高铁隧道洞外控制网布设及贯通精度估算

刘祖军

（柳州铁道职业技术学院,广西　柳州　545007）

高铁隧道洞外控制网布设及贯通精度估算

刘祖军

（柳州铁道职业技术学院,广西柳州545007）

摘要：高速铁路隧道工程的洞外控制网是隧道工程控制测量的关键，它的精度直接影响到隧道施工进度及施工质量。目前，我国高铁中，超长隧道工程非常普遍，且开挖断面大，要求贯通精度高，如何确保隧道洞外控制网的精度，已成为隧道施工中一项关键的技术。在实际测量中，采用GPS测量技术进行洞外控制网的施测，是目前最为普遍的方法。本文通过云桂高铁革朗隧道洞外控制网的测量，详细介绍了隧道洞外GPS网的布设及贯通精度评估。

关键词：高铁隧道；洞外控制；GPS网；精度估算

1　控制网基本指标

新建云桂高速铁路云南段革朗隧道，施工里程为D4K359+039～D4K370+614，正线长度11575m。洞外控制网采用GPS进行，其中央子午线取隧道中心经线为105°30＇00＂，高程投影面取隧道平均高程面为900m，采用WGS84系统坐标系椭球参数。外业工作分为1个整网，各测段之间采用边联结方式形成由三角形或大地四边形组成的带状网。每个洞口布设至少3个点，周围视野开阔，对天通视情况良好，高度角15°以上无障碍物阻挡卫星信号；远离高于安置天线高度的树木、建筑物等阻挡卫星信号的障碍物。点间距不少于400m，加密控制点标石埋设标准与精测网CPII控制点标石埋设规格及要求相同。观测时将隧道洞口设计院交接的CPI、CPII控制点纳入GPS独立网中，整网为14个点，共有同步环6个。

2　洞外GPS网施测

2.1施测人员

参加复测人员共6人，工程师2人，测量技术员4人，在进行洞外控制网施测前对参与测量人员进行了统一培训。

2.2设备投入及外业测量

洞外控制网施测量共投入天宝（Trimble）5800双频接收机4台套/组，标称精度：5mm+1ppm；投入天宝（Trimble）R4双频接收机2台套/组，标称精度：5mm+1ppm。隧道洞外控制网按二等网观测，每个观测时段观测90min，每个同步环观测2个时段，采用静态相对定位模式观测，外业操作准确对中、整平仪器，每时段观测前后分别量取天线高，取两次量高的平均值。

2.3GPS数据处理

基线处理采用LGO（Leica GPS Of fi ce），网平差采用COSAGPS软件进行处理。

外业观测结束后，对基线进行处理和质量分析，删除工作状态不佳的卫星数据，在卫星残图上观察残差量是否过大，如果系统误差明显，则删除该时间段，并对重复基线、环闭合差进行检验，满足规范要求后，进行平差处理。

独立网在基线解算满足规范要求后，首先在WGS-84椭球坐标系下进行三维平差，检查GPS网基线向量符合精度在满足规范要求后，进行一点加一方向平差。

2.4控制网测量精度简介

（1）重复基线16条，其中较差最大的是：

序号　起点　终点　DX（m）　DY（m）　DZ（m）　S（m）　限差/差值合限状态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）闭合环21个，最大闭合差的环为：

闭合环　DX（mm）DY（mm）　DZ（mm）　DS（mm）　合格状态Q11～Q4～CPI155-1　-15.60　26.50　10.60　32.53　合格闭合差限差（mm）：　26.51　26.51　26.51　45.92

（3）点位精度及中误差

序号　起点　终点　MA（S）　S（m）　MS（cm）　MS：S　ppm 56　CPI154　Q11　1.18　576.6558　0.21　1/274000　3.64

3　隧道控制测量贯通误差估算

3.1洞外控制测量对洞内横向贯通误差影响的估算

洞外独立控制网测量采用GPS方法观测，洞外控制测量的验后横向贯通中误差：

3.2洞内控制测量对横向贯通误差影响的设计

革朗隧道全长11575m,设有斜井一座，设有横洞两座，其中隧道正洞开挖最长段是1#斜井与2#横洞之间，其正洞开挖长度7290m，斜井长度390m，2#横洞长度1063m，贯通面里程设计为DK365+980。仅以此施工开挖段进行测量贯通设计。

根据高铁测量规范要求,主要对隧道横向贯通误差进行设计,影响横向贯通误差的因素有洞外控制测量误差和洞内控制测量误差，洞内控制测量按二等精度预计。

洞内控制测量采用全站仪导线方法观测，影响导线测量误差的因素主要是测角误差和测距误差。洞内测量设计的验前横向贯通中误差：

式中myβ—测角误差影响在贯通面上产生的横向中误差（mm）；

MyL—测边误差影响在贯通面上产生的横向中误差（mm）；

Mβ—控制网设计的测角中误差（″）取mβ=1.0″；

Rx—控制网各点至贯通面的垂直距离（m），洞内导线平均边长设计为350m；

ML/L—控制网设计的边长相对中误差，取ML/L =1/100000

dy—控制网各边在贯通面上的投影长度（m）。

洞内控测时，洞内导线网应布设成多边形闭合环，导线水平角观测采用测回法，测回数不少于六个测回（应用J1级仪器），正洞内导线边长按400m布设，横洞、斜井洞内导线边长按350m布设，实测导线边应进行高程投影改化，测距时应考虑温度和大气压的影响。

3.3隧道洞外、洞内控制测量对横向贯通误差影响的估算

革朗隧道1#斜井与2#横洞之间横向贯通误差总的影响值为：

4　结束语

云桂铁路革朗隧道，洞外控制网采用双频GPS接收机进行静态测量，按规范采用相关软件进行基线处理及网平差后，通过精度估算，能满足贯通精度要求，并且根据洞内导线拟采用的仪器情况，综合洞外、洞内控制测量对贯通误差的估算，也满足总体贯通精度的要求。

参考文献：

[1]《高速铁路工程测量规范》.TB10601-2009[S].

[2]《工程测量规范》.中华人民共和国建设部，GB50026-2007[S].

[3]《全球定位系统（GPS）测量规范》.中国国家标准化管理委员会，GB/T 18314-2009[S].

作者简介：刘祖军，男，工程师，教师。