浅谈铁路隧道平面控制测量

浅谈铁路隧道平面控制测量

倪勇

关键词：隧道；平面测量；交叉导线

一、洞外平面控制测量

1.1洞外控制点的埋设

（1）应满足GPS点点位埋设的基本要求（参考《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求）。

（2）应保证相互通视，满足导线测量的相关要求。

（3）点间距宜为300m～800m，隧道长度越长控制点间的边长应越长。

（4）现场条件容许的情况下应布设成三角形或四边形。

（5）埋设规范，位置稳固，易于保存，并采取必要的保护措施。

1.2隧道独立控制网的外业观测与数据处理

外业观测前应进行星历预报，检查GPS接收机的参数设置，合理制定调度表等准备工作。外业观测必须严格按照各等级GPS测量的技术要求进行施测，发现有问题的时段及时进行重测，确保外业观测质量。基线解算采用徕卡公司LGO软件或天宝公司TBC软件进行，所有基线解算合格后，进行同步环闭合差、异步环闭合差和重复基线差检测，都满足相应的规范要求后再进行网平差计算。网平差计算采用武汉大学科傻GPS数据处理软件（或经过国家技术认定的同类型软件）进行，网平差的各项精度指标必须满足相应等级GPS测量的精度要求。

二、洞内交叉双导线测量

2.1洞内导线点的埋设

（1）应利于架设测量仪器，且施工干扰较少的位置。

（2）双线隧道每个断面应并排埋设2个导线点，并保证与前后各一对导线点通视；单线隧道应前后斜向5米左右埋设2个导线点，同样保证与前后各一对导线点通视。

（3）每一对导线点间距宜保持在150m～300m之间，边长过短不利于导线测量的精度，边长过长洞内观测环境差宜导致全站仪不能测距。

（4）导线网的边长应基本一致，切忌一边长而另一边很短，严重影响水平角观测的精度。

2.2洞内控制导线测量的网形设计

洞内导线网应从隧道洞外GPS平面控制测量确定的洞外联系边引入，洞内、外平面控制网宜以边连接进行联系测量。洞内控制导线网应采用交叉导线网，以提高洞内平面控制测量的可靠性和精度。

2.3洞内交叉双导线网的测量技术要求

（1）采用LeicaTS15全站仪（或LeicaTS30全站仪）进行洞内导线网施测。外业测量最好采用机载多测回测角程序（或其他同类型的软件）驱动伺服马达自动测量并记录，也可以人工进行观测和记录。

（2）洞内导线网施测前和施测期间需对仪器设备进行常规检校和经常性检校，施测时注意对中、整平、通风和照明工作。

（3）联测洞外控制点时至少需后视两个已知方向，并对已知夹角和边长进行检核。

（4）导线网测量前应对原洞外控制点进行检测，检测较差应符合公式（1）的要求，当检测与原测坐标成果较差满足限差要求时方可使用。否则需认真分析原因，确认是点位位移后，需更新洞外控制点的坐标成果。

如图3所示，架站A3点，分别观测A1、A2、A5和A6点，架站A4点，分别观测A2、A1、A5和A6点，架站A5点，分别观测A3和A4点，架站A6点，分别观测A3和A4点。

水平方向观测时，应选择距离适中、通视良好、成像清晰且垂直角较小的方向作为零方向。分组观测时，应采用同一零方向。

三、交叉双导线网的数据处理

（1）将导线网的原始观测数据从全站仪中传输至计算机，并进行备份。

（2）利用多测回测角软件对每个测站的2C互差、半测回归零差、垂直角指标差互差和测距较差等精度指标进行检查，对超限测站及时补测；对测量的导线边长进行加常数、乘常数改正，同时进行高程改化，将距离改化到隧道工程独立坐标系的投影面上。

（3）利用《科傻地面测量工程控制测量数据处理软件》或进过国家技术认定的同类型软件进行原始数据自动生成记录手簿和IN2格式的通用平差文件。

（4）检核洞外控制点的稳定性情况，如果能形成闭合图形要进行角度闭合差、坐标闭合差、边长、方位角检核，满足规范要求后才可以使用。如超限要进行分析，重测洞外控制网，明确发生位移的控制点，更新其坐标成果后方可使用。不能形成闭合图形的，进洞控制点至少后视2个已知方向，对方位角、夹角、边长与洞外GPS测量成果进行检核，满足规范要求方可使用。

5在IN2格式的平差文件中输入约束数据，可以是多个已知点的坐标、已知点坐标和边长、已知点坐标和方位角或已知点坐标、边长和方位角。

6在《科傻地面测量工程控制测量数据处理软件》中导入编辑好的IN2格式的平差文件，进行往返测距离较差统计，计算得到网的平均测距中误差，检核测距的精度指标是否满足要求。

（7）进行符合或闭合环闭合差的计算，检核导线网的所有符合或闭合环的角度闭合差、边长闭合差、相对闭合差和网的平均测角中误差是否满足要求。

（8）进行导线网的常规平差，确认导线网最弱点的点位中误差、最弱边的方向中误差和边长相对中误差及网的验后单位权中误差是否满足要求。

（9）进行导线网的Helmert约束平差，比较其坐标成果和常规平差的坐标成果，两种坐标成果较差在15mm内，说明测量数据没有粗差，最后采用常规平差的坐标成果。