武水高速公路B7合同段隧道施工测量控制设计方案.doc

武水高速公路B7合同段 施工测量控制设计方案 1　编制依据 　　1.1 西南开发省际公路通道重庆至长沙公路武隆至水江段《两阶段施工图设计文件》； 　　1.2 重庆新四维测绘公司《GPS测量成果报告书》； 1.3 《公路勘测规范》（JTJ061-99）规范； 1.4 《工程测量规范》（GB50026-93）规范； 1.5 《公路全球定位系统（GPS）测量规范》（JTJ/T066-98）规范。 　　2　工程概况 武水高速公路B7合同段（左线ZK24+500~ZK27+795.040；右线K24+500~K27+835）位于重庆市武隆县白马镇境内。国道319线由西向东顺乌江隧道轴线呈近平行通过。进口距涪武公路约1.5km，有简易公路相通，隧道出口距白马镇约4km，有老319线及武隆县水泥厂自修公路相连通，交通较为方便。主要工程项目为羊角隧道出口段及郭溪沟中桥。其中隧道穿越山脉呈脊状，受构造控制多沿南北向展布，一般地面标高为500~1000m，相对高差多在200~700，隧道左线长3223.5m，右线长3239m；郭溪沟中桥左线长63.58m，右线长87.201m。 　　3　施工部署 　　3.1 施测程序
　　3.2 施工测量组织工作由项目技术部专业测量人员成立测量小组，根据设计院给定的坐标点和高程控制点进行工程定位、建立轴线控制网。按规定程序检查验收，对施测组全体人员进行详细的图纸交底及方案交底，明确分工，所有施测的工作进度及逐日安排，由组长根据项目的总体进度计划进行安排。 　　4　施工测量的基本要求 　　4.1 施测原则 　　4.1.1 严格执行测量规范；遵守先整体后局部的工作程序，先确定平面控制网，后以控制网为依据，进行各局部轴线的定位放线。 　　4.1.2 必须严格审核测量原始数据的准确性，坚持测量放线与计算工作同步校核的工作方法。 　　4.1.3 定位工作执行自检、互检合格后再报检的工作制度。 　　4.1.4 测量方法要简捷，仪器使用要熟练，在满足工程需要的前提下，力争做到省工省时省费用。 　　4.1.5 明确为工程服务，按图施工，质量第一的宗旨。紧密配合施工，发扬团结协作、实事求是、认真负责的工作作风。 　　4.2 准备工作 4.2.1 熟悉设计图纸，仔细校核各图纸之间的尺寸关系，全面了解设计意图。 4.2.2 对业主给定的现场平面控制点和高程控制点进行查看和必要的检核及现场踏勘。全面了解现场情况，了解工程总体布局，工程特点，周围环境，建筑物的位置及坐标，了解现场测量坐标与建筑物的关系，水准点的位置和高程。 4.2.3 根据设计要求、定位条件、现场地形和施工方案等因素，制定测设方案，包括测设方法、测设数据计算和检核、测设误差分析和调整、绘制测设略图等。 4.2.4 对参加测量的人员进行初步的分工，并进行测量技术交底，并对所需使用的仪器进行重新的检验。 4.3 测量仪器的选用。 测量中所用的仪器和钢尺等器具，根据有关规定，送具有仪器校验资质的检测厂家进行校验，检验合格后方可投入使用。 现场测量仪器一览表 序号 器具名称 型号 单位 数量 1 徕卡智能全站仪 TCRA1102 台 1 2 托普康全站仪 332 台 1 3 经纬仪 J2 台 2 4 水准仪 DS3 台 4 5 钢 尺 30m 把 4 6 对讲机 个 9 　　5　平面控制网测设 5.1 总平面控制 本标段工程施工以设计提交的G4、G5、G6、SW406，SW408，SW40作为施工测量的主控导线，采用GPS进行施工控制测量（见下图1 GPS控制网图）。以主控导线为基础在出口端加密布点形成进洞导线或控制网。
图1 GPS控制网图 5.2 施工平面控制网测设 　　5.2.1平面控制网布设原则 　　⑴ 平面控制应先从整体考虑，遵循先整体、后局部、高精度控制低精度的原则。 　　⑵ 平面控制网的坐标系统与工程设计所采用的坐标系统一致。布设呈矩形。 　　⑶ 布设平面控制网首先根据设计总平面图、现场施工平面布置图情况，选择最合理的布设方案。 　　⑷ 选点应在通视条件良好、安全、易保护的地方。 　　⑸ 桩位必须注意保护，并用红油漆作好标记。 　　5.2.2 施工平面控制网的布设 ⑴ 隧道洞外平面布置： 以设计单位提供的精密GPS点G4、G5作为主控制点，采用四等导线测量，沿洞口端附近布设G5-1、G5-2、G5-3、G5-4闭合导线网作为洞外控制网，并将隧道洞口桩点纳入洞口导线控制网内（因B7合同段出口段场地狭窄，控制点埋设尽量依据布网原则施作）（见图2洞口控制网图）。 ⑵ 郭溪沟中桥平面布网： 在桥墩、台施工测量中，最主要的工作是准确地定出桥梁墩、台的中心位置及墩、台的纵模轴线。墩、台的定位通常都要以桥轴线两岸的控制点及平面控制点为依据，因而要保证墩、台定位的精度，首先要保证桥轴线及平面控制网有足够的精度。 郭溪沟中桥桥区位于“V”形溪沟谷坡地形，地面标高310.02~356.16m，相对高差45.96m，地形起伏大，水江台岸均被崩坡块石土覆盖，埋设控制点比较困难。施工时以设计提供的精密导线点G4、G5作为控制点，采用四等导线测量，在原洞口控制网的基础上，沿两桥梁在线两侧布设加密点，形成郭溪沟平面控制网，（见图3郭溪沟中桥控制网布置图）：
图2：羊角隧道B7合同段洞口控制网图
图3：郭溪沟中桥控制网布置图 ⑶ 隧道洞内控制网布设方案： 由于隧道内施工场地狭小，控制网布设难度较大，为了提高导线端点的精度，在不增加较多工作量的前提下，结合洞内施工条件和以往洞内导线控制网布设经验，我们提出几个方案以便对比选择，并根据实际现场情况进行布控。以期提高导线端点的精度。 a. 支导线法（单导线） 传统的支导线布设方案（图4）简单，观测工作量较少，布设灵活，但由于没有多余观测和其他约束条件，在实际工作中即使发生错误也无法检查，同时随导线长度的增加，端点横向误差迅速增大。
图4：单导线法闭合环布置图 单导线法导线网布置对隧道贯通的影响： 结合洞内施工条件，洞内导线平均边长250m，从K24+500~K27+739各洞分别设14个导线点，按四等导线测量技术要求。 1）测角中误差对贯通的影响：  EMBED Equation.3 
 2）测边中误差对隧道贯通的影响： 因为羊角隧道出口为直线隧道，导线基本在隧道中线附近布置，测边中误差对贯通误差的影响极小，以最大影响布设方式：假定导线点交错偏离中线5m，每条边在贯通方面投影长度为最大10m，则：  EMBED Equation.3 
 3）洞内测量误差对贯通误差的影响：  EMBED Equation.3 
 b. （主、副导线法）：左右洞各自独立形成闭合导线环，沿隧道中线布设主导线，在其旁布设副导线，构成主、副导线环，并每隔2~3条边组成一个闭合导线环。观测闭合环的所有内角，进行角度检核，只测主导线的边长而不测副导线的边长，通过角度闭合差可以评定角度观测的质量和提高测角的精度，对提高导线端点的横向点位精度有利（见图5主、副导线网布置图）。
图5：主、副导线环导线网布置图 主、副导线环导线网布置对隧道贯通的影响： 结合洞内施工条件，洞内导线平均边长250m，从K24+500~K27+739各洞分别设14个导线点，按四等导线测量技术要求。 1）测角中误差对贯通的影响：  EMBED Equation.3 
 2）测边中误差对隧道贯通的影响： 因为羊角隧道出口为直线隧道，导线基本在隧道中线附近布置，测边中误差对贯通误差的影响极小，以最大影响布设方式：假定导线点交错偏离中线5m，每条边在贯通方面投影长度为最大10m，则：  EMBED Equation.3 
 3）洞内测量误差对贯通误差的影响：  EMBED Equation.3 
 c.（环形导线法）：根据隧道实际情况，并在车行通道处左、右洞形成闭合导线环，该方法比较实用，且效率高，并具有相互联测、校核的作用（见图6单导线法布置图）。 环形导线法导线网布置对隧道贯通的影响，测量误差可参照主、副导线控制贯通误差。
图6：单导线法闭合环布置图 d. 根据以上综合分析可得出以下结论： ① 导线横向误差随导线延伸成递增趋势，导线越长增加速度越快，当采用改进方案时，横向误差明显提高。在上述方案中，支导线的精度最低，主、副导线及环形导线法较高。       ②在工作量方面，主、副导线法最高，环形导线其次，支导线最小。 综上所述，我们决定在隧道洞内施工控制过程中采用比较适中环形导线法。 ⑷ 导线测量的技术要求： 导线测量应符合以下导线的技术要求规定。 导线测量技术要求 等级 测距中误差 测角中误差(″) 导线全长相对闭合差 方位角闭合差(″) 测回数 三等 13 1. 8 1/55000  EMBED Equation.3 
 10 四等 13 2.5 1/35000  EMBED Equation.3 
 6 ② 导线应尽量布设成直伸开状，相邻导线边长不宜相差过大，点位能长期保存。 ③ 水平角观测的各项限差要求 水平角方向观测法的各项限差 等级 仪器型号 再次重合 读数差 半测回 归零差 一测回中两倍照准差(2c)较差(″) 同一方向各测回间较差(″) 四等级上 DJ2 3 8 13 9 5.2.3 贯通误差预计： 在隧道施工中，由于地面控制测量、联系测量、洞内控制测量以及细部放样的误差，使得隧道在贯通过程中产生误差，本隧道拟洞内导线边长250m，计算纵、横向贯通误差，如下：（附图7 贯通误差预计图） 测角引起的横向贯通误差： EMBED Equation.3 
； 测边引起的纵向贯通误差： EMBED Equation.3 
； 洞外测量引起的横向中误差： EMBED Equation.3 
； 洞外高程测量误差引起的高程贯通误差： EMBED Equation.3 
； 洞内高程测贯通中误差： EMBED Equation.3 
； 隧道贯通综合高程误差： EMBED Equation.3 
 高程贯通限差：  EMBED Equation.3 
。 5.3 高程控制网的布设 　　5.3.1 高程控制网的布设原则 　　为保证隧道及中桥竖向施工的精度要求，首先对G5导线点的三等高程点与羊角隧道进口端SW407-1点进行闭合测量，校测合格后在场区内以出口左、右洞洞口桩建立高程控制网，以此作为保证施工竖向精度的首要条件。 　　5.3.2 高程控制网的等级及技术要求 　　⑴ 高程控制网的精度，不低于三等水准的精度。 　　⑵ 半永久性水准点位处于永久建筑物以外，一律按测量规程规定的半永久. 　　⑶ 桩的方式埋设，并妥善加以保护。 　　⑷ 引测的水准控制点，需经复测合格后方可使用。 ⑸ 高程控制网技术要求 高程控制网的等级拟布设三等附合水准，水准测量技术要求如下表： 等级 高差偶然误差(mm/km) 高差全中误差(mm/km) 往返较差、附合闭合差(mm) 与已知点联测次数 附合或环线次数 检测已测段高差之差(mm) 三等 ±3 ±6  EMBED Equation.3 
 往返各一次 往返各一次  EMBED Equation.3 
 四等 ±5 ±10  EMBED Equation.3 
 往返各一次 往返各一次  EMBED Equation.3 
 　　5.3.3 水准点的埋设及观测技术要求 　　5.3.3.1 水准点的埋设 　　水准点选取在土质坚硬，便于长期保存和使用方便的地方。 5.3.3.2 水准观测的技术要求见下表： 等级 水准仪型号 前后长度(m) 前后视距 较差(m) 前后视距 累积差(m) 视线离地面 最低高度(m) 基辅分划 读数差(m) 基辅分划所测高差之差 三等 DS3 ≤75 ≤2 ≤5 0.3 2.0 3.0 　　６. 施工测量 　　6.1 隧道施工测量 　　6.1.1 独立坐标系统 1）由于羊角隧道出口为直线隧道，为了施工的方便，故在左、右洞分别采用独立坐标系系统：
2）计算公式：　旋转角：左洞 EMBED Equation.3 
 　　　　　　　　 右洞 EMBED Equation.3 
 　　　 　 EMBED Equation.3 
 　　　 　 EMBED Equation.3 
 3）为了减少坐标系统转换过程中产生的累积误差，在实际测量过程中仍然采用大地坐标系统进行测量，然后各埋设桩点分别利用上述公式转换成独立坐标进行使用。 6.1.2 隧道开挖测量放样： ⑴ 洞口开挖：洞口段为V级加强段施工，围岩较差，因此采用上、下导坑开挖方式，测量放样采用支距法（五寸台法）。即先用经纬仪定出开挖中线位置，然后利用水准仪在中线任一位置打一水平线，用钢尺按照事先计算好的尺寸标出各开挖轮廓线的位置。 ⑵ 洞身开挖：可根据现场测量人员的技术水平，测量仪器的选用，采用以下施工放线方法： a. 圆心法：首先用经纬仪标出隧道开挖中线，然后用水准仪找出各（多心圆断面隧道）圆心标高位置，用钢卷尺按各半径长度画出开挖轮廓线。 优点：操作简单，易于掌握，采用时间较短，对测量人员的技术要求较低。 缺点：掌子面倾斜和平整度对半径测量的影响较大，测量精度不高。 b. 坐标法：首先需要一台全站仪和卡西欧（FX-4500、FX-4800、FX4850）计算器一台。具体操作方法：仪器架设导线点上，在掌子面开挖轮廓线附近放置棱镜测任一点的三维坐标，将坐标输入已编制好程序的计算器中，计算出隧道轮廓线的各点修正数后，画红油漆点，完成测量放样工作。 优点：操作简单，测量精度高，开挖容易控制，采用时间较短。 缺点：点位修正复杂，对测量人员的技术要求较高。仪器点与开挖面之间的距离一般不易过长。 ⑶ 仰拱开挖：仰拱开挖的控制相对其它开挖控制比较困难，基本上无法一次性开挖成形，一般可采用先在墙上圆心位置画一条腰线，然后计算出每一部位的开挖尺寸，现场人员可以用水准尺直接量取控制。 ⑷ 人行、车行通道开挖：采用左、右洞两头分开掘进，开挖放样可参照洞身开挖进行。通道是否能够正确贯通，决定于开挖控制点的准确性，首先对两端控制点进行复核，待通道贯通后对贯通面中线进行误差修正。 6.1.3 隧道结构物测量放样： ⑴ 仰拱施工：首先对开挖过后的仰拱面进行检查，待满足设计要求