南顶隧道测量方案.docx
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南顶隧道测量方案
南顶隧道施工测量方案
一、工程概况
南顶隧道位于临汾荛都区境内，是新建中南铁路ZNTJ-7标段的重难点工程。
起讫里程为DK323+145～DK324+855，全长1710m。
隧道进口端DK323+145～DK323+248.66段约103.66m位于右偏曲线上,DK323+248.66～DK323+883.06段位于直线段,DK323+883.06～DK324+855段约972m位于左偏曲线上；单面下坡，坡度为10.9‰。
为保证该隧道在可控状态下施工并能按规定精度贯通，特编制本施工测量方案。
二、编制依据：
1.《时速200~250公里有咋轨道铁路工程测量指南》（铁建设函[2007]76号）；
2.《新建铁路工程测量规范》TB/T10101-99
3.《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）；
4.《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）。
5.ZNTJ-7标段实施性施工组织设计
三、人员组织及设备配备
（一）建立合同段项目测量队，由专职测量工程师负责全面管理和测量技术工作，配备有测量岗位证书的5名测量人员。
（二）控制测量和施工测量放线分别使用北极星9600A型GPS、LeicaTS02型全站仪和苏一光DSZ2型水准仪，设备均有鉴定合格证且在有效期内。
监控量测地段LeicaTS02型全站仪。
根据工程进展和实际工作需要可适时调配测量人员和测量设备，以满足施工需要。
四、施工控制测量方案
（一）洞外平面控制测量方案
根据《时速200~250公里有咋轨道铁路工程测量指南》（铁建设函[2007]76号）及《新建铁路工程测量规范》TB/T10101-99规定，此隧道必须进行等级控制测量。
考虑设计已在隧道进出口附近分别布置了两对E级GPS点：
I4043、I4044、I4045、I4046，且检测精度达到规范要求，故此只进行洞口点加密。
为满足贯通要求，结合现有测量设备情况，在进行了测量设计的基础上，确定此工程采用以GPS控制测量为主，全站仪检测为辅的控制测量方案。
1.隧道洞外控制测量等级及布网方法
GPS网测量等级：
根据设计交桩点等级及相关规范要求，此隧道按E级GPS测量要求施测。
测量方法：
以静态GPS相对定位方法进行观测。
布网形式：
边连式、网连接布网，形成覆盖全标段的整体GPS控制网，以便控制整个隧道工程。
2.测量设备及数据处理
测量设备：
南方公司产北极星9600A型GPS接收机四台套，仪器标称精度：
5mm+1ppm。
徕卡TS02型全站仪，仪器标称精度：
测角2秒，测距2mm+2ppm。
数据处理：
首先进行基线向量的质量检验
（1）同步环坐标分量及全长闭合差应满足：
（Wx，Wy，Wz）≤1/5·δ·n1/2
Ws=（Wx2+Wy2+Wz2）1/2≤1/5·δ·（3n）1/2
（2）复测基线较差应满足：
Δs≤2·21/2·δ
式中：
δ=（a2+（bs）2）1/2
a为相应等级的固定误差b为比例误差
s为环中基线的平均长度n为闭合差基线条数
对不符合上述限差的闭合环或基线，根据全网的具体情况分析，检查哪一条基线含有粗差，应及时剔除，必要时进行重测，以确保成果的整体质量。
在各项质量检查符合技术要求后，进行WGS-84坐标系中的三维无约束平差。
在无约束平差中，应对观测值先验中误差，单位权中误差，观测值改正数进行统计分析，确定异常观测值，并对其进行检查和分析，决定弃舍。
3.外业观测采用的技术指标：
有效卫星数≥4；
时段长度大于60min；
几何图形强度因子（PDOP）≦8；
卫星高度角≥15。
；
数据采集间隔15s。
4.洞外平面控制质量检查
为确保隧道的贯通精度，检查洞外平面GPS控制测量的质量，采用附合导线以资检核：
实测过程中，采用徕卡TS02全站仪进行观测，选择最有利的观测时间，水平角观测采用方向观测法六测回，奇测回观测左角，偶测回观测右角，左右角中数之和与360°较差小于4″，方向观测时各项限差满足《新建铁路工程测量规范》TB10101-99的标准要求。
距离采用对向观测两测回，在测量前后，测定温度和气压。
经过仪器加、乘常数和气象、倾斜改正化算成水平距高，最后归算到工程坐标系规定高程面上，使洞外和洞内的长度计算在同一高程面上进行，归算到工程坐标系高程面上的长度按下式计算：
L0=L[1+（H0-H）/R]
式中：
L—边长测量的最后水平距离（m）
H0---工程坐标系高程采用-50（m）
H---测边高程（m）
R---地球曲率半径（R=6371km）。
（二）高程控制测量方案
洞外高程按四等水准测量测量高程控制测量方案。
使用LeicaTS02型全站仪三角高程进行对向观测。
施测过程中，观测条件及作业程序严格按照规范要求执行。
外业测量资料经复核合格后，与设计院提供值进行比较，从I4044测至I4046高程误差为1.4mm，其线路长度为2KM，满足《时速200~250公里有咋轨道铁路工程测量指南》（铁建设函[2007]76号）精度要求。
五、施工测量放线
（一）工艺流程图
（二）作业方法及要求
1、放线前准备
（1）阅读设计图纸，校算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。
（2）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、绘制放样草图并由第二者独立校核。
（3）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。
（4）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。
2、隧道开挖测量放线：
（1）平面位置极坐标法放样：
⑴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。
如果后视点上有棱镜，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。
⑵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，记录员也应进行相应的对算以检核输入数据的正确性。
⑶在各待定测站点上架设棱镜，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。
⑷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。
⑸记录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。
⑹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。
⑺计算实测距离D与放样距离D°的差值：
ΔD=D-D°，指挥司镜员在视线上前进或后退ΔD。
⑻重复过程7，直到ΔD小于放样限差。
（非坚硬地面此时可以打桩）
⑼检查仪器的方位角值，棱镜汽泡严格居中（必要时架设三脚架），再测量一次，若ΔD小于限差要求，则可精确标定点位。
⑽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。
⑾重复6～10的过程，放样出该测站上的所有待放样点。
⑿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2～3个点位，其差值应不大于放样点的允许偏差。
⒀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；
⒁作业结束后，观测员检查记录计算资料并签字。
⒂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，以验证标注数据和所放样点位无误。
⒃填写测量放样报验申请表。
（2）高程放样
采用三角高程方法，并取盘左盘右平均值。
3、隧道衬砌及安装测量放线：
（1）平面位置极坐标法放样：
按2⑴——⒂顺序进行平面位置放样，但要求必须按盘左、盘右两次方向取平均定点位。
同时，应量取放样点与周围已形成的结构轮廓点、线之间的距离，以与理论值对照进行检核。
（2）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以不同人员再次观测，检查基准点测量记录计算数据及标注数据是否正确。
五、洞内控制测量方案
（一）控制测量设计
精度设计原则：
为确保安全，按单支导线确定洞内导线测量的精度，导线边长不宜小于300米。
本项目隧道预计边长曲线段、直线段均为300米。
则因测角和测距引起的Rx、dy计算如下表：
Rx、dy计算表（预计在DK324+000里程贯通）
点名
至贯通面垂直距离（m）
√ΣRx2
各点间相对距离（m）
√Σdy2
A1
1200
B1
1200
0
6
A2
900
B2
900
0
7
A3
600
B3
600
0
5
A4
300
B4
300
0
10
Σ
1710
15
采用常规测量方法，用全站仪测量，按距离相对精度1/40000万；测角精度2.5秒计算
则：
mx=mβ/ρ″*√ΣRx2=2.5/206265*6222=28.2mm
my=mL/L*√Σdy2=1/40000*15=0.4mm
m洞内=√（mx2+my2）=28.2mm<50mm
由计算可以看出：
洞内控制的关键是水平角观测，只要按设计边长布设导线点，则水平角按2.5秒（四个测回、两组观测结果）精度施测即可满足贯通要求。
（二）测量方法及注意事项
1.平面采用精密导线测量方法，宜采取闭合环的方式，每个导线环边数不大于6条。
角度方向观测法6测回，距离往返观测6测回取平均值，可采用简易平差方法进行计算。
2.高程采用三等水准往返测量，宜500米设置一对水准点。
3.洞内控制测量应在施工不影响时进行，并加强通风，保证照明充分，提高清晰度。
4.洞内联系测量应选在阴天，气温稳定，无大风情况下进行，并至少在不同时间段观测两次，两次较差在允许范围内时取平均值。
由洞口投点传递进洞的后视方向长度应大于300米。
5.在未组成闭合环时，导线每延伸一个点，必须检测前一个点的位置是否移动，确保各导线点稳定可靠。
6.施工过程中，在设计导线点间可建立施工导线，施工导线边长应大于100米，按一级导线要求施测。
待精密导线具备闭合条件且平差计算后再以此为准向前延伸测量。
六、洞内施工（碎部）测量
（一）作业要求：
1.隧道开挖掘进采用全站仪延伸的方法。
2.掘进用的临时点可用串线法标定，其延伸长度直线部分不应大于30米，曲线部分不应大于20米。
3.开挖前应在开挖断面标出设计断面尺寸线，开挖工作完成后应及时测量并绘出断面图。
4.供衬砌用的临时中线点，必须用全站仪测定，其间距可视放样需要适当加密，但不宜大于10米。
5.衬砌立模前应复核中线和高程，标出拱架顶、边墙底和起拱线高程。
立模后必须进行检查和校正，确保无误。
6.洞内水准路线应由洞口高程控制点向洞内布设，结合洞内施工情况，测点间距以200~500米为宜，并定期复核。
（二）断面测量：
1.隧道开挖尺寸（超欠挖）断面采用断面仪数据采集、断面软件处理，最后生成断面图及超欠挖数据表。
用于检查和指导施工。
2.隧道衬砌尺寸采用同样方法检查。
七、分项工程验收
1.平面和高程控制测量应符合相应等级的技术要求，起算数据和内业计算及校核应正确，各项计算结果满足精度要求。
2.施工放样时，利用的图纸资料应事先进行检查核对，施工竣工后，应满足工程质量验收标准。
八、贯通测量
1.贯通误差测定
隧道贯通后，应及时进行贯通测量。
贯通误差的测定应按下列要求进行：
（1）在通面附近定一临时点，由进出口两方向分别测量该点的坐标，所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上，得出实际的横向和纵向贯通误差，再置镜于该临时点测求方位角贯通误差。
（2）水准路线由两端向洞内引测，分别测至贯通面附近同一水准点或中线点上，所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。
2.贯通误差的调整
贯通误差调整应按以下方法进行：
（1）用折线法调整直线隧道中线；
（2）曲线隧道，根据实际贯通误差，由曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线；
（3）采取精密导线法测量时，贯通误差用坐标增量平差来调整；
（4）进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。
3.隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100米地段内（即调线地段）调整。
该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行放样。
4.技术总结
应按下列要求编写技术总结：
（1）基本情况；
（2）施测方法和实测精度以及精度计算方法；
（3）实际贯通误差及调整方法；
（4）测量过程中发生的重要问题及处理情况；
（5）使用和引进新技术的经验和体会。
九、竣工验收测量
1.隧道竣工后，应在直线地段每50米、曲线地段每20米及需要加测断面处，用全站仪测绘出以路线中线为准的隧道实际净空，标出拱顶高程、起拱线宽度、路面水平宽度。
2.洞内水准点每公里应埋设一个，并应在隧道边墙上画出标志。
3.竣工测量后，应提交净空断面测量资料。
十、质量保证措施
1．建立有专职测量人员组成的组织机构，制定适应项目工程实际的测量管理办法和工作制度，明确各级人员职责。
2.全站仪、水准仪应按《工程测量规范》和《新建铁路工程测量规范》有关规定进行周期检定，在进行控制测量前也应该按《测规》要求进行必要的检验和校正，以确保测量数据的准确性。
3.作业条件和操作程序必须严格按照《工程测量规范》和《新建铁路工程测量规范》执行。
做到点位稳定，成像清晰，减少旁折光的影响。
4.由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴天进行。
5.由于隧道横向贯通误差受测角影响大，因此在施测过程中应采用仪器、觇标多次对中、用双照准、双读数的方法，减弱对中误差、照准读数误差的影响，提高测角精度。
6.对外业实测成果，内业计算资料、现场放样资料必须进行复核，经复核无误的成果才能采用，确保资料的准确性。
7.由于诸多施工因素影响，在利用已测导线点、水准点引测前，必须先检测、判明已知点是否位移、沉降，以确保起算数据的准确。
8.施工测量中，坚持换手复测制度，减少人为误差（看错、读错、记错）的出现。
9.施测过程中，要加强防水排水、通风排烟和照明工作，便于正确对中和检查，使洞内作业环境清晰、成像稳定、以提高观测质量。
10.施测过程中，采用钨灯（新闻灯）照明，以消除照准目标的相位差，照明时半测回在觇标一侧照明，另半测回在觇标另一侧照明。
11.隧道的横向贯通误差随着测站数的增多而迅速增大，随隧道掘进深度的增加，尽可能将导线边拉长，以减小方位角传递误差。
12.各种桩位、基点的埋设应严格按《新建铁路工程测量规范》附录中的要求进行，并加强桩点的保护工作，避免破坏现象。
13．实行以微机软件计算为主，人工计算为辅（主要用于计算检核）的数据计算方法和放线数据微机自动录入全站仪的方法，避免因放样数据多而造成失误。
中铁十一局集团一分部
测量队
二O一一年五月八日
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