路桥隧道施工独立控制网测量技术的应用

朱坤鹏

（中铁二十二局集团第一工程有限公司， 325113）

0 引言

以某高铁项目隧道建设施工为例，该隧道工程位于山区环境下建设，施工区域内具有多处丘陵地段，同时不具备大范围开阔带，工程拟定运用双端同步掘进方案，两端掘进长度为3126m、3404m，采用双端同步作业，提高施工效率。在高速铁路GPS12-3-1处和控制区域的3m范围内设置防火观察站，观察站的设置不会阻碍正常测量。GPS12-5-1区域还可以展现出有效地控制效果，在高速铁路施工区域内设置一块方形区域，其面积为400㎡，周边树木高度超过20m以上。而GPS12-7-1区域内具有明显的遮挡现象，由于该点周围环山，同时周围建有防火观察站，高度均为3m，天窗具备半侧开阔的特点，同时与GPS12-8不互通。

1 测量人员和设备配置

1.1 测量人员配置

在高铁项目的测量工作中，由于测量作业具有一定的专业性，同时对测量精细度要求较高，为此，需要由专业的测量团队来支持，故施工单位必须结合实际工程的测量需求，组建高素质、高水平的测量团队，提高测量人员技术水平。另外，还要结合工程项目的实际测量条件和需求，制定完善的测量计划，并形成可操作性的测量实施方案，然后还要对方案进行全面审查，审查通过后方可按照此方案内容开展测量工作，同时也为工程测量提供指导意见。最后，还要做好相关技术交底，强化测量人员的整体意识，开展作业前的培训工作，提高测量队伍的专业水平，讲述整个工程中可能存在的技术问题，并且明确工程内部测量要点，准确开展测量作业，规范测量工作的流程，满足实际测量精度需求[1]。

1.2 测量设备配置

为了提高测量工作的精度，要做好人员的配置，还要具备高精度的测量仪器，因此，在进行仪器配置前，要做好测量仪器作业前的全面检查，保障测量仪器具备良好的稳定性，同时不存在异常情况，以此提高测量精准度。倘若测量环节中测量仪器发生异常问题，必须立刻停止测量，并由专业人员对测量仪器的故障因素进行分析，找出故障点和故障原因，并运用专业的方法进行修复处理，在修复处理后，还要对之前一部分的测量进行重新测量验证，提高测量精度，随后便可以正常开展后续的测量工作。另外，在测量仪器运行一段时间后，测量设备的整体性能会逐渐降低，设备运行的稳定性以及测量精准度也会逐步下降，所以，必须在开展测量工作前制定完善的设备检修方案，按照计划定期对测量仪器进行检查和维护，从根本上杜绝测量设备异常情况的发生，保障测量仪器始终处于稳定运行状态，为工程测量工作提供可靠的支持。

2 GPS独立控制网测量技术应用

2.1 控制点的布设

在应用工程GPS独立控制网测量技术时，首先要做好测量控制点的分布设计。对于隧道施工项目的控制点布设来说，由于控制点的坐标需要具备一定的统一性，所以，通过测量精度的提升和GPS控制点坐标体系的协调性，能够为后续放样数据计算提供可靠支持，同时也实现更加便捷的放样操作。此外，控制点的布设也要保证曲线隧道的所有曲线环节、直线隧道的中心线位置都要布设至少两个控制点，同时在隧道进洞口位置也要设置足够的控制点，以此来保障每一个控制点直接构成良好的通视关系，并且提高测量的准确性，避免测量工作受到干扰而影响测量结果。

2.2 保障控制点选择的合理性

在该隧道工程建设中，结合现场施工的实际需求，还要提高控制点选择的合理性，在控制点的选择上，必须全面考虑周围建筑的密度和高度，了解建筑物分布情况，同时还要掌握周围结构物的特点以及施工现场材料的堆放需求。经过综合考虑，最终选择最优的控制点。以实际四个现场材料堆放因素来看，控制点的选择要求不能妨碍正常测量工作的开展，并且测量工作的全过程都不会受到外界因素的干扰，保障材料质量与数量都符合实际要求。小三角控制网也要具备良好的稳定条件和视野条件，同时在一个控制点区域加强防护工作，降低外部因素对其造成的干扰。在测量设备的设置中，结合本隧道工程可以选用三台GPS设备共同进行测量，组建一个GPS整体控制网，同时每一个GPS设备都运用静态法测量，同时根据相关规范氛围7个时段分别开展工程观测，收集各设备测量中的数据，并将大量数据传输到专业平差软件中，对有价值的数据进行处理，最终生成测量报告，向工作人员直观地展现出测量结果[2]。

2.3 开展地上控制测量

在工程测量工作中，导线的铺设也是一项关键工程，而在隧道施工中一般可以将导线设置为四边形布设方式，同时以YWS08、YSW09、HC196三个点为基础，形成三角形导线布设，同时引入A004点，与其他三个点组成四边形连接方式。进行测量工作时利用GPS接收机，使该设备保持静态定位模式，其标准精度在5+1ppm中，卫星高度角可以达到15°以上，同时满足二级控制网测量需求，根据10s间隔标准对测控点数据进行一次采集，为了降低偶然误差，提高测量的精确度，要保证观测卫星的数量在5个以上。集合GPS数据的特点，适配相应的软件，有利于对接测量数据，并针对性地进行数据处理。通过计算可知，隧道出口平均高程在356m左右，获取准确的测量数据后在根据导线闭合差进行计算，从而获取隧道贯通的误差值，并将测得的数值与现行行业标准进行比较，分析误差值是否超限，为后续工作提供支持。如果误差值在允许范围内，便可以正常施工，倘若误差值超限，则必须做出相应调整。

3 洞内CPII平面网测技术原理

图1为洞内CPII平面网控制布设和测量示意图，图中所示的控制点分布在双侧壁内，同时在控制点上设置测距棱镜，同时设置全站仪。

图1 洞内CPII平面网布设及测量示意图

根据实际工程中隧道的线性特点以及通视条件来确定布设位置的控制，由隧道两端开设，对控制点的间距设计在240～360m之间，并且有两段有序向中段布设。全站仪的测量方式选择自由测站式，可以保障全站仪所观测的区域能够共同观测8个CPII控制点，同时测量数据也由测站到控制点间的边长水平方向到天顶距方向，而边长测量一般采用单向观测方式。全站仪与测距棱镜的应用能够避免对中误差的产生，因此也能够有效提升横向测量精度[3]。

3.1 洞内二等三角高程网测量原理

在全站仪自由测站模式下，地面还未设置控制点，测站中心选择测量仪器中心，这样能够节省测量仪器高度的测量操作，从根本上解决测量仪器高度产生的误差。在进行测距棱镜的安装过程中，可以选择强制对中安装方式，在确定测距棱镜的中心点以后，就能够获取到CPII控制点中心，就可以有效规避测距棱镜对中误差和高度误差问题的出现。采用自由测站测定时，能够获取斜距观测数值和天顶距观测数值，同时根据测量的结果能够准确地计算出仪器中心到测距棱镜中心的高差，明确高差数值后就能够对同测站的任意两个数值进行相减，获得较为准确的高差值，这个数值一般指的是两个CP点之间的高度差，同时还能够构建三角高程网，有助于快速计算高程差。

3.2 洞内CPII平面网测量技术的应用优势

3.2.1 测量难度降低

在隧道工程的外业测量工作中，由于以往的隧道工程导线网测量工作都是要将测量设备安装在控制点上进行测量，这样才能准确地观测周围导线点。但是对这种隧道测量工作来说，实际作业中不但需要配置大量的基座与脚架，同时相关作业量也十分巨大，同时隧道内部的施工环节复杂，再加上隧道内受到二衬台车与水泥输送等设备的遮挡，导致控制点设备的安装缺乏良好的通视条件，也不利于观测工作的进行。由此可见，采用洞内CPII平面网控制点测量技术能够省去仪器安装环节，同时也提高了洞内观测效果，实现灵活地测站设计，解决受到通视条件影响的问题，全面降低了测量作业难度，提高测量效率[4]。

3.2.2 测量抗干扰能力强

对于传统的隧道导线网布设过程中，控制点还要设置在双侧边仰拱附近，而洞内的导线很容易被外界环境所干扰，尤其是旁折光能够对导线造成巨大影响，并且洞内导线点位难以保存问题严重。采用全新的洞内CPII平面网测量技术时，可以将测量设备直接设置在中线区域，通过构建的控制网不再需要靠近双侧壁仰拱区域，解决了受到旁折光影响的问题，同时控制点都设置在围岩侧壁内，也能够实现控制点的保护效果，达到永久保存的条件。

3.2.3 测量效率高

在以往的洞内测控测量中。内业测量与外业测量工作量都比较多，而运用CPII平面网控制测量技术，只需要对测站边角交汇处进行测量即可，可以有效提高测量作业效率。

4 华测CORS的应用

4.1 静态监测已知点

在科技水平的推动下，行业内引入了许多先进技术，以GPS定位测量技术为代表，其中静态已知点检测方法得到广泛应用，并在高铁隧道测量工作中发挥着良好的应用优势。在工程的实际测量中，首先要根据已知点选取适合的监测点，同时结合选择的监测点来反馈整体状态的数据。通过静态监测已知点方法应用中，在确定静态监测点后，还要在其中设置动态接收机，实现高效的动态测量工作。通过实际应用表明，静态监测已知点的方法可以展现出简便的操作优势，当选择完适合的监测点后，就能够结合监测点反馈的定位数据展开分析，掌握实际监测区域的情况。但是静态监测已知点的方法也存在一定的局限性，即无法全面地反应GPS定位精度，同时也要对监测点的精度进行判断，需要明确已知点的坐标基准，因此监测难度相对较大，对于一些特殊情况也无法找到已知点，导致无法进行有效监测。

4.2 对比实时动态观测值和处理结果

通过实时动态观测与处理结果对比,可以从中选择准确的数据，在选定监测点后，首先对其进行静态观测，然后再进行动态观测，通过两次观测能够获取实时动态监测数据，并将这个结果和静态结果进行对比，从而获取真值。由此可见，通过这种对比方式能够全面提升动态定位结果的可靠性，同时也提高监测数据的精准度，提高对比数据的参考价值，并且利用该对比结合判断统计方法和已知点的一致性问题。在实际应用中，通过对比动态观测结果与处理结果能够打破以往的已知点比较存在的束缚，即使是难以找到已知点或者不存在已知点的特殊环节，也可以开展测量工作，同时还能够确保定位结果的精度，技术人员可以根据获取的数据判断出实际情况，从而为后续的隧道施工提供支持，保障隧道工程的顺利推进。

5 结束语

综上所述，随着我国经济水平的全面提升，推动了我国高速铁路工程的发展，我国高速铁路工程建设规模不断扩大，进一步提升了我国交通水平。但是在高速铁路建设中，经常需要开展隧道工程建设，对于隧道工程的施工,选用合理的控制网测控技术不但可以为隧道建设提供可靠的参数依据，同时也能够提高高速铁路施工的规范性。通过独立控制网测量技术的应用，展现出超高的适应能力，能够满足不同施工条件下的测量工作，解决传统测量技术中存在的精度不足，操作难度大，应用范围狭窄等问题。独立控制网测量技术的应用中还需要结合实际情况，合理优化技术条件，构建完善的控制网测量规划体系，并由专业人员严谨落实相关测量工作，提高数据的精确度，使数据更好地服务路桥隧道建设，推动铁路隧道工程的持续发展。