1、TCR1202瑞士2010年6月10日2011年6月20日2TC4022009年9月30日2010年9月30日3水准仪莱卡NA22010年6月5日2011年6月5日4、控制测量方案4.1 洞外控制测量小水头1号隧道全长950米，开挖采用由进口向出口方向独头开挖掘进方案，洞外控制测量采用CPGPS测量方法，测量采取聘请中铁三局测量公司进行GPS加密测量，在隧道进出口分别布设三个的GPS控制加密点和两个四等水准点，经测量公司测量平差，其精度合格后，可以作为小水头1号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
2、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施工底面高程相适应，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
3、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。小水头1号隧道洞内导
4、线点控制采用闭合导线环作为洞内导线布设形式，前后视边长比例不能小于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。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、衬砌。导线布置详见下图。4.3.3洞内控制测量精度设计根据铁路工程测量规范TB101012009上的规定：相向开挖隧道长度L4，隧道的贯通限差为100mm。按测规规定的分配原则，分配给洞外贯通中误差为30mm，洞内贯通中误差为40mm。小水头1号隧道洞内控制测量导线按三等导线要求布设。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
5、，欲达到土1.3测角精度比较困难，故在实际计算时按三等导线测量的测角精度按1.8为准。2）边长精度，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270米。3）测量方法及作业要求，洞内导线测量已选定用徕卡TCRA1202全站仪，其标称的测角精度为2，测距精度（2mm+2ppm）。仪器的精度完全满足三等导线测量的要求。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3605内，左角平均值与右角平均值之和也控制在3602内，同一个左
6、角或右角互差不大于5。水平方向观测法每个测回的零方向读数均匀分配在度盘和测微器的不同位置上。每测回间零方向读数的变动值应以下式为准：180/m+i/2+i/m式中：m-测回数 i-度盘最小分划值（2级仪器为20） i-测微器秒格的全分划数（2级仪器为600）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3040cm间，并打入地面10cm，外露1cm。埋设时四周用30cm30cm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
7、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。在直线段，导线段导线沿边墙平行布设，每270m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设置一组，以便于施工放样所用，在中线距开挖面一定距离后，可间隔跳开一点，以加长导线边长，减小测角误差影响。当隧道延伸至导线设计边长的23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。检测结果与原测结果之差不应超过按下式计算值：2M12+M22式中M1、M2
8、一分别为检测原测的实际测边或测角中误差（）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。
9、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。4.4洞内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，其值分配给洞外和洞内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。复测采用四等水准测量和三角高程测量相结合的方法
10、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。4.4.1洞内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。由于本隧道为有碴道床，洞内高程测量地形比较平坦，根据工程类比法采用NA2带测微器精密水准测量，完全可满足贯通高程要求。为提高洞内的高程测量精度，洞内采用四等水准测量，其作业方法与要求按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,在洞口处埋设两个永久性水准点作为向洞内传递高程的依据。2）洞内每隔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、控制测量数据处理
11、1.在测距时，距离的气象改正采取直接输入大气温度和气压使全站仪进行自动改正，而加、乘常数改正可根据仪器检定常数进行改正，然后进行归算到隧道统一高程面改正计算，计算公式为: 式中 L改正前距离（mm）; H0隧道统一投影面距离面高程（本隧道为700m）； H所测距离的平均高程（m）； RA地球曲率半径，采用6371km.2.导线闭合环闭合差的限值，应小于下式计算值： W闭合环=2mn式中 m=设计所需的测角中误差（）； n=导线环内的个数。 导线环的测角中误差可按下式估算： 式中 f各导线环内的角度闭合差（ N导线环的个数。3.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
12、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。6、施工测量控制方案6.1施工测量方法和日常测量流程施工放样工艺流程图如图1。6.2施工测量放样作业方法及要求6.2.1施工测量放样要求，各类工程及同一工程的不同阶段、不同部位对放样点的精度要求不同，所以对测站点和放样点的精度要求也不相同。测量时严格按照执行标准中规范规定的执行。限差指规范要求的限差，如果设计上有特殊要求，按设计要求执行。图1 施工放样工艺流程图6.2.2测量资料收集与放样方案制定测量放样前，应从合法、有效途径获取施工区已有的平面和高程控制成
13、果资料。根据现场控制点标志是否稳定完好等情况，对已有的控制点资料进行分析，确定是否全部或部分对控制点进行检测。已有控制点不能满足精度要求应重新布设控制，已有的控制点密度不能满足放样需要时应根据现有的控制点进行加密。必须按正式设计图纸、文件、修改通知进行测量放样，不得凭口头通知和未经批准的图纸放样。根据规范规定和设计的精度要求并结合人员及仪器设备情况制定测量放样方案。6.3.3放样前准备阅读设计图纸，校算构筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。选定测量放样方法并计算放样数据或编写测量放样计算程序、绘制放样草图并由二者独立校核。准备仪器和工具，使用的仪器必须在有效的检定周期内。给仪器充电，检
14、查仪器常规设置：如单位、坐标方式、补偿方式、棱镜类型、棱镜常数、温度、气压等。使用有内存的全站仪时，可以提前将控制点（包括拟用的测站点、检查点）和放样点的坐标数据输入仪器内存，并检查。6.3.4全站仪坐标法设站极坐标法放点1） 在控制点上架设全站仪并对中整平，初始化后检查仪器设置：气温、气压、棱镜常数；输入（调入）测站点的三维坐标，量取并输入仪器高，输入（调入）后视点坐标，照准后视点进行后视。输入棱镜高，可以马上测量后视点的坐标和高程并与已知数据检核。2） 瞄准另一控制点，检查方位角或坐标；在另一已知高程点上竖棱镜或尺子检查仪器的视线高。利用仪器自身计算功能进行计算时，测量员也应进行相应的对算
15、以检核输入数据的正确性。3） 在各待定测站点上架设脚架和棱镜，量取、记录并输入棱镜高，测量、记录待定点的坐标和高程。以上步骤为测站点的测量。4） 在测站点上按步骤1安置全站仪，照准另一立镜测站点检查坐标和高程。5） 测量员根据测站点和拟放样点坐标反算出测站点至放样点的距离和方位角。6） 观测员转动仪器至第一个放样点的方位角，指挥司镜员移动棱镜至仪器视线方向上，测量平距D。7） 计算实测距离D与放样距离D的差值：D=D-D，指挥司镜员在视线上前进或后退D。8） 重复过程7，直到D小于放样限差。（非坚硬地面此时可以打桩）9） 检查仪器的方位角值，棱镜气泡严格居中（必要时架设三脚架），再测量一次，若
16、D小于限差要求，则可精确标定点位。10） 测量并记录现场放样点的坐标和高程，与理论坐标比较检核。确认无误后在标志旁加注记。11） 重复610的过程，放样出该测站上的所有待放样点。12） 如果一站不能放样出所有待放样点，可以在另一测站点上设站继续放样，但开始放样前还须检测已放出的23个点位，其差值应不大于放样点的允许偏差。13） 全部放样点放样完毕后，随机抽检规定数量的放样点并记录，其差值应不大于放样点的允许偏差值；14） 作业结束后，观测员检查记录计算资料并签字。15） 测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间的几何尺寸关系及与有关结构边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据
17、和所放样点位无误。16） 填写测量放样交样单。6.3.5金属结构、机电设备安装测量放样金属结构、机电设备安装测量的测站点（包括后视点和检查点）必须是专用的安装控制网点、控制轴线点和高程基点。加密安装控制网点、控制轴线点和高程基点，必须采用等级平面控制和等级水准测量方法进行。测站点或控制轴线应在整个安装过程中保持不变。金属结构、机电设备安装测量放样应选用满足精度要求的经纬仪、水准仪、经过检定的钢尺、钢带尺及测针、精密水准尺等。轴线放样时，最好将仪器架设在轴线一端A点上，瞄准轴线另一端B点，直接放样AB轴线上的点。如果需要旋转角度进行放线时，必须盘左、盘右两次放点取平均位置定点。a.面位置极坐标法
18、放样：1）观测员在测量基准点上架设经纬仪并对中整平。2）仪器盘左照准一较远的测量基准点，记录员计算后视方位角报给观测员，观测员将仪器度盘读数配至该后视方位角值，并向记录员回报验证所配度盘读数无误。3）仪器依次照准另外12个相对较近的测量基准点，读取方位角并报给记录员，记录员回报、记录并与计算的方位角值比较，其差值应能满足放样点的精度要求。4）记录员将待放样点的方位角值报给观测员，观测员将仪器转至待放样点的方位角方向，并向记录员回报以验证无误；5）如果测站点和放样点在同一平面上，记录员报出测站点至待放样点的距离（考虑了尺长和温度改正后的距离），用钢尺在方向线上水平量取该距离，司尺员回报钢尺读数，
19、记录员计算钢尺量取的距离是否正确。6）盘右位置重复（2）（5）步骤，取平均方向位置。变动钢尺一端读数，重复量距一次进行检核，确认无误后将此点标定；7）如果测站点和放样点不在同一平面上，先估计仪器视线与放样点所在平面间的高差，计算仪器至测点的近似斜距，从仪器中心标志沿放样点方向量取斜距，确定测针起始位置P1，测量P1点的天顶距（或垂直角），根据斜距、天顶距、温度及尺长改正数计算出平距D，与拟放样平距D比较，D= D- D。8）观测员指挥在方向上前进或后退D，标定测针位置P。分别从仪器的左、右标志量取仪器至P点的斜距；盘左、盘右确定水平方向；盘左、盘右测量天顶距，再次计算平距。直到D小于规定的限差
20、为止。9）依此类推，放样出该测站的所有欲放样点位。10）用钢尺量取同一平面上的放样点的间距，加上温度、尺长改正，与理论值对照进行内部检核。11）用钢板尺或钢尺量取放样点与周围已形成的金属结构的点、线之间的距离进行外部检核。b.高程放样 1）选择满足精度要求的水准仪和水准尺。2）在适当位置安置水准仪，整平。3）水准仪分别照准二个以上已知高程基准点读数并报给记录员，记录员记录并回报以验证记录无误；4）记录员计算仪器的视线高程；计算的视线高程之差应满足放样点的精度要求，取其平均值作为该测站仪器的视线高程。5）在需要的安装部位测定并标注高程点。6）再次检查基准点测量记录计算数据及标注数据是否正确。6.
21、3.6 开挖轮廓线放样通过断面测量，达到开挖断面放样和检查开挖净空尺寸，并测绘实际断面形状，绘出断面图，为竣工文件做好准备。a.拱部断面拱部断面用断面支距法（五寸台法）测量，即自外拱顶高程起，沿断面中线向下每0.5m量出两侧外拱线的横向支距x左，x右，所有支距端点的连线即为断面开挖的轮廓线。b.墙部及底部断面放样和净空检查均采用支距法测量。如下图所示，曲墙自起拱线高程起，沿断面中线向下每0.5m间隔、向左右两侧按设计宽度量支距，至轨顶高程为止；直墙自起拱线起，沿中线向下每隔1m向左右两侧量支距，至轨顶高程为止。隧道底部设有仰拱时，仰拱断面的放样及检查，由断面中线起向左右每隔0.5m由轨顶高程向
22、下量出设计的开挖深度，测量方法如下图所示。仰拱测量示意图7.控制测量的计划安排和复核计划7.1控制测量的计划安排7.1.1洞外控制测量的计划安排在隧道进洞开挖前，项目部聘请测量公司进行了平面、高程控制加密点测量。平面控制点采用GPS从设计院交桩CP导线点进行联测，按照CP级控制网等级要求，服合C级GPS测量要求，运用软件进行约束平差，以达到平面控制网的精度要求；高程控制点从设计院提供的高程控制点，采用四等水准测量要求，按照支导线水准要求进行往返测量，以达到高程控制点的要求。7.1.2洞内控制测量安排洞内导线布设时，视具体情况，采用双导线闭合环。视线应离构筑物、支撑及其它设备一定距离，且不小于0
23、.3m；每一期测量的洞内导线，应构成角度闭合条件，以供检核和评定测角精度。单导线的导线角且按左、右角分组观测，各测两测回。隧道高程测量采用精密水准测量。洞内高程由洞外高程控制点引测，并进行往返测量。洞内每隔300m设立一对高程控制点。7.2 控制测量的复核计划7.2.1 控制桩复测7.2.1.1施工前的控制桩复测项目部接到定测资料后应对资料进行复核、计算，并报局测量公司进行控制点复测。复测时应采用两种不同的方法或两人换手测量的方法进行。导线复测工作应尽快完成，只有当复测成果批准后，方可以定位放线，在复测时，由局测量公司负责复测成果的比较、衡量、评定，对每个测站的复测值与反算值进行比较，严格控制
24、较差，要特别注意隧道与桥隧相连地段的测量，以及各分段工程结合部的贯通测量。当复测工作完成后，由测量公司协同项目部测量队完成复测成果的整理、上报。经过复测没有发现问题，同设计单位办理测绘资料的交接手续，如果发现复测的个别桩位置不对，或精度不够时，应由测量公司提出，报项目部技术负责人及时请设计单位处理，已被处理妥善后，方能同设计单位办理交接手续。复测工作完成后，及时固桩和护桩，并在批准复测成果后进行导线的加密工作。未经控制桩复测的工程不得施工。7.2.1.1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200m对前的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，
25、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。原坐标系统不得变动，高程系统和起算点应与原定测时一致，经全面复测后的施工控制网，应采用复测后的平差值。7.2.2测量资料的复核施工过程中，应对控制网进行定期或不定期的检测。当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
26、移的控制点与周围的稳定点联成插点网，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要同，高程系统和起算点应与原定测时一致。经全面复测后的施工控制网，应采用复测后的平差值。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进行小水头1号隧道贯通精度估算时,贯通面里程选在DK385+075。估算条件均以极限最差条件计算，示意
27、图如下：隧道洞内导线布设为导线环，根据隧道实际线形通视情况，导线边长最长300m，平均边长暂按240米计算，按上述布设方案，贯通误差预计如下：导线边长：预计隧道布置导线边总数为8个（双导线）。 小水头1号隧道贯通误差预估示意图导线边在贯通面上的投影长度：对于本隧道，按导线边长的1/10考虑，取13m。测角中误差为m2.5（取最大值）。边长精度：按全站仪测距较低精度1/20000进行计算；由于测角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：则贯通误差预计为：8.2高程贯通误差预计分析由式L取值2.5 km,当按四等水准测量时，每公里高程偶然中误差按M5 mm计算，则mh=10mm；洞外高
28、程中误差,由测量公司提供的成果中知,洞外高程中误差为0.4mmmh总=10mm25mm因此小水头1号隧道的横向贯通误差最大预计为:10mm,高程贯通误差预计最大为:10mm9、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，在未衬砌进口地段调整。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相等时，可取高程贯通点两个高程的平均
