銀西鐵路新永首梁隧道的洞外控制網(wǎng)的建立

李金祥

(中鐵十二局二公司，山西 太原 030032)

銀西鐵路YXZQ-5標段起訖里程DK110+217～DK138+151.98，線路長度27.93 km。標段內(nèi)主要包括路基土石方2 039 338 m3；特大橋2座，共2 333.49 m；大橋1座,501.5 m；作為本標段控制性工程新永壽梁隧道，長度10 796.74 m。

本文對新永壽梁隧道洞外控制網(wǎng)數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，通過建立獨立控制網(wǎng)來滿足長大隧道貫通的需求，對長大隧道的貫通精度有很大的提高，確保了長大隧道的貫通精度的規(guī)范要求。

1 控制網(wǎng)概況

新永壽梁隧道獨立控制網(wǎng)測區(qū)位于陜西境內(nèi)永壽縣到彬縣段，范圍內(nèi)共有CPI控制點8個，平面加密控制點15個。

2 測量儀器設(shè)備

施工復(fù)測使用的主要測量儀器均經(jīng)省級以上計量檢定部門檢定合格并在檢定有效期內(nèi)，儀器的標稱精度及技術(shù)狀態(tài)均滿足復(fù)測的要求。

平面測量全部采用GPS測量：共投入6臺徠卡GS15雙頻雙星接收機(標稱精度±5 mm+1×10-6D)，測量前進行了基座、對中器等的常規(guī)檢校。

3 坐標系統(tǒng)

根據(jù)提供的獨立網(wǎng)方案，經(jīng)分析該獨立控制網(wǎng)采用設(shè)計提供獨立坐標系，滿足邊長投影在相應(yīng)的線路設(shè)計軌道平均高程面上變形值不大于10 mm/km的要求，采用和設(shè)計提供坐標系統(tǒng)一致的坐標系統(tǒng)，即基于2000國家大地坐標系基本橢球參數(shù)(長半軸a=6 378 137 m，扁率α=1/298.257 222 101)，獨立控制網(wǎng)投影帶見表1。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。

表1

4 平面控制網(wǎng)復(fù)測

4.1 測量實施

(1) 采用網(wǎng)狀連結(jié)方式構(gòu)網(wǎng)，形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網(wǎng)(見控制網(wǎng)略圖)。按靜態(tài)相對定位測量模式，6臺GPS接收機架設(shè)于控制點上同步觀測。

(2) 測前根據(jù)星歷預(yù)報，詳細制定觀測計劃；觀測中嚴格執(zhí)行調(diào)度計劃，按規(guī)定時間進行同步觀測作業(yè)，最短觀測時間120 min，同步觀測2個時段。

(3) 接收機設(shè)置觀測衛(wèi)星高度角≥15°,數(shù)據(jù)采樣間隔為15 s。測區(qū)地形開闊，同步觀測到的GPS衛(wèi)星總數(shù)≥6顆(一般為8～12顆)，GLONASS衛(wèi)星總數(shù)為5～9顆。

(4) 作業(yè)過程中，天線安置嚴格整平、對中，并隨時檢查。

(5) 作業(yè)中使用對講機需離GPS接收機20 m以外。

(6) 每時段觀測前后分別量取天線高，誤差小于2 mm，取兩次平均值作為最終結(jié)果。一個時段觀測結(jié)束后，重新檢查對中整平儀器，再進行第二時段的觀測。

(7) 觀測人員嚴格按手簿內(nèi)容進行詳細記載，不得錯記、漏記，嚴禁事后補記或偽造。

(8) 作業(yè)過程中，天氣多為晴天。

4.2 GPS控制測量的主要技術(shù)指標

GPS測量主要技術(shù)指標見表2。

表2

4.3 數(shù)據(jù)處理及精度分析

4.3.1 基線解算及精度分析

使用徠卡公司提供的LGO7.0軟件進行基線向量解算。采用廣播星歷，按靜態(tài)相對定位模式進行解算，得到滿足儀器標稱精度的雙差固定解基線向量結(jié)果，參與后續(xù)數(shù)據(jù)處理。外業(yè)觀測結(jié)束后，以大地四邊形作為基本構(gòu)網(wǎng)圖形對觀測基線進行處理和質(zhì)量分析，檢查基線質(zhì)量是否符合相關(guān)規(guī)范的要求。

(1) 基線向量異步環(huán)閉合差

閉合環(huán)檢驗應(yīng)滿足如下要求

式中，n為閉合環(huán)數(shù)(n=3)；σ為閉合差的中誤差(單位mm),且

其中，a為固定誤差為5 mm；b為比例誤差=1×10-6；D為弦長，單位為km。

(2) 重復(fù)基線較差

4.3.2 獨立控制網(wǎng)平差及精度分析

(1) 三維無約束平差：以 GC01的三維坐標(空間直角坐標)作為起算數(shù)據(jù)，對 獨立控制網(wǎng)進行三維無約束平差。三維無約束平差中，所有基線分量的改正數(shù)絕對值均滿足

(2) 二維約束平差：使用控制網(wǎng)兩端經(jīng)檢驗穩(wěn)定可靠的CPI控制點作為約束點(NCPI085、NCPI092)進行二維約束平差后，單位權(quán)中誤差m0= 1.332 cm，最弱點NCPI090的點位誤差Mp=1.5 mm。最弱邊GC03A～NCPI091的方向中誤差為0.50″，邊長相對中誤差為1/359 575，基線向量長度198.3 m，邊長中誤差0.06 cm，方向中誤差和邊長中誤差均滿足規(guī)范限差要求，達到高鐵一等GPS控制網(wǎng)的精度要求。

4.4 獨立控制網(wǎng)復(fù)測成果分析

根據(jù)二維約束平差精度統(tǒng)計，進行隧道洞外GPS測量對貫通誤差影響值的估算，結(jié)果見表3。

表3 洞外GPS測量對貫通誤差影響值的估算

續(xù)表

由表3可見，隧道洞外控制網(wǎng)精度可以滿足隧道貫通要求。

5 結(jié) 語

通過采用高精度GPS徠卡GS15對新永壽梁隧道洞洞外獨立控制網(wǎng)進行測量，提高了隧道貫通精度，可確保滿足高精度施工放樣的需要及長大隧道高精度貫通要求。