖1 洞內CPII平面網布設及測量示意圖

根據實際工程中隧道的線性特點以及通視條件來確定布設位置的控制，由隧道兩端開設，對控制點的間距設計在240～360m之間，并且有兩段有序向中段布設。全站儀的測量方式選擇自由測站式，可以保障全站儀所觀測的區域能夠共同觀測8個CPII控制點，同時測量數據也由測站到控制點間的邊長水平方向到天頂距方向，而邊長測量一般采用單向觀測方式。全站儀與測距棱鏡的應用能夠避免對中誤差的產生，因此也能夠有效提升橫向測量精度[3]。

3.1 洞內二等三角高程網測量原理

在全站儀自由測站模式下，地面還未設置控制點，測站中心選擇測量儀器中心，這樣能夠節省測量儀器高度的測量操作，從根本上解決測量儀器高度產生的誤差。在進行測距棱鏡的安裝過程中，可以選擇強制對中安裝方式，在確定測距棱鏡的中心點以后，就能夠獲取到CPII控制點中心，就可以有效規避測距棱鏡對中誤差和高度誤差問題的出現。采用自由測站測定時，能夠獲取斜距觀測數值和天頂距觀測數值，同時根據測量的結果能夠準確地計算出儀器中心到測距棱鏡中心的高差，明確高差數值后就能夠對同測站的任意兩個數值進行相減，獲得較為準確的高差值，這個數值一般指的是兩個CP點之間的高度差，同時還能夠構建三角高程網，有助于快速計算高程差。

3.2 洞內CPII平面網測量技術的應用優勢

3.2.1 測量難度降低

在隧道工程的外業測量工作中，由于以往的隧道工程導線網測量工作都是要將測量設備安裝在控制點上進行測量，這樣才能準確地觀測周圍導線點。但是對這種隧道測量工作來說，實際作業中不但需要配置大量的基座與腳架，同時相關作業量也十分巨大，同時隧道內部的施工環節復雜，再加上隧道內受到二襯臺車與水泥輸送等設備的遮擋，導致控制點設備的安裝缺乏良好的通視條件，也不利于觀測工作的進行。由此可見，采用洞內CPII平面網控制點測量技術能夠省去儀器安裝環節，同時也提高了洞內觀測效果，實現靈活地測站設計，解決受到通視條件影響的問題，全面降低了測量作業難度，提高測量效率[4]。

3.2.2 測量抗干擾能力強

對于傳統的隧道導線網布設過程中，控制點還要設置在雙側邊仰拱附近，而洞內的導線很容易被外界環境所干擾，尤其是旁折光能夠對導線造成巨大影響，并且洞內導線點位難以保存問題嚴重。采用全新的洞內CPII平面網測量技術時，可以將測量設備直接設置在中線區域，通過構建的控制網不再需要靠近雙側壁仰拱區域，解決了受到旁折光影響的問題，同時控制點都設置在圍巖側壁內，也能夠實現控制點的保護效果，達到永久保存的條件。

3.2.3 測量效率高

在以往的洞內測控測量中。內業測量與外業測量工作量都比較多，而運用CPII平面網控制測量技術，只需要對測站邊角交匯處進行測量即可，可以有效提高測量作業效率。

4 華測CORS的應用

4.1 靜態監測已知點

在科技水平的推動下，行業內引入了許多先進技術，以GPS定位測量技術為代表，其中靜態已知點檢測方法得到廣泛應用，并在高鐵隧道測量工作中發揮著良好的應用優勢。在工程的實際測量中，首先要根據已知點選取適合的監測點，同時結合選擇的監測點來反饋整體狀態的數據。通過靜態監測已知點方法應用中，在確定靜態監測點后，還要在其中設置動態接收機，實現高效的動態測量工作。通過實際應用表明，靜態監測已知點的方法可以展現出簡便的操作優勢，當選擇完適合的監測點后，就能夠結合監測點反饋的定位數據展開分析，掌握實際監測區域的情況。但是靜態監測已知點的方法也存在一定的局限性，即無法全面地反應GPS定位精度，同時也要對監測點的精度進行判斷，需要明確已知點的坐標基準，因此監測難度相對較大，對于一些特殊情況也無法找到已知點，導致無法進行有效監測。

4.2 對比實時動態觀測值和處理結果

通過實時動態觀測與處理結果對比,可以從中選擇準確的數據，在選定監測點后，首先對其進行靜態觀測，然后再進行動態觀測，通過兩次觀測能夠獲取實時動態監測數據，并將這個結果和靜態結果進行對比，從而獲取真值。由此可見，通過這種對比方式能夠全面提升動態定位結果的可靠性，同時也提高監測數據的精準度，提高對比數據的參考價值，并且利用該對比結合判斷統計方法和已知點的一致性問題。在實際應用中，通過對比動態觀測結果與處理結果能夠打破以往的已知點比較存在的束縛，即使是難以找到已知點或者不存在已知點的特殊環節，也可以開展測量工作，同時還能夠確保定位結果的精度，技術人員可以根據獲取的數據判斷出實際情況，從而為后續的隧道施工提供支持，保障隧道工程的順利推進。

5 結束語

綜上所述，隨著我國經濟水平的全面提升，推動了我國高速鐵路工程的發展，我國高速鐵路工程建設規模不斷擴大，進一步提升了我國交通水平。但是在高速鐵路建設中，經常需要開展隧道工程建設，對于隧道工程的施工,選用合理的控制網測控技術不但可以為隧道建設提供可靠的參數依據，同時也能夠提高高速鐵路施工的規范性。通過獨立控制網測量技術的應用，展現出超高的適應能力，能夠滿足不同施工條件下的測量工作，解決傳統測量技術中存在的精度不足，操作難度大，應用范圍狹窄等問題。獨立控制網測量技術的應用中還需要結合實際情況，合理優化技術條件，構建完善的控制網測量規劃體系，并由專業人員嚴謹落實相關測量工作，提高數據的精確度，使數據更好地服務路橋隧道建設，推動鐵路隧道工程的持續發展。