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1、隧道洞内施工控制测量之交叉导线网法 1 隧道洞内控制导线网测量的网形设计 洞内控制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 导线网应采用下图1-1 所示的交叉导线网， 以提高洞内平面控制测量 的可靠性和精度。 GPS29 GPS32 321 311 322 312 323 313 324 314 3011 30213022 3012 3023 30133014北 图 1-1 隧道洞内控制导线网测量网形示意图 2 导线网的外业数据采集 1）洞内控制导线网测量的精度要求 根据高速铁路工程测量规范 （TB10601-2009）中
2、的有关规定 和要求，结合表 1-2 所示的隧道施工实际情况，为保证隧道的横向贯 通精度，隧道洞内控制导线网测量的精度等级及主要技术要求，应满 足表 1-2 的要求。 表 1-2 洞内导线网测量主要技术要求 附合长度 （ km） 边长 （m） 测距 中误差 （mm） 测角 中误差 （ ） 相邻点位 坐标中误 差（ mm） 导线全长 相对闭合 差限差 方位角闭 合差限差 （ ） 对应导线 等级 测回数 0.5 级 1 级 L2 300 600 3 1.8 7.5 1/55 000 3.6 n 三等4 6 2L7 300 600 3 1.8 7.5 1/55 000 3.6 n 三等 4 6 L7
3、300 600 3 1.3 5 1/100 000 2.6 n 隧道二等 4 6 注：导线网独立闭合环的边数以46 条边为宜。 导线点宜充分利用洞内施工平面控制桩，单独布点时应布设在施 工干扰小、安全稳固、方便设站、便于保存的地方，点间视线应距洞 内设施 0.2m 以上。 导线网水平角观测宜采用方向观测法，并符合下表1-3 的要求。 表 1-3 导线网水平角方向观测法的技术要求 等级仪器等级 半测回归零差 （ ） 一测回内 2c 互差（ ） 同一方向值各测 回互差（ ） 隧道导线 0.5 级仪器4 8 4 1 级仪器6 9 6 导线网边长测量应符合下表1-4 的要求。 表 1-4 导线网边长测
4、量技术要求 等级 使用测距 仪精度等 级 每边测回数 一测回读 数较差限 值（mm） 测回间较 差限值 往返观测 平距较差 限值往测返测（mm） 隧道导线4 4 2 3 2mD 2）外业测量要求 1、采用徕卡或天宝高精度测量机器人进行导线网施测。外业测 量采用机载程序伺服马达自动测量并记录，全站仪具体标称精度要求 如表 1-5 所示； 表 1-5 导线网测量全站仪标称精度要求 仪器型号测角标称精度（ ）测距标称精度 TS30 0.5 0.6mm+1ppm TCA2003 0.5 1mm+1ppm TCRP1201+ 1.0 1mm+1.5ppm 2、洞内平面施测前和施测期间需对仪器设备进行常规
5、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，并对已知边进 行距离复核； 4、导线测量前应对原洞外控制点进行检测，检测较差应符合式 （1）的要求。当检测与原测成果较差满足限差要求时方可使用，否 则需重新分析原因， 确认是点位位移后， 需要重新调整洞外控制点坐 标成果。 2 2 2 1 mm2 限 f （1） 式中： 1 m 、 2 m 分别为原测、检测的测边或测角中误差。 5、由于洞内交叉导线平差需要进行边长的高程改化，导线测量 时需要同时进行三角高程测量， 三角高程测量的精度指标按照五等水 准精度执行，各项限差见表1-6。 光电三角高
6、程测量精度应符合下表1-6 的要求。 表 1-6 光电三角高程测量技术要求 等 级 竖直角往返观 测高差 较差 （mm） 边长范 围（m） 测回数（中 丝法） 最大 角值 （o） 测回间较差 （ ） 指标差互差 （ ） 五 等 2 20 10 10 D60 200-600 6、用于气象改正的温度、气压数据，在每测站应测定一次，并 在观测手簿上作好相应记录。 气象观测时待气压计、 温度计与周围环 境一致后测记气象数据，测距边气象改正通过全站仪进行自动进行。 7、为了有效检查洞内导线控制点的稳定性，需每两个月定期对 交叉导线控制网进行复测，复测精度应满足式（1）的要求。如果复 测成果超限， 需再次
7、复测， 两次复测成果满足要求时导线成果进行更 正。 3）洞内控制导线网测量方式 洞内控制导线网测量采用交叉导线的形式进行布设，测量时每站 至少观测三个方向点，一般观测四个方向点。 A1A3A5 A2A4A6 图 1-2 洞内控制测量交叉导线测量示意图 如图 1-5 所示，置镜 A3 点，分别观测 A1、A2、A5 和 A6 点， 然后置镜 A4 点，分别观测 A2、A1、A5 和 A6 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。 导线网观测的测回数、 水平方向与距离观测值的各项限差，见表 1-3 和表 1-4 中要求
8、。 3 导线网的内业数据处理 洞内导线网外业观测和数据质量合格后，应及时进行导线网的内 业数据处理。导线网的内业数据处理可按照以下方式进行： 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，对超限的测站及 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、整理成 IN2 平差文件格式（详见附录） ； 4、以隧道洞口稳定的GPS平面控制点为约束点，在隧道工程独 立坐标系下按严密平差法进行整网约束平差。平差后的
9、各项精度指标 应满足表 1-2 所示的要求。 4 平差软件 由于导线网可靠性较低，外业数据采集需要谨慎的同时，内业数 据处理及分析更需细致认真。 推荐采用中铁四院 铁路工程精密控制 测量数据处理系统 进行常规平差，同时要求采用 Helmert 约束平差， 比较两种平差坐标较差， 差值在 20mm以内比较正常， 若两种平差坐 标结果相差较大，可能是数据采集有问题。 备注：中铁四院铁路工程精密控制测量数据处理系统具有常 规平差和 Helmert 约束平差功能，同时具有对每个测站的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核的 功能。 附录 平面控制网观测文件（in2 格
10、式文件） 在进行平差之前，必须要准备好平面观测文件（取名规则为“ 网 名.in2 ”） 。观测文件采用网点数据结构，除包含控制网的所有已知点、 未知点和观测值信息外，还隐含了控制网的拓扑信息。 平面观测文件为标准的ASC码文件，可以使用任何文本编辑 器建立编辑和修改。其结构如下： 该文件分为两部分： 第一部分为控制网的已知数据，包括先验的 方向观测精度，先验测边精度和已知点坐标(见文件的部分 )；第二 部分为控制网的测站观测数据(见文件的部分 )，包括方向、边长、 方位角观测值。 为了文件的简洁和统一， 我们将已知边和已知方位角 也放到测站观测数据中， 它们和相应的观测边和观测方位角有相同的
11、“ 观测值类型 ” ，但其精度值赋 “0”，即权为无穷大。 第一部分的排列顺序为：第一行为方向中误差，测边固定误差， 测边比例误差。若为纯测角网，则测边固定误差和比例误差不起作用； 若为纯测边网，方向误差也不起作用，这时可输一个默认值“1”。程 序始终将第一行的方向中误差值作为单位权中误差。若只有一种(或 称为一组 )测角、测边精度，则可不输入精度号。这时，从第二行开 始为已知点点号及其坐标值， 每一个已知点数据占一行。 若有几种测 角测边精度，则需按精度分组，组数为测角、测边中最多的精度种类 数，每一组占一行，精度号输1、2、.（参见表 2-2） 。如两种测角精 度，三种测边精度，则应分成三
12、组。 方向中误差单位为秒， 测边固定误差单位为毫米， 测边比例误差 单位为 ppm。第一行的三个值都必须赋值，对于纯测角网，测边的固 定误差和比例误差可输任意两个数值，如5,3；对于纯测边网，方向 中误差赋为 1.0。已知点点号（或点名，下同）为字符型数据，可以 是数字、英文字母（大小写均可） 、汉字或它们的组合（测站点，照 准点亦然），X、Y 坐标以米为单位。 第二部分的排列顺序为： 第一行为测站点点号， 从第二行开始为 照准点点号，观测值类型， 观测值和观测值精度。每一个有观测值的 测站在文件中只能出现一次。 没有设站的已知点 （如附和导线的定向 点）和未知点（如前方交会点）在第二部分不必也不能给出任何虚拟 测站信息。观测值分三种， 分别用一个字符 （大小写均可） 表示：L 表示方向，以度分秒为单位。S表示边长，以米为单位。 A表示 方位角，以度分秒为单位。观测值精度与第一部分中的精度号相对应， 若只有一组观测精度， 则可省略；否则在观测值精度一栏中须输入与 该观测值对应的精度号 （参见表 2-2） 。已知边长和已知方位角的精度 值一定要输 “0”。在同测站上的方向和边长观测值按顺时针顺序排列，