五梁隧道控制测量方案设计
作者：张大山
网络作者
摘 要：施工控制测量是隧道贯通的重要保障。以渝万客运专线五梁隧道为例，进行了洞内平面控制测量设计。施工过程表明，该技术设计科学合理，为工程施工提供了良好的保障。 关键字：客运专线，五梁隧道，控制测量，贯通误差 为了减少线路里程，尽可能保护生态环境和自然景观，在山区建设铁路项目时隧道必不可少，也是工程建设的重点和难点。控制测量是保证隧道顺利贯通、高标准完成的重要因素，高精度的控制测量可以减少施工浪费、避免不必要的返工，科学可行的技术设计方案可以为控制测量提供依据。在渝万客运专线五梁隧道项目中，前期已经进行了CP Ⅰ、CP Ⅱ及加密控制点测量工作，洞内高程控制测量采用徕卡电子水准仪DNA03按照二等水准测量的要求进行，有足够的检核措施。因此，本文重点探讨洞内平面控制测量方案。
1 工程概况及已有资料情况
1.1 工程概况
渝万客运专线是连接重庆渝北区和万州区的一条城际铁路，同时也是郑渝铁路的先期开工的一段。五梁隧道全长2220米，241+995-244+041.139为直线，244+041.139-244+215为曲线，隧道进口至DK243+900为3.0939‰上坡；DK243+450至隧道出口为20‰的上坡。五梁隧道属中—深切割的侵蚀，剥蚀丘陵地貌。地形起伏较大，段内地面绝对标高230—365米，隧道埋深96米，相对高差约135米。为方便施工，加快进度，进出口同时施工. 1.2 已有资料情况
平面资料情况：进口处CPI 控制点两个（CPI56-10、CPI56-11），加密控制点两个（6301、6302）；出口处CPI 控制点一个（CPI56-12），CP II 控制点一个（CP II190），加密控制点两个（6303、6304）。网型及点位分布见图1。
图1 渝万客运专线五梁隧道洞外平面控制网网形图
经过实地踏勘和验证，以上控制点的点位稳定，保存完好，精度可靠，可以作为渝万客运专线五梁隧道洞内控制测量的起算点。
2 洞内控制测量方案设计
2.1 坐标系统和高程基准
渝万客运专线五梁隧道工程的平面坐标系统的参考椭球为WGS-84椭球，椭球参数为：长半轴a=6378137.0，扁率f=298.257223563；高程系统为1985国家高程基准。 2.2 洞内平面控制测量方案 2.2.1 洞内平面控制测量的精度要求
为满足控制网达到四等边角网的精度，控制好隧道横向贯通误差，在角度和距离观测中，各观测点的观测测回数和各项限差满足表1、表2的规定。
表1水平角方向观测法的主要技术要求 仪器 测回测角中误半测回1测回中同一方向各等级 数 差 归零差 2c 较差 测回间较差 2″ 6 ≤2.5″ 8″ ≤13″ ≤9″
表2 水平距离测量的主要技术要求 测量测回一测回读往返测测距中等级 数
数较差 较差 误差 相对中误
四等
2
≤5mm
≤7mm
≤10mm
≤1/80000 2.2.2隧道洞内贯通限差及贯通误差估计
根据《高速铁路工程测量规范》，隧道贯通误差见表3，五梁隧道相向开挖长度小于4km ，洞内平面贯通中误差为40mm ，以两倍中误差为限差，则平面贯通限差为80mm 。
表3 隧道贯通中误差（mm)
测量部位
横向贯通中误差
高程贯通中误
相邻两开挖洞口间差（mm) 长度L ≤4km
洞外影响值（mm ） 30
18 洞内影响值（mm ） 40 17 洞外洞内总影响值（mm ）
50
25
五梁隧道洞内贯通误差估算，按照等边直伸导线估算。估算由测量误差引起的导线终点的点位横向误差，其估算公式为：
m
（1） 内
在公式（1）中，m 内为导线终点的点位横向误差，L 为导线长度，m β为导线的测角中误差。
本次测量使用的仪器为徕卡TS02，其标称精度为：测角精度：2″，测距精度1.5mm+2×10-6D 。由式(1)计算，导线点的点位横向误差为54.4mm ，使用该仪器在严格执行相关测量要求和技术规范的情况下，可以满足五梁隧道洞内贯通的精度要求。
2.2.3 洞内平面布网及控制测量方法
每隔200m 左右布设一对导线点，为了增加控制网的内部检核条件，增加可靠性，五梁隧道洞内导线布设方法为双导线形式。洞内双导线的布设结构见图2。
图2 洞内双导线布设示意图
利用较差双导线的方式，可以方便的形成闭合环，进行角度平差后，有利于及时发现粗差，评定测角精度，可以减小导线端点的横向误差。
五梁隧道洞内平面控制测量使用的主要仪器有徕卡TS02全站仪两台，测量机器人一台套。洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行；洞内测量前应先将仪器开箱放置20分钟左右，让仪器与洞内温度基本一致；目标应有足够的明亮度，受光均匀柔和、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标。
利用已测导线延伸测量前，首先进行精度检核，检测时，按原有导线最前端的相邻三点点位，进行同精度测角和测边检测，若较差在允许范围内，则可认为原导线点的精度及点位可靠；若超限，
需沿原导线依次倒退检测边角，直至合格为止。当隧道掘进到一定的长度，需从洞口控制点检测导线最前端控制点，以检测导线的精度和可靠性。
洞内导线平差计算时，初次洞内导线测量的起算坐标和方位角应采用测量设计时确定的进洞联系边测量成果；导线引伸测量的起算坐标和方位角应采用经检测合格的前一期洞内导线测量成果；导线平差采用南方平差易2002版。
3 结 论
渝万客运专线五梁隧道洞内控制测量项目中，以进出口处既有CP Ⅰ、CP Ⅱ及加密点作为平面控制起算点，按照四等导线测量要求进行观测。该技术设计满足相关规范的各项要求。洞内、外平面、高程控制点应妥善保护，隧道竣工后应进行联测。 参考文献
[1] 苏 涛. 长大隧道控制测量方案设计与贯通误差估计[J]. 测绘地理信息,2013,38(2):32-34.
[2] TB10601-2009.高速铁路工程测量规范[S]
[3] GB/T18314-2009.全球定位系统（GPS ）测量规范[S] [4] GB/T12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S] [5] 钟发牯. 彭武隧道施工控制测量方案设计[J]. 江西测绘,2012,(1):31-34.
[6] 王科锋, 黄国涛. 长大隧道洞内控制测量实施方案设计[J].能源技术与管理,2008,(5):78-80.
五梁隧道控制测量方案设计
作者：张大山
网络作者
摘 要：施工控制测量是隧道贯通的重要保障。以渝万客运专线五梁隧道为例，进行了洞内平面控制测量设计。施工过程表明，该技术设计科学合理，为工程施工提供了良好的保障。 关键字：客运专线，五梁隧道，控制测量，贯通误差 为了减少线路里程，尽可能保护生态环境和自然景观，在山区建设铁路项目时隧道必不可少，也是工程建设的重点和难点。控制测量是保证隧道顺利贯通、高标准完成的重要因素，高精度的控制测量可以减少施工浪费、避免不必要的返工，科学可行的技术设计方案可以为控制测量提供依据。在渝万客运专线五梁隧道项目中，前期已经进行了CP Ⅰ、CP Ⅱ及加密控制点测量工作，洞内高程控制测量采用徕卡电子水准仪DNA03按照二等水准测量的要求进行，有足够的检核措施。因此，本文重点探讨洞内平面控制测量方案。
1 工程概况及已有资料情况
1.1 工程概况
渝万客运专线是连接重庆渝北区和万州区的一条城际铁路，同时也是郑渝铁路的先期开工的一段。五梁隧道全长2220米，241+995-244+041.139为直线，244+041.139-244+215为曲线，隧道进口至DK243+900为3.0939‰上坡；DK243+450至隧道出口为20‰的上坡。五梁隧道属中—深切割的侵蚀，剥蚀丘陵地貌。地形起伏较大，段内地面绝对标高230—365米，隧道埋深96米，相对高差约135米。为方便施工，加快进度，进出口同时施工. 1.2 已有资料情况
平面资料情况：进口处CPI 控制点两个（CPI56-10、CPI56-11），加密控制点两个（6301、6302）；出口处CPI 控制点一个（CPI56-12），CP II 控制点一个（CP II190），加密控制点两个（6303、6304）。网型及点位分布见图1。
图1 渝万客运专线五梁隧道洞外平面控制网网形图
经过实地踏勘和验证，以上控制点的点位稳定，保存完好，精度可靠，可以作为渝万客运专线五梁隧道洞内控制测量的起算点。
2 洞内控制测量方案设计
2.1 坐标系统和高程基准
渝万客运专线五梁隧道工程的平面坐标系统的参考椭球为WGS-84椭球，椭球参数为：长半轴a=6378137.0，扁率f=298.257223563；高程系统为1985国家高程基准。 2.2 洞内平面控制测量方案 2.2.1 洞内平面控制测量的精度要求
为满足控制网达到四等边角网的精度，控制好隧道横向贯通误差，在角度和距离观测中，各观测点的观测测回数和各项限差满足表1、表2的规定。
表1水平角方向观测法的主要技术要求 仪器 测回测角中误半测回1测回中同一方向各等级 数 差 归零差 2c 较差 测回间较差 2″ 6 ≤2.5″ 8″ ≤13″ ≤9″
表2 水平距离测量的主要技术要求 测量测回一测回读往返测测距中等级 数
数较差 较差 误差 相对中误
四等
2
≤5mm
≤7mm
≤10mm
≤1/80000 2.2.2隧道洞内贯通限差及贯通误差估计
根据《高速铁路工程测量规范》，隧道贯通误差见表3，五梁隧道相向开挖长度小于4km ，洞内平面贯通中误差为40mm ，以两倍中误差为限差，则平面贯通限差为80mm 。
表3 隧道贯通中误差（mm)
测量部位
横向贯通中误差
高程贯通中误
相邻两开挖洞口间差（mm) 长度L ≤4km
洞外影响值（mm ） 30
18 洞内影响值（mm ） 40 17 洞外洞内总影响值（mm ）
50
25
五梁隧道洞内贯通误差估算，按照等边直伸导线估算。估算由测量误差引起的导线终点的点位横向误差，其估算公式为：
m
（1） 内
在公式（1）中，m 内为导线终点的点位横向误差，L 为导线长度，m β为导线的测角中误差。
本次测量使用的仪器为徕卡TS02，其标称精度为：测角精度：2″，测距精度1.5mm+2×10-6D 。由式(1)计算，导线点的点位横向误差为54.4mm ，使用该仪器在严格执行相关测量要求和技术规范的情况下，可以满足五梁隧道洞内贯通的精度要求。
2.2.3 洞内平面布网及控制测量方法
每隔200m 左右布设一对导线点，为了增加控制网的内部检核条件，增加可靠性，五梁隧道洞内导线布设方法为双导线形式。洞内双导线的布设结构见图2。
图2 洞内双导线布设示意图
利用较差双导线的方式，可以方便的形成闭合环，进行角度平差后，有利于及时发现粗差，评定测角精度，可以减小导线端点的横向误差。
五梁隧道洞内平面控制测量使用的主要仪器有徕卡TS02全站仪两台，测量机器人一台套。洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行；洞内测量前应先将仪器开箱放置20分钟左右，让仪器与洞内温度基本一致；目标应有足够的明亮度，受光均匀柔和、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标。
利用已测导线延伸测量前，首先进行精度检核，检测时，按原有导线最前端的相邻三点点位，进行同精度测角和测边检测，若较差在允许范围内，则可认为原导线点的精度及点位可靠；若超限，
需沿原导线依次倒退检测边角，直至合格为止。当隧道掘进到一定的长度，需从洞口控制点检测导线最前端控制点，以检测导线的精度和可靠性。
洞内导线平差计算时，初次洞内导线测量的起算坐标和方位角应采用测量设计时确定的进洞联系边测量成果；导线引伸测量的起算坐标和方位角应采用经检测合格的前一期洞内导线测量成果；导线平差采用南方平差易2002版。
3 结 论
渝万客运专线五梁隧道洞内控制测量项目中，以进出口处既有CP Ⅰ、CP Ⅱ及加密点作为平面控制起算点，按照四等导线测量要求进行观测。该技术设计满足相关规范的各项要求。洞内、外平面、高程控制点应妥善保护，隧道竣工后应进行联测。 参考文献
[1] 苏 涛. 长大隧道控制测量方案设计与贯通误差估计[J]. 测绘地理信息,2013,38(2):32-34.
[2] TB10601-2009.高速铁路工程测量规范[S]
[3] GB/T18314-2009.全球定位系统（GPS ）测量规范[S] [4] GB/T12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S] [5] 钟发牯. 彭武隧道施工控制测量方案设计[J]. 江西测绘,2012,(1):31-34.
[6] 王科锋, 黄国涛. 长大隧道洞内控制测量实施方案设计[J].能源技术与管理,2008,(5):78-80.