长大隧道控制测量方案

新建叙永至毕节铁路（川滇段）站前工程施工XZZQSG-2标

长大隧道控制测量方案（DK194+516.98～D2K230+910）

中铁十七局集团叙毕铁路（川滇段）二标项目经理部

二〇一六年十二月三十日

目录

一、工程概况 (1)

二、地形地貌 (2)

三、测量依据 (2)

四、测量仪器及人员 (2)

五、测量人员职责 (3)

六、隧道洞外控制测量 (4)

1．洞外控制点布设规定 (4)

2．洞外平面控制测量 (5)

3．洞外高程控制测量 (9)

4.洞外控制点的联测及精度要求 (11)

七、隧道洞内控制测量 (12)

1.洞内平面控制测量 (12)

2．导线网的测量 (13)

3．平差计算 (16)

4．洞内高程控制 (17)

5．贯通测量误差预计 (18)

6．洞外高程测量误差对洞内高程影响估算 (19)

7．隧道洞内布网施测注意事项 (20)

八、相关工作 (20)

九、测量技术保证措施 (20)

长大隧道控制测量方案

一、工程概况

我标段施工起讫里程：DK194+516.98～DK230+910，线路全长36.393km。隧道共计8座，其中大于4公里的长大隧道3座，分别为长岭隧道，7775m；下寨隧道4104m；斑竹林隧道全长12758m，我标段施工里程为D2K222+232～D2K230+910，施工长度8678m。

1.长岭隧道起迄里程为DK199+190～DK206+965，全长7775m，最大埋深375m，除出口DK206+869～DK206+965段为车站范围，设计为双线外，其余均为单线隧道。隧道为单面上坡，线路设计坡度为1

2.2 ‰、11.05‰、10.95‰、10.1‰和0‰。隧道洞身DK204+105.458～DK205+917.09段位于半径为8000m的右偏曲线上，其余为直线。

为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题，于DK203+100线路前进方向右侧设置1座斜井，于线路大里程夹角45°，全长1400m，斜井作为运营期间防灾救援避难所兼紧急出口。

2.下寨隧道起迄里程为D2K208+923～D2K213+027，全长4104m，最大埋深380m，设计为单线隧道。隧道为单面上坡，线路设计坡度为10.4 ‰、11.2‰。隧道洞身D2K208+923～D2K210+908.682段位于半径为800m的左偏曲线上，D2K213+022.824～D2K213+027段位于半径为800m的右偏曲线上，其余为直线。

3.斑竹林隧道起迄里程为D2K222+232～D2K234+990，全长12758m，最大埋深570m，我标段施工里程为D2K222+232～D2K230+910，施工长度8678m，进口段D2K222+232～D2K222+370段为下坪车站范围，隧道采用车站段双线衬砌，其余均为单线隧道。线路设计坡度为6‰、10.7‰、11‰、7‰和-3‰的人字坡。全隧D2K222+405.132～D2K223+98

4.821段位于半径R=2000的左偏曲线上；D2K226+716.747～D2K228+322.216段位于半径R=8000的右偏曲线上，其余为直线。

为加快施工进度、满足防灾救援要求、施工通风等问题，于D2K224+400线路前进方向右侧设置1座横洞，与线路小里程夹角36°，

全长1200m，坡度为-4.027‰、-1‰。采用双车道无轨运输。

二、地形地貌

1.长岭隧道：测区属侵蚀中低山地貌，地形连绵起伏，沟壑纵横，隧区绝对高程900～1250m，相对高差80～320m。隧道进口距乡村道路较远，出口右侧100m的沟边有乡村公路相通，交通条件一般。隧道进出口及洞身DK204+700～DK206+800段居民点密集。

2.下寨隧道：测区属低、中山剥蚀、侵蚀地貌，地形连绵起伏，沟壑纵横，隧区绝对高程800～1450m，相对高差100～650m。自然斜坡一般10°～40°，局部陡峻，坡度达70°～80°。地貌受岩性控制，沿软弱带及可溶岩地段多形成侵蚀沟槽。隧道进口位于马家坝一沟谷内，附近无公路通行，只有进口右侧约350m处有高田至马家坝的乡村公路通过，隧道出口位于高田乡一沟谷内，附近也无公路通行，隧区交通条件较差。

3.斑竹林隧道：隧区属低中山侵蚀地貌，地形连绵起伏，陡峻，沟壑、谷溪纵横，随区海拔约1000～17300m，相对高差150～730m。自然斜坡一般15°～40°，局部陡峻，坡度达60°～80°。基岩出漏状况一般，地表植被较发育，多为林地、灌木林、旱地。隧道进口位于一深

切沟谷内，无公路通行，总体而言，该隧交通条件较差。

三、测量依据

（1）《工程测量规范》（GB 50026-2007）；

（2）《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）;

（3）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；

（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；

（5）《国家三、四等水准测量规范》（GB/T 12898-2009）；

（6）《全球定位（GPS）铁路测量规范》（TB10054-97）

（7）《全球定位（GPS）测量规范》（GB/18314-2001）

四、测量仪器及人员

隧道洞外GPS测量采用7台徕卡GPS接收机，标称精度：5+0.5ppm；水准测量采用Trimble DiNi03电子水准仪，标称精度：0.3mm；导线测

量采用徕卡1201全站仪，标称精度1″+1.5ppm，在使用前经专门机构

检测，测量精度满足施工要求。精密测量队由三名测量工程师和10名测量工（控制测量）组成。

根据工程建设需要，在平时施工导线测量过程中，我项目部成立精测队，分部下设测量队长一名，测量员3人。测量组成员如下：精测队长：王盼

分部测量负责人：王波、张贺贺、范明鑫

组员：孙昊、张利伟、梁智超、鲍大炜、杨雷、杨杰、商昂、邓鹏飞、赵钦

各分部测量负责人负责指导洞内导线测量，数据的整理及计算，王

盼负责全线测量工作复核；

五、测量人员职责

1、在工程开工前，对测量控制网进行复测，发现问题立即向监理单位呈报。建立相应等级的施工控制加密网控制点至各施工工作面所需部位。

2、根据本施工处的生产计划安排，积极配合各工程部门保质、保量、保安全的完成各项相关测量任务。

3、做好与外部及内部相关部门之间的技术交流、沟通工作，对外部文件及图纸进行分类保管。

4、负责各施工工作面的施工放样，定期检查，并将结果通知所在

施工部位的技术员，做好交底记录。

5、提供符合设计要求的设计轴线，以满足规范要求，并负责检查与复核工作。

6、定期监测复核控制点的位移情况，如超出规范，应及时纠正，

并向有关单位汇报。

六、隧道洞外控制测量

1．洞外控制点布设规定

（1）洞外平面控制网应沿两洞口连线方向布设成多边形组合图形，构成闭合检核条件。

（2）控制点应布设在视野开阔、通视良好、土质坚实、不易破坏的地方。

（3）视线应超越和旁离障碍物1m以上。通过水田、沙滩时，应适当增加视线高度。

（4）测站和后视场地应清理和平整，以利于观测。

（5）除水准点可在稳固的基石上刻凿外，其余控制点均应埋设混凝土包金属标志。

（6）每个洞口平面控制点布设不应少于3个，水准点不应少于2个。

（7）用于向洞内传递方向的洞外联系边不宜小于300m。

（8）洞口平面控制点应便于向洞内引测导线。

（9）GPS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°，导线网、三角网的最大仰俯角不宜大于15°。

（10）洞口附近的水准点应尽可能与隧道洞口等高，两水准点间高差以水准测量1~2站即可联测为宜。

2．洞外平面控制测量

表6-2-1 隧道洞外、洞内平面控制测量技术要求

表6-2-2 高程控制测量技术要求

2.1 隧道洞外控制网布设：根据《铁路工程测量规范》中规定：洞外平面控制测量,结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境,宜采用GPS 测量、导线测量。

2.1.1长岭隧道洞外控制网采用GPS测量,在进口和出口处,用设计院提供的XCPI30-1,XBCPI27,XCPI27-1,XCPI27-2,CPI32，CPI34和XCPI35-2，作为约束边，采用徕卡GPS双频接收机按四等控制网的要求共测量10个洞外加密GPS点，经内业处理平差后的成果做为最终测量成果，进口位置布设点位为JM1-14 、JM1-15和JM1-16，出口位置布设点位为JM2-5、JM2-6和JM2-7，斜井位置布设点位为JM2-1 、JM2-2、JM2-3和JM2-4。

长岭隧道洞外GPS控制网示意图

2.1.2下寨隧道洞外控制网采用GPS测量,在进口和出口处,用设计院提供的CPI32，CPI34，XCPI35-2，XCPI36-1，XCPI37-1和XCPI38，作为约束边，采用徕卡GPS双频接收机按四等控制网的要求共测量6个洞外加密GPS点，经内业处理平差后的成果做为最终测量成果，进口位置布设点位为JM2-10 ,JM2-11和JM2-12，出口位置布设点位为JM3-2 ,JM3-3和JM3-4。

下寨隧道洞外GPS控制网示意图

2.1.3斑竹林隧道洞外控制网采用GPS测量,在进口和出口处,用设计院提供的CPI40,CPI41,XCPI36-1,XCPI42,XCPI43和XCPI43-2，作为约束边，采用徕卡GPS双频接收机按四等控制网的要求共测量7个洞外加密GPS点，经内业处理平差后的成果做为最终测量成果，进口位置布设点位为JM4-1 、JM4-2、JM4-3和JM4-4，出口位置点位由3标中铁8

局布设，横洞位置布设点位为JM4-6 、JM4-7和JM4-8。

斑竹林隧道洞外GPS控制网示意图

根据设计提供的控制网交桩资料，本标段此次复测的平面坐标系统采用工程独立坐标系统高斯投影，参考椭球为WGS-84椭球（椭球参数为：长半轴a=6378137，扁率f=298.257223563），本标段涉及三个投影分带，投影带中央子午线为105°00′00＂，投影面大地高为580m、870m和1070m，投影后东方向坐标加常数为500km，北方向坐标加常数为0。

本管段测量的坐标系统与设计相同，椭球采用WGS84坐标系参考椭球，边长投影在抵偿高程面上，投影长度的变形值：铺设有砟轨道地段不大于2.5cm/km，即投影长度变形（包括高程归化、高斯正投影变形之和）不大于1/40000，中央子午线经度为105°，其中长岭隧道投影面大地高为870米，下寨隧道和斑竹林隧道投影面大地高为1070米。控

制网加密测量时按四等GPS平面控制网技术要求进行测量。CPI、CPII GPS控制网测量的精度指标（表6-2-3），C、D级GPS平面控制网技术要求（表6-2-4）

内业平差计算时，采用徕卡公司配备的LGO数据处理软件，以复测后提交的控制点为基准，解算各个加密控制点。

3．洞外高程控制测量

根据《铁路工程测量规范》定：洞外高程控制测量应根据设计精度，结合地形情况，水准线路长度以及仪器设备条件，采用水准测量或光电测距三角高程测量，长大隧道洞外高程控制网采用二等水准测量。

3.1各级水准测量精度指标（即测规对高程测量的限差规定）

表6-3-1 水准测量精度指标

二等水准测量必须往返观测，不允许采用两台仪器同方向左右观测，三、四等均可以左右路线观测，计算结果单位为毫米。

3.2各级水准测量主要技术要求

表6-3-2 水准测量技术要求

3.3高程测量方法

二等水准测量，路线采用往、返观测。复测采用附合水准路线，由一个已知点出发，最后附合到另一个已知点，控制测量时一般采用闭合水准路线，由一个已知点出发，最后回到该已知点上，由此计算增设的

新水准点高程。

隧道洞外高程控制网采用二等水准测量。使用Trimble DiNi 03电子水准仪，按二等水准测量规范要求进行施测。

长岭隧道：在进口处加密水准点,从三等水准点BM21 出发,按闭合水准路线进行往返测量；在出口处加密水准点,从三等水准点BM22 出发,按闭合水准路线进行往返测量。

下寨隧道：在进口处加密水准点,从三等水准点BM23 出发,按闭合水准路线进行往返测量；在出口处加密水准点,从三等水准点XCPI36-1 出发,按闭合水准路线进行往返测量。

斑竹林隧道：在进口处加密水准点,从三等水准点BM27 出发,按闭合水准路线进行往返测量；在横洞口处加密的三等水准点JM4-8 出发,按闭合水准路线进行往返测量。

3.4水准测量有关精度计算

外业、内业完成后，应进行精度统计、分析及评定。

（1）、往返闭合差计算，如超限必须查找原因或重测。

（2）、每千米水准测量高差的偶然中误差或全中误差。

M△=√1/4n×［△△/L］

△——水准路线测段往返高差不符值(mm)；

L——水准测段长度（km）；

N——往返测的水准路线测段数。

（3）、检测已测段高差之差（即复测值与设计值不符值的限差）。

二等水准测量，限差为6√L，不超限采用原设计成果，超限采用复测成果。这一项是衡量实测精度与设计精度是否相符。

4. 洞外控制点的联测及精度要求

4.1平面控制点联测

隧道洞口控制点使用GPS进行加密，待平差计算结果符合规范要求后，应使用全站仪对洞外加密的点位进行角度和边长的复测，复测结果应满足四等导线测量的要求。

表6-4-1 导线测量的技术要求

注：1、表中n为测站数。

2、当边长短于500m时，二等边长中误差应小于2.5mm，三等边长中误差应小于3.5mm，四等、一级边长中误差应小于5mm，二级边长中误差应小于7.5mm。

复测方法：把仪器架设在控制点上，测量每相邻两点间的距离，并在该点上观测相邻两边之间的夹角，利用已知的控制点坐标正算出距离和坐标方位角，与已测得的距离和坐标方位角进行对比检查。

4.2高程控制点联测

二、三等水准路线宜沿隧道进出口间的道路勘选。若绕行较远时，可沿小路勘选。本测区全部位于山区，当水准测量平均每千米单程测站大于25站时，测段往返高差不符值应满足下表的规定。

表6-4-2 往返测高差不符值的限差（mm）

七、隧道洞内控制测量

1. 洞内平面控制测量

为提高长大隧道贯通测量精度，用常规的支导线进洞控制法就不够满足精度要求，又由于隧道洞内施工作业繁忙，循环紧凑，工期紧，洞

内炮烟和车辆尾气使通视条件差，据以上特点，施工须打破常规测量方法，洞内按高等级导线精度布设，实施时要遵守以下措施及细则。

1．1洞内控制导线若布设成等边直伸形，那么，隧道的横向贯通误差则主要受测角误差的影响，所以测角测边必须用高精度全站仪，可大大提高测角测边精度。

1.2隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，将边长尽量拉长，以减小方位角传递误差，洞内导线边长布设为300m 为宜，困难地段200m 为宜。

常用的隧道洞内导线网的布设如下：

多边形闭合环

菱形网

由于多边形网布设自由，不受地形限制，外业推进速度快，菱形网外业观测速度慢，每一站都要测2个角，导线点成对布设，两点的距离根据前后通视情况而确定，导线边尽可能拉长，一般不小于300m ，多边形网每一环布设6～8条边为宜，菱形网每一个环都是4条边，而且多边形闭合环的检核条件多，容易发现粗差，为评定精度提供了必要的条件，而单导线无论外业还是内业，都缺少检核条件，通过理论和实践证明导线网的精度比单导线的精度高√2倍。

因此长大隧道洞内导线控制测量采用多边形网进行布设。由于长大隧道两开挖洞口均小于6km,根据相关测量规范中的规定，对两开挖洞口间的长度小于6km 的隧道,洞内导线采用四等导线测设。

2．导线网的测量

FD5

FD4

FD3

FD2

D4

FD1

D3

D2

D1

CPI054

CPI053

FD3

FD2

FD1

D4

D3D2D1CPI054

CPI053

长岭隧道进口从洞口控制点JM1-14-JM1-16边开始，沿隧道洞内走向闭合到出口洞口的JM2-1 - JM2-3边上；下寨隧道进口从洞口控制点JM2-10-JM2-11边开始，沿隧道洞内走向闭合到出口洞口的JM3-2 - JM3-3边上；斑竹林隧道进口从洞口控制点JM4-2-JM4-3边开始，沿隧道洞内走向闭合到横洞洞口的JM4-7 - JM4-8边上。

测角、测边采用leica TCRA 1201+型全站仪，仪器的标称精度均为1″、±（1+1.5ppm×D）；角度测4个测回，每边往、返观测各3个测回，一测回内读数较差不大于5 mm，单程测回间较差不大于10mm，往测及返测边长化算到隧道平均高程面上水平距离(经气象和倾斜改正后)的互差，不得大于边长的1／6000。所有闭(附)合导线均由不同观测者独立测量两次，取两次测量的角度及边长的平均值，并进行严密平差计算。

观测前，将仪器放置在仪器箱内20分钟时间使仪器与洞内温度保持一致，隧道洞内观测尽量避免施工干扰，避免尘雾，避开有强光的照射以及电磁场的影响，目标棱镜人观测时应该有足够的照明度，受光均匀柔和，目标清晰，避免光线从旁侧照射目标。采用自动观测时尽量避免光源照射。

表7-2-1 导线测量技术要求

表7-2-2 水平角方向观测法技术要求

注：当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。

表7-2-3 测站周角闭合差的限差

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，必要时可采用气压温度计，读数并输入仪器进行现场气压温度改正。

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。

完成规定测回数一半后，仪器和反射镜均应转动180°重新对中整平，再观测剩余测回数。

表7-2-4 边长测量技术要求

注：1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程

2、测距仪精度等级划分如下： Ⅰ级 m d ≤2mm

Ⅱ级 2 mm ＜∣m d |≤5mm Ⅲ级 5 mm ＜∣m d |≤10mm Ⅳ级 10 mm ＜∣m d |≤20mm

m d 为每千米测距标准偏差。即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km 的测距标准偏差。

3、m D =a+b ×D

式中： m D ----仪器测距中误差（mm ）；a----标称精度中的固定误差（mm ）；b----标称精度中的的比例系数（mm/km ）；D----测距长度（km ）。

3．平差计算

导线的平差在计算机上采用平差软件进行严密平差，对观测成果进行精度评定，不符合精度要求的测站或测段要重新测量。

3.1 对每站的观测成果进行精度评定

如下表(示例)，当完成每一测站后，应对该测站的成果进行整理，计算测量角度和距离的最或是值及其中误差。

在隧道掘进中，随着导线的不断布设，不断构成闭合的图形。每当

构成闭合图形时都应进行平差计算，计算出闭合图形的闭合差、导线的测角中误差，判断是否符合规范规定和设计的要求。

如果闭合图形的各项限差满足规范的要求，则对闭合图形内的每条边角进行平差改正。手动平差可以将闭合差平均分配到每个边和角度上。简易平差与严密平差的成果相差不会很大，但为使最终的测量成果

更具可靠性，导线的平差应在计算机上采用平差软件进行严密平差。

4．洞内高程控制

洞内高程控制按二等水准测量精度要求施测,观测方法和洞外相同。洞内高程控制点每隔200～500m设置一对。

5．贯通测量误差预计

表7-5-1 铁路隧道控制测量的贯通精度要求

隧道进、出口间贯通时，除进行隧道洞外导线测量和洞外高程测量之外，还必须进行隧道洞内和隧道进出口间的联系测量。所以在进行隧道贯通测量误差预计时，要考虑隧道进出口的联系测量误差及隧道洞内测量误差的综合影响。

5.1洞口投点的测设

洞口投点是向洞内传算方向和坐标的精密控制点，所以在进行洞口投点测设时，采用图形强度较好的单三角形与原洞外精密控制网进行联测，选择在阴天或者傍晚时分进行观测。洞口投点待洞口挖至设计标高后埋设钢板桩，往洞内测设导线点时由洞口投点向洞内传算方位和高程，传算方位的起算边长度不宜小于300m。

5.2贯通相遇点K在水平方向上的误差预计

为了确保长大隧道能够正确贯通，隧道洞外网测量对洞内横向精度影响值估算，以及洞内测量设计都是必要的。因长大隧道洞外控制网GPS 网，所以影响洞内贯通精度的主要因素有以下几项:

一是GPS接受机本身的设计精度，徕卡 GPS双频接收机的标称精度为5+0.5ppm×D；

二是隧道长度；

三是隧道进出口定向边长度。