成昆铁路广昆段秀宁隧道控制测量实践

2015-03-30欧于民

测绘通报 2015年1期

关键词：斜井水准高速铁路

欧于民

(中铁十六局集团有限公司，北京100018)

一、工程概况

秀宁隧道起讫里程DK993+173～DK1006+360，全长13．187 km，是成昆铁路扩能工程广通至昆明段重点工程。位于云南省楚雄的禄丰县和昆明市安宁市行政区域内，隧道植被茂盛，覆盖较薄，地处云贵高原，地质结构复杂，富水量大。

秀宁隧道设计提供的控制点包括进口平面控制点2个点，高程控制点1个;出口平面控制点2个点，高程控制点1;1#斜井平面控制点1个点G7－3，没有高程控制点;2#斜井没有提供平面、高程控制点。隧道施工斜井设计参数见表1。

表1 秀宁隧道施工斜井设计参数表

二、控制测量方案

洞内导线测量是支导线延伸测量(通常采用两个已知点的方位和一个已知点组成的闭合网)，没有附合检核条件。洞内导线的测量误差受距离长度的影响，根据洞内导线误差来选择隧道控制等级方法，是整个隧道控制的关键。通常，洞内导线横向贯通误差估算采用公式

式中，ma为测角中误差;L为支导线长度;n为支导线边。

根据上式，按边长平均150 m，测角中误差为2．5″计算，计算出洞内控制导线任意一点的横向误差。给出了不同长度和边数的导线最远点横向误差变化曲线。

图1 不同导线长度的横向误差变化曲线

由图1而知，选择导线平均边长150 m，测角中误差2．5″，导线长度与导线最远点横向误差满足不了秀宁隧道各开挖之间横向贯通误差要求。

可见洞内控制测量必须达到三等测量控制网以上，且导线平均边长1000 m 3个点，测角中误差1．8″，才能满足秀宁隧道各开挖之间横向贯通误差要求。

根据秀宁隧道开挖长度及施工斜井设计参数实际，所以秀宁隧道控制网选择三等精度网控制。

三、秀宁隧道平面控制测量

1．隧道洞外测量

采用卫星定位测量，根据隧道长度和设计的控制点实际，在进出口、各斜井口埋设加密网控制点，与设计控制点组成隧道控制网。加密控制点选点要满足GPS观测的要求，点间通视条件好且方便进洞测设和便于保护。洞口子网布设3～4个控制点，埋设深度0．8～1．0 m。

(1)卫星定位测量的技术指标及作业要求

卫星定位测量技术指标按《高速铁路工程测量规范》第3．1．5条第1款，表3．1．5－1的三等技术指标要求执行;卫星定位测量作业要求按《高速铁路工程测量规范》第3．1．5条第3款，表3．1．5－2的三等要求作业。

(2)外业GPS测量

测量使用经检定合格的Leica1200和Leica1230共8台接收机(接收机的精度指标符合5 mm+1×10－6D)，实施静态测量作业。网异步环连接采用边连接，同步环每条基线观测2个时段，时段观测时间≥90 min。

(3)网平差计算

1)基线解算。基线解算采用Leica Geo Office7．01软件，采用卫星广播星历按静态相对定位模式进行。同一基线不同观测时段重复基线计算较差应满足《高速铁路工程测量规范》第3．3．6条第2款的规定要求。独立观测边闭合环各坐标分量闭合差计算应满足《高速铁路工程测量规范》第3．3．6条规定第3款的规定要求。

2)网平差计算。采用武汉大学测量学院CosaGPS5．21进行平差软件进行处理。平差结果精度应满足《高速铁路工程测量规范》第3．1．5条GPS测量网的三等技术指标要求。

2．隧道洞内控制测量

采用导线测量。以洞口外的控制(加密)点为起始点，宜沿隧道线路中线(或侧移隧道中线适当的距离)布设洞内导线，布设成多边形闭合导线环，导线环边数以6条边为宜。

根据隧道施工特点，导线点间边长在300～350 m范围内，导线点埋设远离隧道边墙1．0～1．5 m的抑拱底板混凝土里，深度为0．5 m，以克服观测时的旁光折射影响。

洞内导线测量分三级控制、换手测量复核制度。隧道掘进500 m时，由项目部测量队进行三级控制测量;隧道掘进1000 m时，由子公司测量队进行二级控制测量，并对三级的测量成果进行复核;隧道掘进1000～2000 m时，集团公司精测队进行一级控制测量，并二级的测量成果进行复核。

(1)外业测量

导线测量使用徕卡TC2003(精度指标测角1″，测距1 mm+1×10－6D)的全站仪施测。测角按测回法施测6个测回，测站将实时温度、气压和棱镜常数输入仪器内，测距正倒镜6次取平均值。

(2)内业计算

洞内闭合导线环按严密平差计算，使用威远图TOPADJ工程控制网平差系统软件计算。平差结果精度应满足《高速铁路工程测量规范》第3．1．6条三等导线网的技术指标要求。

四、高程控制测量

1．洞外高程测量

根据隧道的地形地貌和设计的控制点实际，洞外高程测量采用三角高程测量。测量技术指标、限差及观测技术，按《高速铁路工程测量规范》光电测距三角高测量要求执行。

(1)三角高程测量

采用附合(或闭合)水准测量方法。使用徕卡TC2003全站仪(1″，1 mm+1×10－6D)对向观测，不量仪高和棱镜高，测量前实时测定气温、气压和棱镜常数输入仪器内，距离、高差正倒镜测4次读数取平均。

(2)内业计算

导线网按严密平差计算，使用睿智测绘科技开发的工程测量数据处理系统ESDPS平差软件计算。

2．洞内高程测量

采用水准测量。以洞口的水准点为起始点布设成多边形闭合水准环。由项目部和子公司测量队二级控制、换手复核测量。

(1)高程测量

水准路线形成闭合水准环，使用天宝DINI12电子水准仪施测，洞内每250 m测设一个水准点。按三等水准观测方法要求测量。

水准点埋设在隧道边墙底起拱线上方50 cm，既有利测设又能够在隧道施工过程中得到保护。

(2)内业计算

洞内闭合导线环按严密平差计算，采用睿智测绘科技开发的工程测量数据处理系统ESDPS平差软件计算。

3．洞外高程控制网测量结果质量

(1)主控制网的质量

附合水准线路长18．9 km，水准路线内插若干测设水准点附合水准复核测量路线见图2。附合高差闭合差fh=－18．4 mm≤Fh允=12=52．2 mm，每千米高差全中误差MW=(1/4×［WW/L］)1/2=2．1 mm≤MΔ限=6．0 mm，每千米水准测量偶然中误差MΔ=(1/4n×［ΔΔ/L］)1/2=1．1 mm≤MΔ限3．0 mm。满足三等规范要求。

图2 进出口附合水准测量示图

(2)各斜井水准质量

1)1#斜井采用闭合水准施测。闭合水准线路CG7-3-1～ZD～X1-1～X1-2～CG7-3-1，全长2．882 km。高差闭合差fh=8．8 mm≤Fh允=12=20．4 mm，每千米高差全中误差MW=(1/4×［WW/L］)1/2=2．6 mm≤MΔ限=6．0 mm，每千米水准测量偶然中误差MΔ=(1/4n×［ΔΔ/L］)1/2=1．3 mm≤3．0 mm。满足三等规范要求。

2)2#斜井采用闭合水准施测。闭合水准线路ZD3～X2-1～X2-2～ZD3，全长2．141 km，高差闭合差fh=0．5 mm≤Fh允=12=17 mm，每千米高差全中误差MW=(1/4×［WW/L］)1/2=0．2 mm≤MΔ限=6．0 mm，每千米水准测量偶然中误差MΔ=(1/4n×［ΔΔ/L］)1/2=0．1 mm≤3．0 mm。满足规范要求。