隧道控制测量方案(DOC)

1、编制依据

(1)《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）；

(2)《三.四等导线测量规范》（CH/T2007-2001）；

(3)《国家三、四等水准测量规范》（GB/T12898-2009）；

(4)牡绥铁路扩能改造工程隧道施工设计图及相关设计文件。

2、工程概况

本标段涵盖两座长大隧道：红池隧道（5621米）和转心湖隧道（6676米），铁路等级： I 级，正线数目：双线，设计行车速度： 200Km/h以上。隧道平面设计为：红池隧道进口698.13米位于直线上，出口1939米为直线、243.28米位于圆曲线和缓和曲线上，其余地段位于半径4500米的圆曲线和缓和曲线上，纵断面设计坡度进口段为10‰上坡，出口段为3.8‰上坡，进出口高差为8.305m；转心湖隧道进口666.11米位于圆曲线和缓和曲线上，其余地段为直线，纵断面设计坡度进口段为3.8‰上坡，中间设置竖曲线，出口段为5.0‰下坡，进出口高差为6.61m。平面控制采用设计院提供CPⅠ控制点，洞口加密点由我局测量公司精测大队采用GPS进行CPⅠ控制点加密，并提供二等水准加密控制点高程。

3、测量人员及仪器保障

3.1 测量人员

（1）为确保本标段控制测量工作准确、快速、顺利的进行，针对此项目技术含量高，对测量精度的特别要求，项目部预计投入技术人员3人，其中工程师1人，技术员2人。

（2）建立和完善测量工作规章制度和复核流程，测量技术人员对测量资料进行整理归档。测量人员见下表：

3.2 测量仪器

项目部根据测量要求，配置一定数量、精度高、技术性能稳定的仪器。仪器在进场前已检定合格；在测量过程中如发现仪器出现异常情况，须经检定后方可再次投入使用；测量仪器指定专人管理，定期进行检定校核。

测量仪器配置表

4、平面控制测量

4.1 洞外控制测量

红池隧道和转心湖隧道，开挖均是采用进口、出口和一个斜井三个开挖面同时进行的掘进方案，在隧道每个洞口处分别布设四个GPS控制加密点，该加密点兼做水准控制点。经精测大队测量平差，其精度合格后，可以作为隧道控制和施工测量的依据。

4.2洞口投点观测注意事项

1）因洞口投点距贯通点最远,测角误差对贯通的影响值最大。

2）洞口投点应布设在便于施工放样、联测洞外控制点以及向洞内测设导线之处。向洞内传算方位的起算边长度不宜小于300米。投点桩的埋设高程应与隧道施工地平高程相适应，桩点应稳固可靠。

3）每个洞口应测设不少于3个平面控制点和两个高程控制点。

4）为减小洞口投点测角误差的影响，投点时选在气温稳定的阴天或夜晚进行。

4.3洞内平面控制测量

4.3.1洞内控制测量的特点

1）受洞内地形条件限制，场地狭窄。控制时只能以导线形式布设。

2）导线在洞内是随着隧道的开挖逐渐向前延伸，是分期逐次测量到最后贯通形成导线，不可能一次将导线全部测完，是由多个小的闭合导线环组成。

3）洞内测量是在施工条件下进行的，因此洞内行车、通风排烟和照明等外界环境因素对测量结果的影响比较大。

4）由于洞内施工等机械设备长期来回行驶，使原有埋设的控制点容易发生位移，因此在导线点引伸前都需要检测以前控制点是否发生位移现象。

5）受场地和观测条件、通风排烟及照明等影响，导线边长一般不可能较长。有时难免采

用短边和特殊短边。在有条件时须及时改善短边条件并加以补测，以避免方位角误差过大对贯通精度的影响。

4.3.2导线布设方案的确定

在进行洞内控制时，根据具体情况布设不同的导线网形，在测量计算方面施以不同的方案。一般采用多边形闭合导线。单线缺乏必要的检核和评定测量精度的条件，故生产上一般不采用，多边形闭合导线既测角又量边，有闭合条件检核，可以防止粗差及用于评定精度。

红池隧道和转心湖隧道洞内导线点控制均采用闭合导线环作为洞内导线布设形式，每环边数以4～6条为宜，但相邻边长不宜过长，相邻边长短边之比不宜大于1.3。施工导线暂按每隔200米在左右侧边墙边布设一组导线点，曲线困难地段导线点间距不小于70米。导线要及时成环，经过严密平差计算，检验导线网精度，检查隧道中线准确性，指导下一步隧道洞身开挖及衬砌。

4.3.3洞内控制测量精度设计

根据《铁路工程测量规范》TB10101—2009上的规定：相向开挖隧道长度4≤L≤7km，隧道的贯通限差为130mm。按《测规》规定的分配原则，分配给洞外贯通中误差为40mm，洞内贯通中误差为50mm。隧道洞内控制测量导线按四等导线要求布设。其精度分别达到如下要求：1）考虑到隧道内施工干扰大、能见度低、外部环境对测角误差

的影响值较大，测角中误差力求达到±2.5″的测角精度。

2）边长精度，在曲线隧道中，由于洞内导线状与隧道形状一致，所以边长精度按测距相对中误差的1/50000考虑。在直线段隧道贯通精度与边长精度的影响较小，主要是测角精度。因此边长的长短也主要是影响测角精度的因素，在直线段的导线边长一般为200米。曲线段的边长不小于100米。关于导线测量的主要技术要求见下表：

导线测量的主要技术要求

2、当边长短于500m 时，三等边长中误差应小于3.5mm，四等边长中误差应小于5mm。

3）测量方法及作业要求，洞内导线测量已选定用徕卡TCRA1201+全站仪，其标称的测角精度为±1.0″，测距精度±（1mm+1.0ppm）。仪器的精度完全满足四等导线测量的要求。测量时，测角采用方向观测法，角度4个测回，其中左角、右角各2个测回，照准同一目标观测时，调整测微轮，两次照准，两次读秒。每一次左右角之和在360°±5″内，左角平均值与右角平均值之和也控制在360°±2″内，同一个左角或右角互差不大于±5″。水平角方向观测法的主要技术要求和测量数据记录表见下表：

水平角方向观测法的主要技术要求

注：当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C 互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内各方向2C 互差的限值。

4.3.4洞内控制导线布点与施测

洞内导线的主要用途是保证隧道在平面位置上按规定的精度贯通和测设中线点，以便施工放样。

洞内埋设的每一个导线点，以混凝土包埋钢桩，钢桩长度为30～40cm间，并打入地面10cm，外露1cm。埋设时四周用30cm×30cm的木板作支撑，以做到平整，上面再加护盖，护盖背面写上导线点相对应的线路里程及点号。埋设点位距旁构筑物至少在0.3m以上。以减少旁折光对测量的影晌。并在不受重物的受力之下。

洞内导线边长在曲线段以交叉形式布设。点间以最大通视距离布设，在直线段，导线沿边墙平行布设，每200m设一个导线点，控制点距旁构物不小于0.3m,以减少旁折光影响及便于置镜。中线以导线控制点放样，中线上每100m设置一个，以便于施工放样所用。

当隧道延伸至导线设计边长的2～3倍时，进行一次导线引伸测量，利用原控制点（含中线控制点）作第二次设站观测或根据原控制点增设新点时，必须对原控制点的相邻边和水平角进行检测,检测精度不低于原测精度。

测边、测角中误差按洞外导线控制测量的方法计算。当超限时，则应从相邻点逐点检测至符合要求的点时为止，并应分析超限原因。发现点位位移，则应按重测的合格结果计算成果资料。

当不超限时，进行新点测设，并放样新的中线点。正式中线点由邻近的导线点以极坐标法测设在地面上之后，应在中线点上安置仪器，以任何两个已知其坐标的点为目标测其角度。以实测角值与坐标反算出的角值比较，以检查中线点测设的正确性。

4.3.5洞内控制测量注意事项

1）洞内导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠的地方，点间视线应离开洞内设施0.3米上。

2）洞内导线边长应尽量形成长边，前后视边长比例不得小于1/3。

3）因洞内导线边长较短，仪器和目标的对中误差对水平角观测的影响较大，为减小此项误差影响，洞内的测角宜在测回间采用仪器和目标多次置中的方法，并采用双照准法观测（即两次照准、两次读数）

4）洞内多边形闭合导线宜采用按角度条件严密平差法，其坐标与方位角传算与洞外控制点一致。

5）洞内导线测边时，应将全站仪和反射器镜面的水汽必须擦拭干净后才宜测距。

5、高程控制测量

《铁路工程测量规范》TB10101-2009规定各种长度的隧道，在每个贯通面处的高程贯通限差为50mm，分配给洞外和洞内的中误差分别为±18mm和±17mm。平面高程控制是经对测量公

司所交的水平桩点复测后进行的。复测采用三等水准测量的方法进行，实测误差应在允许误差的范围内。经复测与测量公司的水准点均正确无误。

三、四等水准测量精度要求

注：M△和M w分别代表每公里水准测量的偶然中误差和全中误差

5.1高程控制测量设计

洞外高程控制测量完成后，精度满足要求，可以进行洞内高程测量。由于隧道洞内高程测量地形比较平坦，根据工程类比法采用DSZ2精密水准测量，完全可满足贯通高程要求。为提高洞内的高程测量精度，洞内采用三等水准测量，其作业方法与要求按《国家三、四等水准测量规范》进行。

1）在洞内依据洞外高程控制点进行往返观测,在洞口处埋设一个永久性水准点作为向洞内传递高程的依据。

2）洞内每隔200m～300m设立一对高程控制点，采用往返观测，其精度应满足规范要求，否则应重测。

3）洞内高程点必须定期复测。

5.2高程控制测量技术要求

5.3三等水准测量记录表

三等水准测量记录表

时间：年月日天气：成像：

6、控制测量数据处理

1.导线闭合环闭合差的限值，应小于下式计算值：

W闭合环=±2m n

式中 m=设计所需的测角中误差（"）；

n=导线环内的个数。

2.当导线数量达到测量设计闭合条件时，应及时应对闭合环进行闭合测量，并对闭合环进行平差计算：首先对单个闭合环进行简易平差，当形成两个以上闭合环时，再采用电算程序对整个环网进行严密平差计算，以减少测量误差的积累。

3.闭合导线坐标平差计算见下表。

7、施工中控制桩复测

施工过程中，对控制网进行定期或不定期的检测。隧道每掘进500m对前期所埋设的控制点进行一次复测。当发现控制点的稳定性有问题时，应立即进行局部或全面复测。当发现控制网中仅个别控制点位移或沉陷，而周围其它控制点仍然可靠时，可进行局部复测，将已产生位移的控制点与周围和稳定点联成插点网，经精密测量及平差计算后，对不稳定点赋新值。

当控制网中少量控制点发生明显位移，而其他控制点的稳定性难以判断时，应进行全面复测，全面复测在原定测网的基础上进行；复测精度应与原网定测精度相同。

8、贯通误差预计分析

隧道贯通面上贯通误差的影响值，由洞外、洞内控制测量两部分组成。由于洞外采用GPS 网作控制来保证洞外控制精度，因此本设计只对洞内控制测量进行设计。

8.1平面贯通误差预计分析

下面以红池隧道为例，进行红池隧道进口和斜井贯通精度估算,贯通面里程选在DK383+750，估算条件均以极限最差条件计算。

隧道洞内导线布设为导线环，根据隧道实际线形通视情况，平均边长暂按200米计算，按上述布设方案，贯通误差预计如下：

（1）导线边长：预计隧道布置导线边总数为11个（进口端）。

（2）测角中误差为mβ＝±2.5″

（3）边长精度：按全站仪测距较低精度1/50000进行计算；

由于测角和测边误差所产生在贯通面上的横向中误差分别按下式计算：

1.8

353289680.051851.8

206625

y

m m mm

β

====

359911

206265

5.2

=22.99mm

1

12000.00070.7

50000

yl

m m mm

====

9.

756

50000

1

=5.5mm

则贯通误差预计为：

22

51.80.751.8130

M mm mm

==+=≤

2

25.5

99

.

22+=23.6mm＜130mm

8.2高程贯通误差预计分析

由式 M△h= M△L

L取值2.0km,当按三等水准测量时，每公里高程偶然中误差按M△＝±3 mm计算，

则M△h =4.2mm；洞外高程中误差为1.6mm,

M△h总=5.8mm<50mm

因此红池隧道进口与斜井的横向贯通误差预计为:23.6mm,高程贯通误差预计为:5.8mm。

9、贯通误差调整方案

隧道贯通以后，中线和高程的实际贯通误差，在未衬砌地段调整。调整地段的开挖和衬砌，均以调整后的中线和高程进行放样。

9.1平面贯通误差的调整

通过导线测得的贯通误差，在规定的贯通误差以内时，方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上；计算贯通点坐标闭合差；坐标闭合差在调整地段导线上，按边长比例分配，闭合差很小时也可按坐标平差处理，采用调整后的导线坐标作为未衬砌地段中线放样的依据。以调整后的坐标作为未衬砌地段施工中线放样的依据。

9.2高程贯通误差调整

高程贯通误差在规定的贯通误差限差之内时，由两端洞内的高程点分别引测至实际贯通点附近的高程贯通点，求得同一点的两个高程值H进和H出，其高差（H进-H出）即为实际高程贯通误差，该项实际误差一般只在未衬砌地段的高程点间进行调整。当两端调整地段长度大致相等时，可取高程贯通点两个高程的平均值作为调整后的高程并在未衬砌地段的各高程点间的高差按长度作相应调整。根据贯通点调整后的高程与每一端所测高程之差，分别按高程调整路线长度比例进行调整，求得调整后的高程。

中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部精测组 2010年12月10日