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新建沈阳至丹东铁路客运专线工程TJ-3标段太平山隧道贯通测量方案

通用设计 煤客网 2020-03-070
目  录
一、工程概况    3
二、编制依据    3
三、人员安排及拟投入的仪器设备、软件    3
四、隧道贯通方案内容及技术要求    4
(一)洞外控制测量    4
1、平面控制网技术要求    4
2、外业要求    6
3、洞外(GPS测量)横向贯通误差估算    6
(二)洞内控制测量    8
1、洞内导线布设要求    8
2、平面控制网技术要求    8
3、贯通中误差估算    8
(三) 高程控制测量    9
1、二等水准技术要求    9
2、洞外二等水准复测    10
3、洞外高程贯通误差估算    11
4、洞内高程控制网布设及要求    11
5、贯通中误差估算    12
(四)隧道贯通误差测量及调整    12
1、贯通误差的测量    12
(1)平面贯通误差测量    12
(2)高程贯通误差的测量    13
2、贯通误差的调整    13
(1)平面贯通误差的调整    13
(2)高程贯通误差的调整    13

一、工程概况
太平山隧道位于辽宁省凤城市境内穿越辽东低山区。隧道为单洞双线隧道,隧道最大埋深为213m。隧道进口里程为DK179+395,出口里程为DK181+435,隧道全长2040m。隧道进口至DK180+486.5436段位于半径为7000的右偏曲线上,DK180+486.5436至出口段位于直线上,隧道内线间距4.6m,隧道内纵坡为3‰的单面下坡。DK179+395~DK179+430 、DK181+255~DK181+435为Ⅴ级围岩,DK179+430~DK179+570、DK181+175~DK181+255为Ⅳ级围岩,DK179+570~DK180+730、DK180+840~DK181+175为Ⅱ级围岩,DK180+730~DK180+840为Ⅳ级围岩。
为确保线路平纵曲线线型顺畅,管段内不出现断差现象。本工区将完成CPI、CPII点的复测,并在CPI、CPII点的基础上布设加密点并进行测量,对隧道横向、高程贯通精度的要求测设相应等级独立的平面网和高程控制网,进行贯通测量。
二、编制依据
《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)
《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006)
《工程测量规范》(GB50026-2007)
《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(BT10054-97)
《中铁第三勘察设计院精密工程控制测量第一次复测报告》(2011)
三、人员安排及拟投入的仪器设备、软件
为了确保可靠的工作质量,投入了先进的测量仪器设备,所有的仪器在施测前均经过检校,符合规范的要求并且满足本项目的精度要求。
本次隧道贯通测量、CPI、CPII平面复测及洞外加密点平面测量采用天宝GPS静态测量。洞内控制点测量采用测角精度为1″的徕卡1201+全站仪进行导线控制测量。高程测量采用天宝DINI03电子水准仪。
本次隧道贯通测量拟参加测量技术人员包括测量工程师3人,测量技师9人,投入标称精度为5mm±1ppm 天宝SPS781双频接收机3套、5mm±1ppm 天宝R8III双频接收机3套,徕佧TC1201+全站仪1台,天宝DINI03电子水准仪1台,安置接收器采用三脚架和对中精度小于1mm的光学对中器。数据处理及平差拟投入笔记本电脑1台,投入车辆2台。基线处理采用TGO进行处理,网平差采用CosaGPS V5.20数据处理软件进行解算。
四、隧道贯通方案内容及技术要求
(一)洞外控制测量
1、平面控制网技术要求
CPI平面复测及洞外加密点平面测量采用GPS静态测量测量,CPI平面复测按二等GPS技术要求进行测量,洞外加密点平面测量按三等GPS技术要求进行测量。
现有铁三院于 2011年发布精密控制测量第一次复测成果
中央子午线124º35′00″、投影面大地高80m、高程异常15m
点号    北坐标X(m)    东坐标Y(m)    高程(m)
CPI8111    4473028.7570     487151.6515     60.0615
CPI8112    4472835.2389     487688.0711     43.3213
CPI8113    4470940.4255     487323.2101     80.1711
CPI8114    4470204.4424     487852.7949     58.3101
GPS平面控制网技术要求见下表:                       
表一、GPS测量的精度指标
控制网级别    基线边方向中误差    最弱边相对中误差
CPⅠ(二等)    ≤1.3″    ≤1/180000
CPⅡ(三等)    ≤1.7″    ≤1/100000

表二、各级GPS测量作业的基本技术要求
             测量等级
 项目    二等    三等
静态测量    卫星高度角(°)    ≥15    ≥15
    有效卫星总数    ≥4    ≥4
    接受机类型    双频    双频
    时段长度(min)    ≥90    ≥60
    观测时段数    ≥2    1~2
    数据采样间隔(S)    15~60    15~60
    PDOP或GDOP    ≤6    ≤8

表三、环闭合差及重复观测基线检验要求
检验项目    限差要求
    X分量闭合差    Y分量闭合差    Z分量闭合差    环闭合差
同步环                
独立环或
符合路线                
重复观测基线较差    
上面各式中    σ— 相应等级规定的精度,按网平均边长或基线边长由下式计算:

n — 闭合环边数                        本项目 : a=5mm,b=1ppm,n=3
2、外业要求
为保证外业数据采集的质量,现场测量调度采取多项技术措施并注意观察以下几个方面:
a、注意卫星观测精度是否与预报一致,如出入较大时应根据实际情况整调观测时间(增加观测时间),特别要注意卫星健康状况改变。
b、昼避免使用受限桩点,当不能避开时应意卫星预报和现场精度为依据选择精度高的时段进行观测。
c、合理选择桩位,以改善控制网的图像条件。
d、在迁站前应确认已经将采集的数据正确储存。
e、观测过程中应随时注意GDOP值必须满足表二、各级GPS测量作业的基本技术要求,否则应延长观测时间。观测人员要保证通信畅通及时。
f、所有参加人员在观测过程中及时按照“GPS静态野外记录表”填写。
3、洞外(GPS测量)横向贯通误差估算
控制测量前,应按下式估算测量设计的验前横向贯通中误差。

式中    mJ、mc——进、出口GPS控制点的Y坐标误差;
LJ、Lc——进、出口GPS控制点至贯通点的长度;
mαJ、mαc——进、出口GPS联系的方位中误差;
θ、φ——进、出口控制点至贯通点连线与贯通点线路切线的夹角。
控制测量后,应按下式估算控制测量的验后横向贯通中误差,验后贯通误差。

式中    σ△y、σ△y、σ△x△y——由进、出口推算至贯通点的x、y坐标差的方差和协方差;
σ△F——贯通面方位角。
洞外GPS测量误差包括GPS点的点位中误差和进洞定向基线边的方位角中误差。根据误差传播定律,GPS点的点位中误差和定向边的方位角中误差对进洞导线在贯通面的横向贯通误差影响为

式中:  m外——洞外导线测量引起的横向贯通中误差
          m0——GPS点位中误差引起的横贯通中误差
L——GPS进洞点至隧道贯通面的距离
mα0——GPS基线边方位角中误差
ρ——206265″
隧道进口进洞边宜选为CPI8111~CPI8112,该方位角中误差为±0.42″,相对点位精度为1/316000。隧道出口进洞边宜选为CPI8113~CPI8114,该方位角中误差为±0.41″,相对点位精度为1/301000。则洞外GPS控制测量对横向贯通误差的影响值为: 5mm≤30mm    
(二)洞内控制测量
1、洞内导线布设要求
导线边长应根据测量设计确定。
导线点布设在施工干扰小、稳定可靠、便于设站的地方,点间视线应旁离洞内设施0.2m以上。
2、平面控制网技术要求
洞内平面控制测量应采用导线控制测量方法。洞内控制导线应从测量设计确定的洞外联系边引入,洞内洞外平面控制网宜以便连接。
洞内导线测量精度应符合下表规定:
表四、洞内导线测量精度
测量等级    测角中误差(″)    边长相对中误差
隧道二等    ≤1.3    ≤1/100 000
3、贯通中误差估算
控制测量前,应按下式估算测量设计的验前横向贯通中误差。

式中:、

控制测量后,应按下式估算控制测量的验后横向贯通中误差,验后贯通误差。

式中    σ△y、σ△y、σ△x△y——由进、出口推算至贯通点的x、y坐标差的方差和协方差;
σ△F——贯通面方位角。
(三) 高程控制测量
  太平山隧道高程控制网由铁三院于 2011年发布《精密工程控制测量第一次复测》中的高程点复测后联测至隧道内。
1、二等水准技术要求
表五、二等水准测量的主要技术标准
等级
    每千米高差全中误差(mm)    路线长度(km)    水准仪
等级    水准尺    观 测 次 数    往返较差
或闭合差
(mm)
                    与已知点
联测    附合或环线    
二等    2    ≤400    DS1    因瓦    往返    往返    4
表六、二等水准观测主要技术要求
等级    水准尺
类型    水准仪
等级    视距
(m)    前后视距差(m)    测段的前后视距累积差(m)    视线高度(m)
                        
二等    因瓦    DS1    ≤50    ≤1.0    ≤3.0    下丝读数
≥0.3
        DS05    ≤60            
表七、二等水准测量精度要求
水准测量等级    每千米水准测量偶然中误差M△    每千米水准测量全中误差MW    限        差(mm)
            检测已测段
高差之差    往返测不符值    附合路线或
环线闭合差    左右路线
高差不符值
二等    ≤1.0    ≤2.0    6    4    4    ——
2、洞外二等水准复测
洞外二等水准复测按国家二等水准测量的技术要求进行施测,测量出相邻点之间的高差,与设计院提供的高差表进行比较以确认设计院所提供的高程控制点的精度是否满足相应的精度要求,点位是否稳定,成果是否可靠。对于在高差比较中发现超限,被怀疑有高程沉降的水准点与水准路段,补充进行一次二等水准的往返测量。确认本次测量结果的准确可靠,如还是超限,提交给设计院,一起寻找和分析原因。
本次测量采用Trimble DINI03精密水准仪及配套的铟瓦水准标尺,按《国家一、二等水准测量规范》二等水准测量要求作业。复测时,应做到如下几个方面的要求:
a、每天作业前按照仪器操作说明书进行i角检查与校正,保证 i角绝对值在作业过程中不超过15″,操作过程中密切注意仪器的工作状态。
b、避免在光线昏暗或阳光强烈的环境下作业,杜绝日出前和日落后进行作业。
c、为了保证水准尺的稳定性,选用5Kg尺垫,将尺垫安放在坚实的地方踩实以防止尺垫下沉;为防止尺的晃动,必须使用配套的尺撑,保证水准尺的上下两气泡居中,从而保证测量时数据的准确性。
d、测量时严格要求前后视距相等或者视距差控制在规范范围内,减少仪器i角对高差观测的影响。
e、水准路线必须严格按照规范执行,采用往返观测,并沿同一条路线 进行。每一测段均采用偶数站结束,由往测转为返测时,互换前后尺再 进行观测。
观测顺序如下  
往返测:奇数站为 后—前—前—后
        偶数站为 前—后—后—前
随时检查仪器内存状况,确保数据保存的完好性,原始记录手薄采用电子记录手薄。
f、每测段必须一次性进行观测,当天计算出测段的高差,与设计院提供高差进行比较,对怀疑有沉降的点及相关路段在次日进行补测复核,确认本次观测正确无误后,提交给设计院和施工单位,协助寻找和分析原因。
3、洞外高程贯通误差估算
   洞外高程控制测量按二等水准测量进行测量,从隧道一端的勘测高程点联测至另一端的勘测高程点。测量后对洞外高程贯通误差值就行估算
H洞外=H实-H设·
H实——两勘测点间实测高差;H实——两勘测点间设计高差
   由CPI8112测设置CPI8114实测高差为14.9868m,两点间设计高差为14.9888m,则洞外高程贯通误差估算值为2mm。
4、洞内高程控制网布设及要求
1)洞内高程控制点与洞内导线控制点共用桩。
2)洞内高程点每隔100m设立高程控制点
3)洞内高程水准测量采用往返观测,观测限差和精度评定符合规范要求。
表八、洞内高程测量精度要求
测量等级    两开挖洞口间高程路线长度(km)    每千米高差测量偶然中误差(mm)
五    <5    ≤7.5
4)洞内高程点必须定期复测,以满足施工要求,并且尽量避免或减少隧道高程贯通误差。
5、贯通中误差估算
洞外、洞内高程控制测量误差产生的高程贯通中误差应按下式计算:

式中  ——每千米水准测量偶然中误差(mm)
       L——洞外或洞内高程路线长度(km)
(四)隧道贯通误差测量及调整
隧道贯通误差规定
项目    横向贯通误差    
相向开挖长度(km)    L<4    4≤L<7    7≤L<10    10≤L<13    13≤L<16    16≤L<19    19≤L<20    高程贯通误差
洞外贯通中误差(mm)    30    40    45    55    65    75    80    18
洞内贯通中误差(mm)    40    50    65    80    105    135    160    17
洞内外综合贯通误差(mm)    50    65    80    100    125    160    180    25
贯通限差(mm)    100    130    160    200    250    320    360    50
1、贯通误差的测量
(1)平面贯通误差测量
在贯通面附近埋一固定桩,由两端导线分别测量该点坐标,其坐标较差分别投影至线路中线及其垂直方向上,既为纵向和横向贯通误差。同时测量该点的水平角,求得方向贯通误差。
(2)高程贯通误差的测量
水准路线由两端高程点分别测量至贯通面的固定桩上,所测得的高程差值既为实际的高程贯通误差。
2、贯通误差的调整
(1)平面贯通误差的调整
如贯通后出现横向贯通误差,并在规定的限差范围内,可按下述方法调整贯通误差:
1)将实测的贯通导线方位角闭合差进行简单平差,即将角度闭合差平均分配到整条导线的各导线角内。
2)按平差后的导线角,计算全段贯通导线的各导线点坐标,求出坐标闭合差。
3)根据全段贯通导线各边的边长按比例分配坐标闭合差,得到各导线点调整后的坐标值,并作为以后隧道施工放样的依据。
(2)高程贯通误差的调整
高程贯通误差在规定的贯通误差限差之内时,按下列方法调整:
1)由两端测得的贯通点高程,取两贯通高程的平均值作为调整后的贯通点高程。
2)按高程贯通误差的一半,分别在两端未衬砌段,以未衬砌段的线路长度按比例调整其范围内各水准点高程。
3)未衬砌地段高程放样应依据调整后的水准点高程进行

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