隧道施工控制網(wǎng)布設(shè).docVIP

1前 言隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車動(dòng)車輛通行的建筑物。為縮短距離和避免大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過(guò)的稱為水下隧道；為適應(yīng)鐵路通過(guò)大城市的需要而在城市地下穿越的稱為城市隧道，這三類隧道中修建最多的是山嶺隧道。中國(guó)于18871889年在臺(tái)灣省臺(tái)北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道，是中國(guó)的第一座鐵路隧道,長(zhǎng)261米。此后，又在京漢、中東、正太等鐵路修建了一些隧道。京張鐵路關(guān)溝段修建的4座隧道,是用中國(guó)自己技術(shù)力量修建的第一批鐵路隧道。隧道施工測(cè)量的主要任務(wù)是保證對(duì)向開挖的隧道能按照規(guī)定的精度貫通并使各建筑物按照設(shè)計(jì)的位置修建；放樣過(guò)程中儀器所標(biāo)出的方向距離都是依據(jù)控制網(wǎng)和圖紙上設(shè)計(jì)的建筑物計(jì)算出來(lái)的，因而在施工放樣之前需建立具有必要精度的施工控制網(wǎng)。2隧道概述2.1簡(jiǎn)介隧道隧道是指修建在地層中的地下工程建筑物。它被廣泛用于公路、鐵路、礦山、水利、市政和國(guó)防等方面。在高等公路建設(shè)中，為了滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，克服地形和高程上的障礙，改善公路的平面線形、提高車速、減少對(duì)植被的破壞、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免山區(qū)公路的各種病害(如落石、坍方、雪崩、泥石流等)，常常需修建隧道。修建隧道既能保證線路平順，行車安全，提高舒適性和節(jié)省運(yùn)費(fèi)，又能增加隱蔽性，提高防護(hù)能力和不受氣候影響。2.2隧道分類鐵路隧道：500m以下為短隧道，5003000m中隧道，300010000m長(zhǎng)隧道，10000m 特長(zhǎng)隧道公路隧道：500m以下為短隧道，5001000m為中隧道，10003000m為長(zhǎng)隧道，3000m以上為特長(zhǎng)隧道3介紹施工控制網(wǎng)3.1施工控制網(wǎng)的特點(diǎn)工程施工中的測(cè)量工作與其他的一般測(cè)量工作不同，它要求與施工進(jìn)度配合及時(shí)，滿足施工的需要。我們?cè)械臏y(cè)圖控制網(wǎng)在布點(diǎn)和施測(cè)精度方面主要考慮滿足測(cè)繪大比例尺地形圖的需要，不可能考慮將來(lái)建筑物的分布及施工放樣對(duì)點(diǎn)位的布設(shè)要求。因此，在施工期間，這些測(cè)量控制點(diǎn)大部分會(huì)遭受破壞，即使被保留下來(lái)的，也往往不能通視，無(wú)法滿足施工測(cè)量的需要。而施工控制網(wǎng)是為工程建筑物的施工放樣提供控制，其點(diǎn)位，密度以及精度取決于建筑物的性質(zhì)。施工控制網(wǎng)與國(guó)家或城市控制網(wǎng)相比較，其最大的不同是：在精度上并不遵循“由高級(jí)到低級(jí)”的原則。施工控制網(wǎng)具有控制范圍小，控制點(diǎn)的密度大，精度要求高，使用頻繁，受施工干擾大等特點(diǎn)。（一）控制范圍小，控制點(diǎn)密度大在勘測(cè)階段，建筑物的位置還沒有最后確定下來(lái)，通過(guò)勘測(cè)進(jìn)行幾個(gè)方案的比較，最后選出一個(gè)最佳方案。因此，勘測(cè)時(shí)測(cè)量的范圍較大，往往是工程建筑物實(shí)際范圍的幾倍到十幾倍。而在施工階段，工程建筑物的位置已經(jīng)確定，施工控制網(wǎng)的服務(wù)對(duì)象非常明確。所以，施工控制網(wǎng)的范圍比測(cè)圖控制網(wǎng)的范圍小得多。（二）精度要求高施工控制網(wǎng)主要用于放樣建筑物的軸線，有時(shí)也用于放樣建筑物的輪廓點(diǎn)，這些軸線和輪廓點(diǎn)都有一定的精度要求。施工控制網(wǎng)的精度遠(yuǎn)高于廁圖控制網(wǎng)的精度。這樣高精度的控制網(wǎng)，要求圖形堅(jiān)強(qiáng)，有足夠的多余觀測(cè)，在電磁波測(cè)距儀和電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的條件下，邊角網(wǎng)是建立施工控制網(wǎng)的一種好方案。（三）使用頻繁施工測(cè)量貫穿于施工過(guò)程的始終，工程建筑物往往在不同高度上具有不同的形狀和尺寸。施工中需要隨時(shí)進(jìn)行放樣或檢查其位置，在一個(gè)控制點(diǎn)上往往需要放樣幾十次甚至上百次。例如在橋梁建設(shè)中，隨著橋梁墩臺(tái)澆筑的升高，在施工的不同過(guò)程和不同高度上，需要在控制點(diǎn)上進(jìn)行多次放樣?？梢姡┕た刂泣c(diǎn)較測(cè)圖控制點(diǎn)使用頻繁。這就要求施工控制點(diǎn)穩(wěn)定可靠，使用方便，在整個(gè)施工期間避免施工干擾和破壞，必要時(shí)可在控制點(diǎn)上設(shè)立觀測(cè)墩，并設(shè)置固定的定向標(biāo)志。（四）受施工干擾大在施工場(chǎng)地上，施工人員來(lái)來(lái)往往，各種施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛（如吊車，汽車等）川流不息，施工臨時(shí)建筑物很多，這就給施工測(cè)量帶來(lái)很多困難，經(jīng)常造成視線不通視。特別是現(xiàn)代化施工，常常采用交叉作業(yè)方法，工地上各種建筑物的高度相差和懸殊，這都將影響控制點(diǎn)的通視。因此，不僅要求控制點(diǎn)要分布合理，而且要求控制點(diǎn)要有足夠的密度，以便在施工放樣中有充分選擇控制點(diǎn)的余地。3.2施工控制網(wǎng)分類施工控制網(wǎng)分為高程和平面控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)采用水準(zhǔn)網(wǎng)，為用各種等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)定施工場(chǎng)地上的一系列水準(zhǔn)點(diǎn)和其他高程控制點(diǎn)的高程，其密度要求安防一站水準(zhǔn)儀即能測(cè)設(shè)所需要放樣點(diǎn)的高程。平面控制網(wǎng)可以布設(shè)成三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、GPS控制網(wǎng)，建筑方格網(wǎng)等式。 三角網(wǎng) 對(duì)于地勢(shì)起伏較大，通視條件較好的施工場(chǎng)地，可采用三角 導(dǎo)線網(wǎng) 對(duì)于地勢(shì)平坦，通視又比較困難的施工場(chǎng)地，可采用導(dǎo)線網(wǎng)。 GPS網(wǎng) 無(wú)需通視，所以布網(wǎng)限制條件較少，網(wǎng)形精度較高。 建筑方格網(wǎng) 對(duì)于建筑物多為矩形且布置比較規(guī)則和密集的施工場(chǎng)地，可采用建筑方格網(wǎng)。 平面控制網(wǎng)的布置形式隨工程建筑物的種類而有所不同，例如大型橋梁施工控制網(wǎng)、隧道施工控制網(wǎng)、水利樞紐中的大壩施工控制網(wǎng)、大型工廠企業(yè)施工控制網(wǎng)等。3.3施工控制網(wǎng)布設(shè)原則1分級(jí)布設(shè)，逐級(jí)控制；2 應(yīng)有足夠的精度；3 應(yīng)有足夠的密度；4 應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)格；3.4施工控制網(wǎng)的精度施工測(cè)量的主要任務(wù)是放樣，而放樣的依據(jù)是施工控制網(wǎng)，所以施工控制網(wǎng)精度的確定，應(yīng)從保證放樣的精度要求來(lái)考慮。而由于各種網(wǎng)形的測(cè)量?jī)x器誤差，布網(wǎng)方式等存在差異，所以實(shí)際誤差要求也不盡相同。如下面表格分別介紹了三角網(wǎng)，導(dǎo)線網(wǎng)，和建筑方格網(wǎng)的主要技術(shù)要求。 1三角網(wǎng)表 1 三角網(wǎng)的主要技術(shù)要求 等級(jí)平均邊長(zhǎng)/km測(cè)角中誤差/起算邊相對(duì)中誤差最弱邊相對(duì)中誤差二等91.01/3000001/120000三等51.81/200000(首級(jí))1/120000(加密)1/80000四等22.51/120000(首級(jí))1/80000(加密)1/45000一級(jí)小三角二級(jí)小三角10.55101/400001/200001/200001/100002導(dǎo)線網(wǎng)表 2 導(dǎo)線網(wǎng)的主要技術(shù)要求等級(jí)附合導(dǎo)線長(zhǎng)度/km平均邊長(zhǎng)/km每邊測(cè)距中誤差/mm測(cè)角中誤差/導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差方位角閉合差測(cè)回?cái)?shù)DJ1DJ2DJ6三等302.0131.81/550003.6610四等201.0132.51/35000546一級(jí)100.5175.01/150001024二級(jí)60.3308.01/100001613三級(jí)20.01/200030123 GPS網(wǎng)表3 GPS網(wǎng)的技術(shù)要求 級(jí)別項(xiàng)目 AAABCDE衛(wèi)星截止高度角（）101015151515444444有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)20209644觀測(cè)時(shí)段數(shù)106421.61.6時(shí)段長(zhǎng)度min靜態(tài)720540240604540快速靜態(tài)雙頻+P(Y)1052雙頻全波151010單頻或雙頻半波302015采樣間隔s靜態(tài)303030103010301030快速靜態(tài)515515515時(shí)段中任意衛(wèi)星有效觀測(cè)時(shí)間min靜態(tài)151515151515快速靜態(tài)雙頻+P(Y)111雙頻全波333單頻或雙頻半波5554建筑方格網(wǎng)表4 建筑方格網(wǎng)的主要技術(shù)要求等級(jí)邊長(zhǎng)（m）測(cè)量中誤差（）邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差級(jí)10030051/30000級(jí)10030061/200004隧道施工控制網(wǎng)的布設(shè)4.1隧道工程施工的特點(diǎn)隧道工程施工，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其特點(diǎn)是除洞口和洞門是在露天施工外，其余各項(xiàng)工程都在地下進(jìn)行施工作業(yè)。由于它空間有限，工作面狹小，光線暗，勞動(dòng)條件差，施工難度較大。而長(zhǎng)隧道的施工需要通過(guò)豎向或側(cè)向的通道（豎井、斜井、平峒）增加工作面，加快施工進(jìn)度。很多工作面同時(shí)施工時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)保證隧道最后正確貫通。4.2隧道施工測(cè)量的主要任務(wù)隧道施工測(cè)量的主要任務(wù)是保證對(duì)向開挖的隧道能按照規(guī)定的精度貫通并使各建筑物按照設(shè)計(jì)的位置修建;放樣過(guò)程中儀器所標(biāo)出的方向距離都是依據(jù)控制網(wǎng)和圖紙上設(shè)計(jì)的建筑物計(jì)算出來(lái)的.因而在施工放樣之前需建立具有必要精度的施工控制網(wǎng).4.3隧道地面控制網(wǎng)的布設(shè)隧道施工控制網(wǎng)的地面部分用以確定洞口點(diǎn)，豎井的近井點(diǎn)和方向照準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)位置，作為洞內(nèi)控制網(wǎng)的真實(shí)數(shù)據(jù)。網(wǎng)的圖形向隧道軸線方向延伸，布網(wǎng)形式常采用以下幾種形式：1狹長(zhǎng)的三角網(wǎng)2邊角混合網(wǎng)或環(huán)形導(dǎo)線網(wǎng)3 GPS控制網(wǎng)等但由于當(dāng)今，鐵路、公路都在高速發(fā)展，而且線路長(zhǎng)和直是其特點(diǎn)，因此大量建筑長(zhǎng)隧道也在所難免，傳統(tǒng)的隧道控制測(cè)量方法費(fèi)事和速度慢，而用于需要大量進(jìn)行洞口區(qū)域連測(cè)的隧道測(cè)量卻可以縮短工期獲得很高的效益，同時(shí)能夠保證隧道貫通的精度和建筑物的精度。例如在我國(guó)晉南的云臺(tái)山隧道，全長(zhǎng)8.1公里，施測(cè)了GPS控制網(wǎng),同地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)比較,較差小于10mm:又如奧地利在一條6公里長(zhǎng)的公路隧道上,為了與地面測(cè)量比較,又用了GPS重測(cè)了ROPPEN隧道網(wǎng),結(jié)果與地面網(wǎng)比較坐標(biāo)互差為16mm:此外,日本山梨大隧道35公里,英吉利海峽大隧道,也都施測(cè)了GPS控制網(wǎng).因此現(xiàn)在一般都采用GPS控制網(wǎng)。4.4隧道洞內(nèi)控制網(wǎng)的布設(shè)隧道洞內(nèi)狹長(zhǎng)形狀的空間使洞內(nèi)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)沒有選擇的余地，只能采用支導(dǎo)線的形式。為了進(jìn)行檢核,一般布設(shè)兩個(gè)等級(jí)的導(dǎo)線。在掘進(jìn)的同時(shí)首先布設(shè)施工導(dǎo)線,為掘進(jìn)指明方向,為其他施工提供依據(jù)；當(dāng)隧道掘進(jìn)至12km時(shí)，布設(shè)邊長(zhǎng)較長(zhǎng)的,具有較高精度的主導(dǎo)線，用于檢核及修正施工導(dǎo)線。隧道在曲線部分時(shí),可以跳站觀測(cè)，構(gòu)成跳點(diǎn),最后在新點(diǎn)處交會(huì),它不但能使測(cè)量數(shù)據(jù)有足夠的可靠性,還可以提高導(dǎo)線的精度。5 隧道GPS控制網(wǎng)5.1 GPS定位作業(yè)模式GPS定位作業(yè)模式可按照基準(zhǔn)點(diǎn)的不同分為絕對(duì)定位模式和相對(duì)定位模式。絕對(duì)定位是相對(duì)于GPS坐標(biāo)系統(tǒng)（如WGS-84系）而言的，其觀測(cè)值結(jié)果為三維坐標(biāo)X,Y,Z；而相對(duì)定位是測(cè)站相對(duì)于某一點(diǎn)的定位，其觀測(cè)值結(jié)果為GPS坐標(biāo)系下的基線向量（三維坐標(biāo)差）；又可根據(jù)定位觀測(cè)過(guò)程中天線所處狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)或靜止）劃分為動(dòng)態(tài)定位或靜態(tài)定位。動(dòng)態(tài)定位時(shí)觀測(cè)天線處于運(yùn)動(dòng)中，定位結(jié)果實(shí)時(shí)計(jì)算輸出或顯示，但定位精度較靜態(tài)低；靜態(tài)定位在觀測(cè)過(guò)程中，GPS接收機(jī)天線位置是不動(dòng)的，其觀測(cè)數(shù)據(jù)離線后處理，后獲取定位結(jié)果。5.2 GPS測(cè)量特點(diǎn)1 GPS測(cè)量定位是借助于后方距離空間交會(huì)原理定位。進(jìn)行精密控制測(cè)量至少需要使用3臺(tái)或以上GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)4顆或以上衛(wèi)星，通過(guò)實(shí)時(shí)或后處理觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取定位結(jié)果。2 具有實(shí)時(shí)絕對(duì)定位和實(shí)時(shí)相對(duì)定位特點(diǎn)。用于隧道控制因?yàn)槠湎鄬?duì)精度高和可靠性高的要求，故予采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位方法實(shí)施。3 控制點(diǎn)間無(wú)需通視。可直接把隧道兩洞口投點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，從而大大減少地面控制點(diǎn)的數(shù)量。4 GPS定位相對(duì)精度高，尤其采用較長(zhǎng)長(zhǎng)度（1000m）測(cè)量基線邊構(gòu)成的控制網(wǎng)。5 全天候作業(yè)。自動(dòng)化程度高，作業(yè)簡(jiǎn)便。速度快。6 控制網(wǎng)的圖形結(jié)果簡(jiǎn)單，相應(yīng)地觀測(cè)工作量較常規(guī)測(cè)量手段大為減少。7 因5、6特點(diǎn)，可大幅度縮短測(cè)量生產(chǎn)工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。5.3 GPS網(wǎng)形分類GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)主要取決于用戶的要求、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、人力和儀器等條件。根據(jù)用途的不同，GPS網(wǎng)的圖形可設(shè)計(jì)為點(diǎn)連式，邊連式、網(wǎng)連式和邊點(diǎn)混連四種。1點(diǎn)連式 點(diǎn)連式是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個(gè)公共點(diǎn)的連接。這種方式布點(diǎn)所構(gòu)成的圖形幾何強(qiáng)度很弱，沒有或極少有非同步圖形閉合條件，一般不單獨(dú)使用，多是和邊連式一起使用。2邊連式邊連式是指同步圖形之間由一條公共基線連接。這種布網(wǎng)方案，網(wǎng)的幾何強(qiáng)度較高有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件。在相同的儀器臺(tái)數(shù)條件下，觀測(cè)時(shí)段數(shù)將比點(diǎn)連式大大增加。這種布網(wǎng)方式在網(wǎng)點(diǎn)數(shù)較少，對(duì)于精度要求較高的情況下，如水庫(kù)施工測(cè)量，高等級(jí)的城區(qū)控制網(wǎng)測(cè)量等，都可以采用這種布網(wǎng)方式。3網(wǎng)連式網(wǎng)連式是指相鄰?fù)綀D形之間有兩個(gè)以上的公共點(diǎn)相連接，這種方法需要4臺(tái)以上的接收機(jī)。這種布圖方法的幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)相當(dāng)高，但花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間較多，一般僅用于高精度的控制測(cè)量，在一般的測(cè)量工作中不建議采用。4邊點(diǎn)混連式邊點(diǎn)混連是指把點(diǎn)連式和邊連式有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，組成GPS網(wǎng)，既能保證網(wǎng)的幾何強(qiáng)度，提高網(wǎng)的可靠指標(biāo)，又能減少外業(yè)工作量，降低成本，是一種較為理想的布網(wǎng)方法。5.4 GPS的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)GPS測(cè)量的直接觀測(cè)量不是測(cè)點(diǎn)間的邊長(zhǎng)和角度，且其直接觀測(cè)成果是屬于WGS-84系下的，施工實(shí)用的坐標(biāo)系統(tǒng)一般為地方坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，因此，GPS網(wǎng)平差后需要把GPS網(wǎng)成果轉(zhuǎn)化為地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)成果。GPS網(wǎng)應(yīng)明確其所用位置基準(zhǔn)（起算點(diǎn)坐標(biāo)）、方位基準(zhǔn)（已知邊方位角）和尺度基準(zhǔn)（已知邊距離及統(tǒng)一的距離度量單位），且同測(cè)區(qū)實(shí)際相符。5.5隧道控制測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)可以是國(guó)家高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)（如北京54，西安80等）或任意經(jīng)度的中央子午線高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)，但一般仍較多采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。通常規(guī)測(cè)量網(wǎng)一樣為了施工方便，常以隧道主軸線進(jìn)口至出口方向?yàn)閄軸正向，隧道的某一線路中線里程為X坐標(biāo)系統(tǒng)起算值，右旋90確立Y坐標(biāo)軸，坐標(biāo)原點(diǎn)處。坐標(biāo)值可以為正常數(shù)，也可以為0。取隧道設(shè)計(jì)路面的平均高程為坐標(biāo)系統(tǒng)投影面。5.6 GPS控制網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)隧道測(cè)量最終的要求是保證相向開挖的隧道正確貫通 ,因此，GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)也必須滿足這一要求。5.6.1坑口控制點(diǎn)的精度按隧道規(guī)范規(guī)定:當(dāng)隧道長(zhǎng) L 4 km,其橫向貫通誤差的限差應(yīng) 10 cm,即中誤差 m 5 cm;當(dāng)隧道長(zhǎng) 48 km 時(shí),其橫向限差應(yīng) 15 cm, m 7. 5 cm;當(dāng) L 8 km 時(shí),限差還可放寬一些。顯然,貫通誤差是由洞外控制測(cè)量誤差與洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量誤差所引起。因此,其橫向貫通中誤差 m的計(jì)算式為 （1）（1）式中: 為洞內(nèi)導(dǎo)線的測(cè)量誤差, 為坑口控制點(diǎn)誤差。技術(shù)參數(shù)如表5表5 技術(shù)參數(shù)邊長(zhǎng)/km衛(wèi)星高度角/()GDOP觀測(cè)時(shí)段數(shù)時(shí)段長(zhǎng)度/min采樣間隔/s有效衛(wèi)星數(shù)1115158822120601515555.6.2 GPS控制網(wǎng)的精度無(wú)論GPS網(wǎng)取什么形狀，最終都應(yīng)達(dá)到隧道貫通對(duì)坑口控制點(diǎn)的精度要求，為此目的，可將坑口控制點(diǎn)的坐標(biāo)精度m2，用GPS的觀測(cè)精度用m0表示之：式中，m0GPS接收機(jī)的測(cè)量誤差，由儀器的性能所決定；Q設(shè)計(jì)的GPS網(wǎng)的圖形強(qiáng)度，由網(wǎng)的幾何形狀所決定，或由GPS網(wǎng)矢量的協(xié)方差矩陣求得。因此，m0用GPS接收機(jī)的標(biāo)稱精度表示，即為了實(shí)現(xiàn)隧道網(wǎng)的布設(shè)和精度設(shè)計(jì)，可以根據(jù)隧道總長(zhǎng)度和測(cè)區(qū)地形及各坑口的初步位置，以不同邊長(zhǎng)模擬幾種GPS測(cè)量網(wǎng)的方案，根據(jù)圖形和他的GPS矢量的協(xié)方差矩陣解求Q值，并求出坑口控制點(diǎn)的精度，選擇既滿足精度又具有高效率的網(wǎng)作為優(yōu)化方案。為保證觀測(cè)值成果精度及質(zhì)量可靠性，GPS工程網(wǎng)選點(diǎn)及布網(wǎng)需要遵循如下原則：當(dāng)利用城市已有控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查該點(diǎn)的穩(wěn)定性及完好性。 地面上的控制點(diǎn)應(yīng)選在利于保存、施測(cè)方便的地方。 控制點(diǎn)上應(yīng)視野開闊，并避開多路徑效應(yīng)的影響，在1015高度角以上不能有成片的障礙物。控制點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線和無(wú)線電發(fā)射裝置，其間距分別不小于50和200。 控制點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)牢固并應(yīng)繪制點(diǎn)之記。GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)滿足的要求 控制網(wǎng)由隧道各開挖口德控制點(diǎn)點(diǎn)群組成，每個(gè)開挖口至少應(yīng)布測(cè)4個(gè)控制點(diǎn)。GPS定位點(diǎn)之間，一般不要求通視，但不設(shè)同一洞口控制點(diǎn)時(shí)，考慮到用常規(guī)測(cè)量方法檢測(cè)，加密或恢復(fù)的需要，應(yīng)當(dāng)通視。 基線最長(zhǎng)不宜超過(guò)30km，最短不宜短于300m。 每個(gè)控制點(diǎn)有3個(gè)或3個(gè)以上的邊與其連接，極個(gè)別的點(diǎn)才允許由兩個(gè)邊連接。 點(diǎn)位上空視野開闊，保證至少能接受到4顆衛(wèi)星的信號(hào)。測(cè)站附近不應(yīng)有對(duì)電磁波有強(qiáng)烈吸收或反射影響的金屬及其它物體。各開挖口德控制點(diǎn)及洞口投點(diǎn)高差不宜過(guò)大，盡量減小垂涎偏差的影響。 GPS控制網(wǎng)內(nèi)應(yīng)重合個(gè)原有城市二等控制點(diǎn)或在城市里的國(guó)家一、二等控制點(diǎn)。除地GPS控制網(wǎng)內(nèi)短邊未知點(diǎn)構(gòu)網(wǎng)觀測(cè)外，還應(yīng)包括重合點(diǎn)在內(nèi)，對(duì)控制網(wǎng)內(nèi)構(gòu)成長(zhǎng)邊圖形觀測(cè)，這種長(zhǎng)邊圖形，宜為重疊的大地四邊形或中點(diǎn)多形。 GPS控制網(wǎng)必須由非同步獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線（按長(zhǎng)邊和短邊分別連接），每個(gè)閉合環(huán)或附合路線中的邊數(shù)應(yīng)符合本規(guī)范表6規(guī)定。表6 PS控制測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求項(xiàng)目要求接收機(jī)類型雙頻或單頻觀測(cè)量載波相位接收機(jī)標(biāo)稱精度（10mm+210-6 *D）衛(wèi)星高度角（）15有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)4觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度（min）短邊60，長(zhǎng)邊90數(shù)據(jù)采樣間隔（s）1060點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子（PDOP）6重復(fù)設(shè)站數(shù)2閉合環(huán)或附合路線中的邊數(shù)（條）6同步觀測(cè)接收機(jī)臺(tái)數(shù)36 隧道導(dǎo)線控制網(wǎng)導(dǎo)線測(cè)量布設(shè)簡(jiǎn)單，每點(diǎn)僅需與前后兩點(diǎn)通視，選點(diǎn)方便，特別是在隱蔽地區(qū)和建筑物多而通視困難的地區(qū)，應(yīng)用起來(lái)方便靈活。因此導(dǎo)線網(wǎng)是目前工測(cè)控制網(wǎng)較常用的一種布設(shè)形式，它包括單一導(dǎo)線和具有一個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線網(wǎng)。網(wǎng)中的觀測(cè)值是角度（或方向）和邊長(zhǎng)。獨(dú)立導(dǎo)線網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)是：一個(gè)起算點(diǎn)的坐標(biāo)和一個(gè)方向的方位角。但是，導(dǎo)線測(cè)量因其選點(diǎn)、觀測(cè)、記錄、錄入、平差等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)導(dǎo)線精度均有影響。所以在導(dǎo)線測(cè)量的準(zhǔn)備階段就要把精度控制放在首位，所以測(cè)量過(guò)程中工作量比較大，工期比較長(zhǎng)。在隧道洞內(nèi)狹長(zhǎng)形狀的空間使洞內(nèi)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)沒有選擇的余地，只能采用支導(dǎo)線的形式。為了檢核，一般布設(shè)兩個(gè)等級(jí)的導(dǎo)線。在掘進(jìn)的同時(shí)首先布設(shè)施工導(dǎo)線，為掘進(jìn)指明方向，為其他施工提供依據(jù)；當(dāng)隧道掘進(jìn)至大約12km時(shí)，布設(shè)邊長(zhǎng)較長(zhǎng)的，具有較高精度的主導(dǎo)線，用于檢核及修正施工導(dǎo)線。6.1選點(diǎn)注意事項(xiàng)（1）導(dǎo)線點(diǎn)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定的地方，以便于保存點(diǎn)的標(biāo)志和安置儀器。（2）導(dǎo)線點(diǎn)選在地勢(shì)較高，視野開闊的地方，以刞于進(jìn)行碎部測(cè)量或加密以及施工放樣。（3）導(dǎo)線各邊的長(zhǎng)度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定盡是接近平均邊長(zhǎng)，且不同導(dǎo)線各邊長(zhǎng)不應(yīng)相差過(guò)大。導(dǎo)線點(diǎn)的數(shù)量要足夠，以便控制整修測(cè)區(qū)。（4）相鄰導(dǎo)線間要通視。（5）所選的導(dǎo)線間必須滿足超越（或遠(yuǎn)離）障礙物1.3米以上。（6）路線平面控制點(diǎn)的位置應(yīng)沿路線布設(shè)，距路中心的位置大于50M且小于300M，同時(shí)應(yīng)便于測(cè)角、測(cè)距、及地形測(cè)量和定線放樣。（7）在橋梁和隧道處，應(yīng)考慮橋隧布設(shè)控制網(wǎng)的要求，在大型構(gòu)造物的兩側(cè)應(yīng)分別布設(shè)一對(duì)平面控制點(diǎn)。（8）充分利用舊有控制點(diǎn)。6.2導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1） 導(dǎo)線網(wǎng)用作測(cè)區(qū)的首級(jí)控制時(shí)，應(yīng)布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，且宜聯(lián)測(cè)2 個(gè)已知方向。（2） 加密網(wǎng)可采用單一附合導(dǎo)線或結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng)形式。（3） 結(jié)點(diǎn)間或結(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)間的導(dǎo)線段宜布設(shè)成直伸形狀，相鄰邊長(zhǎng)不宜相差過(guò)大，網(wǎng)內(nèi)不同環(huán)節(jié)上的點(diǎn)也不宜相距過(guò)近。7 GPS控制網(wǎng)與常規(guī)導(dǎo)線網(wǎng)比較7.1簡(jiǎn)介長(zhǎng)梁山隧道及控制網(wǎng)布設(shè)本文通過(guò)長(zhǎng)梁山隧道來(lái)比較GPS控制網(wǎng)和常規(guī)導(dǎo)線網(wǎng)在隧道控制中的應(yīng)用。長(zhǎng)梁山隧道是一長(zhǎng)約13km的直線隧道位于山西省朔黃鐵路線上，是目前我國(guó)較長(zhǎng)的鐵路隧道之一 ，在隧道進(jìn)出口間布設(shè)有四個(gè)斜井，以提高施工進(jìn)度和質(zhì)量.在定測(cè)的基礎(chǔ)上于實(shí)地標(biāo)定進(jìn)出口及各斜井進(jìn)洞控制點(diǎn)位,然后布設(shè)隧道洞外控制網(wǎng)。在滿足工程需要的前提下為開展GPS與常規(guī)測(cè)量的比較研究，長(zhǎng)梁山隧道洞外平面控制采用了GPS和常規(guī)精密導(dǎo)線網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行。常規(guī)導(dǎo)線首先布設(shè)了二條并行主導(dǎo)線，角度按二等導(dǎo)線的精度觀測(cè)12測(cè)回，測(cè)角中誤差為1，由于要顧及到斜井插網(wǎng)觀測(cè)的方便并受地形的限制，導(dǎo)線邊長(zhǎng)較短，平均邊長(zhǎng)在1km左右，邊長(zhǎng)觀測(cè)的精度為3mm+2ppm，主導(dǎo)線共有28個(gè)點(diǎn)。斜井各控制點(diǎn)均連到主導(dǎo)線上，構(gòu)成插網(wǎng)，插網(wǎng)邊長(zhǎng)比主導(dǎo)線短，角度觀測(cè)9個(gè)測(cè)回，測(cè)角中誤差為1.5，邊長(zhǎng)精度為3mm+2ppm，除利用主導(dǎo)線個(gè)別點(diǎn)外，斜井控制點(diǎn)另外有10個(gè)，整個(gè)導(dǎo)線網(wǎng)共有38個(gè)點(diǎn)，如圖1所示。圖1 導(dǎo)線網(wǎng)略圖GPS測(cè)量由于無(wú)需通視，因此只需布設(shè)個(gè)洞口直接服務(wù)于進(jìn)洞測(cè)量的點(diǎn)位，每個(gè)洞口有三到四個(gè)點(diǎn)，形成了由23個(gè)點(diǎn)組成的隧道GPS網(wǎng)，如圖2所示。圖2 GPS網(wǎng)點(diǎn)位分布圖GPS網(wǎng)中各洞口點(diǎn)間的相互基線均有相互獨(dú)立的觀測(cè)值，相鄰洞口的獨(dú)立基線不少于4條，進(jìn)口與出口也進(jìn)行了直接聯(lián)測(cè)，以分析GPS在長(zhǎng)隧道控制測(cè)量中的應(yīng)用能力。觀測(cè)時(shí)采用4臺(tái)Leica 200GPS接收機(jī)，選擇良好的觀測(cè)窗口，對(duì)于相鄰洞口及同一洞口內(nèi)的基線觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，每時(shí)段1.5小時(shí)，對(duì)于進(jìn)出口見得長(zhǎng)基線，觀測(cè)兩個(gè)時(shí)段，每時(shí)段2小時(shí)。7.2導(dǎo)線網(wǎng)及GPS網(wǎng)外業(yè)成果的檢核以進(jìn)出口地平均高程為投影面，進(jìn)口位于中線的控制點(diǎn)1為坐標(biāo)原點(diǎn)，進(jìn)口1到出口26主軸線方向?yàn)閤軸正向，順時(shí)針轉(zhuǎn)90為y軸正向建立隧道施工工程坐標(biāo)系，投影面的大地高程為1407m，不同高度的邊長(zhǎng)加入高程改正后改化到橢球面，以過(guò)原點(diǎn)的子午線為中央子午線。方向觀測(cè)值直接做為高斯面上的方向。導(dǎo)線網(wǎng)構(gòu)成15個(gè)獨(dú)立閉合環(huán)，其相對(duì)閉合差最低達(dá)到20萬(wàn)分之一，可見其精度較高。GPS網(wǎng)選用相互獨(dú)立的基線構(gòu)成36個(gè)獨(dú)立閉合環(huán)，由不同洞口點(diǎn)構(gòu)成的閉合環(huán)其環(huán)的長(zhǎng)度相對(duì)于由相同洞口點(diǎn)組成的環(huán)的長(zhǎng)度要長(zhǎng)，此類閉合環(huán)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表7由各洞口內(nèi)部點(diǎn)間構(gòu)成的閉合環(huán)統(tǒng)計(jì)如表8從兩類閉合環(huán)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出GPS網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)結(jié)果是可靠的。表7 不同洞口點(diǎn)構(gòu)成閉合環(huán)結(jié)果統(tǒng)計(jì)相對(duì)閉合差01ppm12ppm23ppm3ppm閉合環(huán)個(gè)數(shù)31270 表8 內(nèi)部點(diǎn)構(gòu)成閉合環(huán)統(tǒng)計(jì)結(jié)果閉合差01cm11.5cm1.5cm環(huán)個(gè)數(shù)8507.3導(dǎo)線網(wǎng)與GPS網(wǎng)觀測(cè)成果的比較分析7.3.1進(jìn)洞方位值的比較進(jìn)洞方位值直接影響到貫通的精度，表九是上述兩種方法的進(jìn)洞方位值之差值。從表9見：兩者的差值較小，若按直線隧道對(duì)進(jìn)洞方位精度的要求，將兩者之差取22為極限誤差，則所有的方位差值均能滿足鐵路測(cè)量規(guī)則的要求。7.3.2 橫向貫通誤差比較設(shè)進(jìn)出口間無(wú)中間開挖面，直接貫通，貫通面位于中間，利用文獻(xiàn)（1）中的模型可以計(jì)算兩種方法以不同的進(jìn)洞方向觀測(cè)其貫通誤差見表10表9 GPS與導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)洞方位角之差值井口進(jìn)洞方位邊差值（）進(jìn)口1213127+2.7+1.3+2.01號(hào)井101102101103-0.7+0.13號(hào)井301302301303+1.1+0.94號(hào)井4014024011440116+1.8-0.1+1.05號(hào)井50150250121-1.3+0.4出口26282624-2.7-4.0表10 進(jìn)出口間長(zhǎng)隧道GPS與導(dǎo)線網(wǎng)的貫通精度定向邊貫通中誤差（cm）進(jìn)口出口GPS導(dǎo)線網(wǎng)12121313 127 1272624262826242628262426282.23.12.63.42.23.23.73.93.73.93.94.1若中間有斜井1、3、4、5，則把隧道分成5段，每段以不同的方位邊測(cè)量其貫通中誤差見表11表11 鄰開挖面GPS與導(dǎo)線網(wǎng)的貫通精度開挖面定向邊貫通中誤差開挖面定向邊貫通中誤差進(jìn)口1進(jìn)口2GPS導(dǎo)線進(jìn)口1進(jìn)口2GPS導(dǎo)線進(jìn)口1號(hào)井3.7km121213131271271011021011031011021011031011021011030.61.20.71.20.71.21.21.31.31.31.41.33號(hào)井4號(hào)井2.2km30130330130330130340140240114401160.6 0.630.60.80.80.81號(hào)井3號(hào)井3.0km1011021011021011031011033013023013033013023013030.70.80.80.91.21.01.10.94號(hào)井5號(hào)井1.7km401402401402401144011440116401165015025012150150250121501502501210.60.50.60.50.60.60.70.70.60.70.70.73號(hào)井4號(hào)井2.2km30130230130230130240140240114401180.50.50.