银西铁路新永首梁隧道的洞外控制网的建立

李金祥

(中铁十二局二公司，山西 太原 030032)

银西铁路YXZQ-5标段起讫里程DK110+217～DK138+151.98，线路长度27.93 km。标段内主要包括路基土石方2 039 338 m3；特大桥2座，共2 333.49 m；大桥1座,501.5 m；作为本标段控制性工程新永寿梁隧道，长度10 796.74 m。

本文对新永寿梁隧道洞外控制网数据进行了统计分析，通过建立独立控制网来满足长大隧道贯通的需求，对长大隧道的贯通精度有很大的提高，确保了长大隧道的贯通精度的规范要求。

1 控制网概况

新永寿梁隧道独立控制网测区位于陕西境内永寿县到彬县段，范围内共有CPI控制点8个，平面加密控制点15个。

2 测量仪器设备

施工复测使用的主要测量仪器均经省级以上计量检定部门检定合格并在检定有效期内，仪器的标称精度及技术状态均满足复测的要求。

平面测量全部采用GPS测量：共投入6台徕卡GS15双频双星接收机(标称精度±5 mm+1×10-6D)，测量前进行了基座、对中器等的常规检校。

3 坐标系统

根据提供的独立网方案，经分析该独立控制网采用设计提供独立坐标系，满足边长投影在相应的线路设计轨道平均高程面上变形值不大于10 mm/km的要求，采用和设计提供坐标系统一致的坐标系统，即基于2000国家大地坐标系基本椭球参数(长半轴a=6 378 137 m，扁率α=1/298.257 222 101)，独立控制网投影带见表1。高程系统采用1985国家高程基准。

表1

4 平面控制网复测

4.1 测量实施

(1) 采用网状连结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网(见控制网略图)。按静态相对定位测量模式，6台GPS接收机架设于控制点上同步观测。

(2) 测前根据星历预报，详细制定观测计划；观测中严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测作业，最短观测时间120 min，同步观测2个时段。

(3) 接收机设置观测卫星高度角≥15°,数据采样间隔为15 s。测区地形开阔，同步观测到的GPS卫星总数≥6颗(一般为8～12颗)，GLONASS卫星总数为5～9颗。

(4) 作业过程中，天线安置严格整平、对中，并随时检查。

(5) 作业中使用对讲机需离GPS接收机20 m以外。

(6) 每时段观测前后分别量取天线高，误差小于2 mm，取两次平均值作为最终结果。一个时段观测结束后，重新检查对中整平仪器，再进行第二时段的观测。

(7) 观测人员严格按手簿内容进行详细记载，不得错记、漏记，严禁事后补记或伪造。

(8) 作业过程中，天气多为晴天。

4.2 GPS控制测量的主要技术指标

GPS测量主要技术指标见表2。

表2

4.3 数据处理及精度分析

4.3.1 基线解算及精度分析

使用徕卡公司提供的LGO7.0软件进行基线向量解算。采用广播星历，按静态相对定位模式进行解算，得到满足仪器标称精度的双差固定解基线向量结果，参与后续数据处理。外业观测结束后，以大地四边形作为基本构网图形对观测基线进行处理和质量分析，检查基线质量是否符合相关规范的要求。

(1) 基线向量异步环闭合差

闭合环检验应满足如下要求

式中，n为闭合环数(n=3)；σ为闭合差的中误差(单位mm),且

其中，a为固定误差为5 mm；b为比例误差=1×10-6；D为弦长，单位为km。

(2) 重复基线较差

4.3.2 独立控制网平差及精度分析

(1) 三维无约束平差：以 GC01的三维坐标(空间直角坐标)作为起算数据，对 独立控制网进行三维无约束平差。三维无约束平差中，所有基线分量的改正数绝对值均满足

(2) 二维约束平差：使用控制网两端经检验稳定可靠的CPI控制点作为约束点(NCPI085、NCPI092)进行二维约束平差后，单位权中误差m0= 1.332 cm，最弱点NCPI090的点位误差Mp=1.5 mm。最弱边GC03A～NCPI091的方向中误差为0.50″，边长相对中误差为1/359 575，基线向量长度198.3 m，边长中误差0.06 cm，方向中误差和边长中误差均满足规范限差要求，达到高铁一等GPS控制网的精度要求。

4.4 独立控制网复测成果分析

根据二维约束平差精度统计，进行隧道洞外GPS测量对贯通误差影响值的估算，结果见表3。

表3 洞外GPS测量对贯通误差影响值的估算

续表

由表3可见，隧道洞外控制网精度可以满足隧道贯通要求。

5 结 语

通过采用高精度GPS徕卡GS15对新永寿梁隧道洞洞外独立控制网进行测量，提高了隧道贯通精度，可确保满足高精度施工放样的需要及长大隧道高精度贯通要求。