青山隧道貫通測(cè)量設(shè)計(jì)張寶測(cè)繪

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：青山隧道貫通測(cè)量設(shè)計(jì)學(xué) 院：礦業(yè)學(xué)院專 業(yè)：測(cè)繪工程班 級(jí)：測(cè)繪092 學(xué) 號(hào)：0908010249 學(xué)生姓名：張寶指導(dǎo)教師：杜寧年 月 日貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 青山隧道貫通測(cè)量設(shè)計(jì)摘要為嚴(yán)格控制隧道貫通誤差，保證隧道的順利貫通，需在隧道施工前進(jìn)行隧道貫通測(cè)量設(shè)計(jì)。一般而言，洞外平面控制方案和高程控制方案均需設(shè)計(jì)兩套不同方案，擇優(yōu)選用；

2、洞內(nèi)由于可選方案有限，設(shè)計(jì)一套方案即可?？茖W(xué)的預(yù)估隧道貫通誤差，合理分配誤差是隧道貫通測(cè)量的核心內(nèi)容。本文以青山隧道工程概況和相關(guān)規(guī)范為依據(jù)，為青山隧道貫通設(shè)計(jì)了多種控制測(cè)量方案，分別對(duì)所設(shè)方案造成的隧道貫通誤差進(jìn)行科學(xué)的預(yù)估。并以精度為指標(biāo)，通過對(duì)控制網(wǎng)的可靠性等各方面因素的分析和比較，最終確定青山隧道采取三等GPS網(wǎng)為洞外平面控制方案，四等幾何水準(zhǔn)為洞外高程控制方案，洞內(nèi)采用四等導(dǎo)線平面控制方案和四等三角高程控制方案。 關(guān)鍵詞：橫向貫通誤差；高程貫通誤差；誤差估算Design of Qing Shan Tunnel holing through surveyAbstractBy contr

3、olling the magnitude of cross breakthrough error to ensure the tunnel breakthrough successfully，we need do a design about tunnel holing through survey before Tunnel construction. In general By selecting the better between two options for plane controlling and vertical controlling on the ou

4、tside. Restricted by the working environment inside the tunnel, Doing one program could limit the through error, Through predicting error of transfixion measurement, constitutes the scheme of reasonable measurement, By doing reasonable distribution about  the error to ensures the project f

5、avorable transfixion. In this article, Based on engineering of Qing Shan tunnel and related specifications, We had done different Design of Qing Shan Tunnel holing through survey and made prediction of the errors in connecting survey, By comparing the Precision and dependability and so on .It c

6、hoose third order GPS plane control network and fourth order geometric level vertical control network outside, fourth order traverse and fourth order triangle elevation inside.Keywords: lateral piercing errors; ltitude piercing errors; error estimation目錄摘要IABSTRACTII目錄III第一章 前言11.1隧道工程的特點(diǎn)11.2 隧道工程中的

7、誤差分析11.3隧道貫通控制網(wǎng)的布設(shè)21.4青山隧道工程概況31.5設(shè)計(jì)依據(jù)4第二章 洞外平面控制網(wǎng)的建立52.1 四等閉合導(dǎo)線5導(dǎo)線等級(jí)的確定和網(wǎng)形設(shè)計(jì)5橫向貫通誤差嚴(yán)密預(yù)估72.2建立洞外GPS控制網(wǎng)14 洞外GPS網(wǎng)的建立14 橫向貫通誤差預(yù)估182.3洞外平面控制測(cè)量方案分析和比較22第三章 洞外高程控制測(cè)量233.1光電測(cè)距三角高程23三角高程測(cè)量原理823三角高程誤差分析243.1.3 三角高程控制網(wǎng)布設(shè)方案的確定25三角高程控制網(wǎng)對(duì)隧道貫通造成的高程誤差估計(jì)263.2幾何水準(zhǔn)26幾何水準(zhǔn)原理826 水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析827 洞外高程控制測(cè)量水準(zhǔn)線路方案的確定29 估算所設(shè)水準(zhǔn)線路對(duì)

8、隧道貫通造成的高程誤差303.3兩種洞外高程控制測(cè)量方案分析和比較31第四章 洞內(nèi)平面控制測(cè)量324.1洞內(nèi)平面控制概述324.2洞內(nèi)控制網(wǎng)的確定324.3誤差預(yù)計(jì)344.3.1 GPS5P1部分的橫向貫通誤差預(yù)計(jì)35等邊直伸導(dǎo)線對(duì)隧道貫通造成的橫向誤差估算35 洞內(nèi)平面控制對(duì)隧道貫通造成的橫黃貫通誤差預(yù)計(jì)364.4 洞內(nèi)平面控制方案總結(jié)36第五章 地下高程控制測(cè)量385.1 洞內(nèi)高程方案的確定38三角高程39 幾何水準(zhǔn)395.2 洞內(nèi)高程控制測(cè)量方案總結(jié)40總結(jié)41附錄43致謝62參考文獻(xiàn)63第一章 前言1.1隧道工程的特點(diǎn)隧道貫通測(cè)量屬于地下工程測(cè)量中的地下通道工程，其具有以下特點(diǎn)：1地下

9、工程施工面工作環(huán)境差，測(cè)量精度難以提高；隧道一般分頭掘進(jìn)，貫通以前不能通視，難以組織檢核，因此很難發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤且點(diǎn)位誤差會(huì)隨隧道的掘進(jìn)逐漸積累；由于工作環(huán)境限制，洞內(nèi)平面控制測(cè)量只適合布設(shè)導(dǎo)線；測(cè)量工作在整個(gè)隧道貫通過程中不間斷工作，一般先布設(shè)低級(jí)導(dǎo)線指示隧道掘進(jìn)，再布設(shè)高級(jí)導(dǎo)線進(jìn)行檢核；由于工作需要，經(jīng)常采用特殊的測(cè)量方法和儀器，如聯(lián)系測(cè)量,紅外測(cè)距儀等。11.2 隧道工程中的誤差分析在隧道工程中兩個(gè)相向開挖的工作面施工中線因測(cè)量誤差產(chǎn)生貫通誤差,其在中線方向上的投影稱為縱向貫通誤差，在垂直中線方向上的誤差成為橫向貫通誤差,在高程方向上的投影成為高程貫通誤差。其中,縱向誤差對(duì)隧道貫通質(zhì)量沒有影響

10、，一般都按線路定策中線精度給定，如式（1.1） (1.1)若橫向貫通誤差超限,將引起隧道幾何形狀的改變,甚至洞內(nèi)建筑物侵入規(guī)定限界而使已襯砌部分重建,造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。高程貫通誤差將影響隧道的貫通質(zhì)量，故此，隧道貫通過程中的測(cè)量工作主要是控制橫向誤差和高程誤差，保證隧道的順利貫通。為此，需要建立地面和洞內(nèi)控制網(wǎng)并進(jìn)行地面和地下聯(lián)系測(cè)量，竣工測(cè)量等工作,并預(yù)先對(duì)其貫通誤差做出科學(xué)合理的預(yù)估。1隧道工程應(yīng)嚴(yán)格按照先控制后碎部，高級(jí)控制低級(jí)，對(duì)測(cè)量成果逐項(xiàng)檢核，各項(xiàng)精度符合規(guī)范等，以下為JTJ 06199，公路勘測(cè)規(guī)范對(duì)貫通誤差所做的規(guī)定。隧道內(nèi)相向施工中線的貫通極限誤差：表1.1 隧道貫通極限誤

11、差類別兩開挖洞口間的長(zhǎng)度/m極限誤差/mm橫向30006000200高程不限70由洞外設(shè)置洞口投點(diǎn)樁時(shí)，測(cè)量誤差和洞內(nèi)支導(dǎo)線放樣測(cè)量誤差引起在貫通面差生的中午應(yīng)小于表規(guī)定。230006000米特長(zhǎng)隧道貫通中誤差：表1.2隧道貫通中誤差分類貫通中誤差/mm高程中誤差/mm洞內(nèi)8025洞外6025全部隧道10035基于規(guī)范和工程需求，需要在工程投入施工前進(jìn)行貫通測(cè)量設(shè)計(jì)，選取不同的控制網(wǎng)并對(duì)其作出貫通誤差預(yù)計(jì)，擇優(yōu)選用。.為了保證精度，在控制測(cè)量中應(yīng)精良采用先進(jìn)技術(shù)如平面控制采用GPS測(cè)量技術(shù)，平面聯(lián)系測(cè)量應(yīng)盡量采用陀螺定向等。1.3隧道貫通控制網(wǎng)的布設(shè)洞外控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量，

12、洞外平面控制測(cè)量一般有三角網(wǎng)（鎖），電磁波測(cè)距導(dǎo)線或GPS網(wǎng)。三角網(wǎng)（鎖）在電磁波測(cè)距廣泛應(yīng)用以前，是主要的常規(guī)布網(wǎng)和加密方式，其圖形強(qiáng)度高，可靠性強(qiáng)，靈敏度高，在于各種精度要求較高的工程普遍采用，但其對(duì)通視要求較高，圖形擴(kuò)展速度較慢，數(shù)據(jù)繁雜，工作量大。因此很多簡(jiǎn)單的小型的工程更多的采用導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線是一種比較簡(jiǎn)單且實(shí)用方便的控制形式，其優(yōu)點(diǎn)在于圖形擴(kuò)展快，更能適應(yīng)各種復(fù)雜的地形條件，實(shí)際操作簡(jiǎn)單方便，不足之處是其圖形強(qiáng)度較低，可靠性差，靈敏度低，隨著近年來紅外測(cè)距儀高精尖儀器的出現(xiàn)，導(dǎo)線在精度方面得到了很大的提高。GPS測(cè)量技術(shù)因?yàn)槠洳恍枰ㄒ?，布網(wǎng)更加自由，作業(yè)時(shí)間短，觀測(cè)精度高（如基線L

13、<50km時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)精度1ppm2ppm的相對(duì)精度），可以同時(shí)得到具有使用價(jià)值的三維坐標(biāo)，不受氣象條件影響等優(yōu)勢(shì)，在近年來隧道控制測(cè)量，特別是特長(zhǎng)隧道測(cè)量中等到了廣泛的應(yīng)用。洞內(nèi)控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量，洞內(nèi)平面控制測(cè)量只布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，其中等邊直伸導(dǎo)線是一種典型的地下平面控制導(dǎo)線，由于這種布設(shè)方式不需要考慮量邊誤差，能有效提高地下平面控制的精度，在中長(zhǎng)隧道中有著廣泛的應(yīng)用。本文將采用這種控制網(wǎng)來完成青山隧道的洞內(nèi)平面控制測(cè)量并對(duì)所設(shè)計(jì)等邊直伸導(dǎo)線對(duì)青山隧道貫通造成的橫向誤差做出科學(xué)的預(yù)計(jì)。無論洞內(nèi)高程測(cè)量還是洞外高程測(cè)量，一般均采用傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量，幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度較

14、高，對(duì)施測(cè)環(huán)境要求較低，特別是在起伏不大的山區(qū)，應(yīng)用非常廣泛，其數(shù)據(jù)處理方式成熟，有著其它高程測(cè)量手段不可替代的優(yōu)勢(shì)，特別近年來是隨著電子經(jīng)緯儀的普遍使用，其客觀的讀數(shù)，所獲取數(shù)據(jù)的高精度及其操作的簡(jiǎn)單方便，施測(cè)過程的快速等優(yōu)勢(shì)，使其在工程中得到大量應(yīng)用，在目前的工程應(yīng)用中占有主導(dǎo)地位。此外，經(jīng)過理論和實(shí)際工程驗(yàn)證，在特定條件下，三角高程可以代替不同等級(jí)的水準(zhǔn)高程。三角高程對(duì)地形的適應(yīng)和相對(duì)幾何水準(zhǔn)測(cè)量低了很多的作業(yè)強(qiáng)度，使其在工程中的應(yīng)用也來越多。本文將同時(shí)布設(shè)洞外三角高程控制網(wǎng)和幾何水準(zhǔn)控制網(wǎng)來完成洞外高程控制測(cè)量方案設(shè)計(jì)，分別預(yù)估兩套方案對(duì)隧道貫通產(chǎn)生的高程誤差。并比較兩套洞外高程控制測(cè)

15、量方案的優(yōu)劣。1.4青山隧道工程概況青山隧道全長(zhǎng)3100m，屬特長(zhǎng)跨嶺隧道，隧道從兩端相向開挖，不設(shè)豎進(jìn)，兩開挖洞口分別位于丁木灣和詹家坳口，高程分別為1225m、1220m左右，期間穿過數(shù)座山峰，其中最高峰碑兒山海拔1493m,測(cè)區(qū)平均高程約1300m，地形復(fù)雜，作業(yè)條件較差，不利測(cè)量工作開展。測(cè)區(qū)內(nèi)可用做起算點(diǎn)的已知點(diǎn)有兩個(gè)，均分布在隧道一側(cè)且都相對(duì)靠近于丁木灣洞口，其中已知點(diǎn)A(3127153.930，35616187.133)，高程為1142.280m,位于丁木灣洞口東偏南60°左右的大山（地名）地區(qū)，距丁木灣洞口2.5km，點(diǎn)B(3130047.451，35615640.4

16、10)，高程為1380.200m,在丁木灣洞口東偏北25°左右的大坪子地區(qū)，離丁木灣洞口約1.2km，兩已知點(diǎn)均不能與隧道開挖通視。AB兩點(diǎn)間距離2928.114m,通視狀況良好，AB間橫斷面圖見附圖1。本設(shè)計(jì)平面坐標(biāo)系均采用1954北京坐標(biāo)系，高程采用1956黃海高程系。在本方案設(shè)計(jì)時(shí)將針對(duì)青山隧道工程概況合理選擇控制網(wǎng)布設(shè)布設(shè)方案。1.5設(shè)計(jì)依據(jù)GB 5002693，工程測(cè)量規(guī)范JTJ 06199，公路勘測(cè)規(guī)范JTJ 07198，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)青山隧道測(cè)區(qū)1:5000地形圖第二章 洞外平面控制網(wǎng)的建立根據(jù)規(guī)范要求，在建立隧道洞外平面控制網(wǎng)時(shí)需建立兩套控制網(wǎng)方案，分別對(duì)其

17、進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)，并比較其優(yōu)劣以保證工程質(zhì)量，減小工程成本。結(jié)合青山隧道工程概況，本文分別布設(shè)三等導(dǎo)線網(wǎng)和三等GPS網(wǎng)作為洞外平面控制網(wǎng)。2.1 四等閉合導(dǎo)線導(dǎo)線等級(jí)的確定和網(wǎng)形設(shè)計(jì)青山隧道全長(zhǎng)3.1km，根據(jù)參考文獻(xiàn)2，結(jié)合測(cè)區(qū)地形條件，選擇布設(shè)為三等閉合導(dǎo)線，其技術(shù)要求如下：表2.1 三等導(dǎo)線布設(shè)技術(shù)要求等級(jí)符合導(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302.0131.81/55000610注：表中n表示測(cè)站數(shù)。受到測(cè)區(qū)地形條件影響和隧道貫通中線于已知點(diǎn)位置關(guān)系的限制，本文所布設(shè)網(wǎng)形詳見圖1.1。為了檢查

18、各導(dǎo)線點(diǎn)間的通視狀況，對(duì)所設(shè)導(dǎo)線邊分別做斷面圖。通過斷面圖即可直觀的判斷其通視是否良好。斷面圖見附圖2為了滿足工程需要，本方案選擇使用拓普康GTS-330型號(hào)全站儀，該型號(hào)全站儀由拓普康公司于2002年投入市場(chǎng)，是一款全中文化全站儀，裝有雙軸補(bǔ)償器可提供電子氣泡用于整平，并可自動(dòng)改正由于整平帶來的測(cè)角誤差；有充足的內(nèi)存空間，可貯存800016000個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，操作版面簡(jiǎn)單，儀器重4.9kg，結(jié)構(gòu)緊湊，性能良好。該型號(hào)全站儀所具有的高速測(cè)距功能，精測(cè)1.2秒，粗測(cè)0.7秒，跟蹤0.4秒，最大測(cè)距范圍3km，標(biāo)稱精度±()。圖 2.1 洞外三等閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)布設(shè)示意圖本控制網(wǎng)為三等閉

19、合導(dǎo)線，共設(shè)6個(gè)控制點(diǎn)，為了滿足工程需要，在洞口兩端200m范圍內(nèi)各布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，其中丁木灣洞口設(shè)一點(diǎn)C，距離洞口不到131.73m，與洞口通視良好，詹家坳口洞口設(shè)一點(diǎn)F，距離洞口200m左右，通視狀況良好，C、F兩點(diǎn)均可滿足青山隧道貫通施工的施工放樣要求，且均不會(huì)因隧道施工而造成破會(huì)。本導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線全長(zhǎng)13466.470，最大邊長(zhǎng)2294.687m，最小邊長(zhǎng)1592.460m，平均邊長(zhǎng)1923.782m，各點(diǎn)間通視狀況良好，符合規(guī)范要求，可以滿足工程需要。橫向貫通誤差嚴(yán)密預(yù)估對(duì)三等閉合導(dǎo)線對(duì)青山隧道貫通產(chǎn)生的橫向誤差做嚴(yán)密估算。起算數(shù)據(jù)如下：A(3127153.930 ，35616187.1

20、33)B(3130047.451，35615640.410) 收集整理得各導(dǎo)線點(diǎn)近似坐標(biāo)值，見表2.2表 2.2三等閉合導(dǎo)線各控制點(diǎn)近似坐標(biāo)控制點(diǎn)X/mY/mC3129075.08835614947.735D3130100.30135613523.562E3129321.82235612037.338F3127610.23135611575.810G3127012.37035612316.234H3127229693對(duì)三等導(dǎo)線的近似邊的邊長(zhǎng)和角度數(shù)據(jù)收集整理，結(jié)果見表2.3對(duì)本文所設(shè)計(jì)三等閉合導(dǎo)線進(jìn)行間接平差處理，求其坐標(biāo)協(xié)因數(shù)：本網(wǎng)存在8個(gè)角度誤差和7條邊長(zhǎng)誤差，故

21、其共有15個(gè)誤差方程。.1 確定各邊角改正系數(shù)坐標(biāo)方位角改正系數(shù)計(jì)算如下： (2.1)3將各導(dǎo)線點(diǎn)近似坐標(biāo)帶入式(2.1)，整理得各邊坐標(biāo)方位角改正系數(shù)，詳見表2.4。表2.3 三等閉合導(dǎo)線導(dǎo)線邊數(shù)據(jù)匯總控制點(diǎn)觀測(cè)角(° )坐標(biāo)方位角(° )近似邊長(zhǎng)(m)邊的權(quán)()B169 15 3.012944.457A22 4 45327 10 21.72286.2537.5C158 34 35305 44 55.81754.80210.7D116 36 21242 21 16.541677.76511.3E111 52 32174 13 48.22294.6877.5F55 51 1

22、650 5 5.161920.3489.5G289 57 22160 2 26.91592.46012.1H98 40 1578 42 41.61940.1579.4A68 27 40據(jù)參考文獻(xiàn)3可知： (2.2)結(jié)合表2.4,式(2. 1)列出各導(dǎo)線邊的誤差方程，整理如下： (2.3)表2.4 坐標(biāo)方位角改正系數(shù)邊名AC-0.840310.542110.84031-0.54211CD-0.584230.811590.58423-0.81159DE0.464000.88584-0.46400-0.88584EF0.99493-0.10053-0.99493 0.10053FG-0.64165-

23、0.766990.64165 0.76699GH0.93994-0.34135-0.93994 0.34135HA-0.19575-0.980650.19575 0.98065計(jì)算角度誤差方程系數(shù)各轉(zhuǎn)向角角度改正系數(shù)詳見見表2.5表2.5轉(zhuǎn)向角角度改正系數(shù)角XjYjXkYkXhYh1 0.35904 0.06984 0.13005 0.68828-0.48909-0.758122 1.44305 1.44485-0.48909-0.75812-0.95396-0.686733-2.04301-0.11628 1.08905-0.57044 0.95396 0.686734-0.99869 1.

24、46477-0.09037-0.89433 1.08905-0.570445 0.91420 0.20513-0.82383 0.68920-0.09037-0.894336 1.26597 0.52826-0.44214-1.21746-0.82383 0.689207 1.48471 1.00936-1.04257 0.20811-0.44214-1.217468 0.55381-0.96652 0.48901 0.75830-1.04282 0.20821表中: (2.4) 3據(jù)題可知誤差方程常數(shù)項(xiàng)為0據(jù)參考文獻(xiàn)3有： (2.5)列出誤差方程 (2.6)據(jù)式(2.3)、式(2.6)即可得

25、出系數(shù)B,詳細(xì)結(jié)果見附表1.2確定三等別和導(dǎo)線各邊各角的權(quán)(1)導(dǎo)線各邊權(quán)的確定根據(jù)規(guī)范要求和三等閉合導(dǎo)線本身的數(shù)據(jù)，利用儀器標(biāo)稱精度即可確定所有導(dǎo)線邊的權(quán)，定權(quán)公式如下： (2.7)式中為固定誤差（單位：mm）b為比例誤差（單位:ppm即）所求邊的權(quán)（單位：）為邊長(zhǎng)（單位：km）3結(jié)合本控制方案數(shù)據(jù)，計(jì)算各邊的權(quán)，結(jié)果整理詳見表2.3(2) 三等閉合導(dǎo)線各轉(zhuǎn)向角的權(quán)的確定據(jù)三等閉合導(dǎo)線設(shè)計(jì)方案可知，其角度觀測(cè)為等精度觀測(cè)，故：綜上，整理可得誤差方程權(quán)陣如下：.3 解算、 (2.8) 3結(jié)果詳見附表2，附表3.4 求點(diǎn)C點(diǎn)F 的誤差橢圓參數(shù)并做出誤差橢圓 (2.9)式中: (2.10) 3按上

26、式(2.9)、式(2.9)，利用已解算出來的求解點(diǎn)C點(diǎn)F的誤差橢圓參數(shù)，所得結(jié)果如下：C點(diǎn)誤差橢圓參數(shù)：F點(diǎn)誤差橢圓參數(shù)：求CF兩點(diǎn)的相對(duì)誤差橢圓參數(shù)并作出相對(duì)誤差橢圓，其參數(shù)計(jì)算公式為式(2.11)、式(2.12)。3 (2.11)解得： (2.12) 將附表3中數(shù)據(jù)帶入式(2.12)，解得參數(shù)如下：綜上,利用橢圓參數(shù)畫出點(diǎn)C點(diǎn)F的誤差橢圓和相對(duì)誤差橢圓。詳圖見圖2.2、圖2.3圖 2.2 誤差橢圓和相對(duì)誤差橢圓.5 利用相對(duì)橢圓求解三等閉合導(dǎo)線對(duì)隧道貫通產(chǎn)生的橫向貫通誤差通過參考文獻(xiàn)3可知：圖中OA的長(zhǎng)度即為平面控制道貫通造成橫向誤差，通過在圖中量出OA的長(zhǎng)度，可以知道CF兩點(diǎn)相對(duì)于整個(gè)貫

27、通面的橫向貫通誤差。對(duì)本文而言：其符合規(guī)范要求，可以滿足工程需要，此方案可行。圖 2.3 相對(duì)誤差橢圓及橫向誤差2.2建立洞外GPS控制網(wǎng)2.2.1 洞外GPS網(wǎng)的建立.1 GPS(Global Positioning Systen,即全球定位系統(tǒng))技術(shù)及其在工程中的應(yīng)用自從1996年美國(guó)宣布實(shí)行新的全球定位系統(tǒng)政策以來，民用GPS技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，伴隨著GPS技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，各種用途和型號(hào)的GPS接收機(jī)紛紛出現(xiàn)，其數(shù)據(jù)處理軟件越來越科學(xué)和合理，對(duì)誤差分析和處理越來越成熟。特別是差分GPS技術(shù)，可以有效的提高衛(wèi)星定位精度，可以說GPS技術(shù)的出現(xiàn)為測(cè)繪行業(yè)帶來了一場(chǎng)革命性

28、的發(fā)展。從2000年以來，我國(guó)陸續(xù)發(fā)射多顆定位衛(wèi)星，建成區(qū)域性定位系統(tǒng)北斗系統(tǒng)，其除了具有傳統(tǒng)衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)所具有的導(dǎo)航和定位功能外還兼?zhèn)涫跁r(shí)功能。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)自行研制的北斗系統(tǒng)將作為新的全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)正式投入使用。4 屆時(shí)其精度和可靠性將大大提高，使用更加方便，更適合我國(guó)地形環(huán)境。極大的提高了工作效率，降低了測(cè)量工作勞動(dòng)強(qiáng)度。其數(shù)據(jù)處理也將更加的成熟，其將成為工程測(cè)量的主要手段之一。由于隧道大多在地形起伏較大的山區(qū)，交通不便，通視困難，給全站儀作業(yè)帶來很大困難。用GPS建立隧道控制網(wǎng), 不僅較常規(guī)方法精度高、 速度快、 費(fèi)用低、 效率高，而且由于 GP S采集數(shù)據(jù)無需點(diǎn)間通視，可以

29、克服山嶺隧道地形陡險(xiǎn)、 樹木茂密、 通視條件差的弊病,能省去大量的兩開挖洞口間的導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測(cè)的困難“ 中間過渡點(diǎn)”, 僅需在洞口附近根據(jù)需要布測(cè)少量的供引測(cè)進(jìn)洞的有效點(diǎn)(本文為23個(gè))即能滿足工程需要, 從而大大提高了工作效率，節(jié)約了成本，縮短了工期。.2 洞外GPS控制網(wǎng)方案的確定根據(jù)參考文獻(xiàn)5，結(jié)合青山隧道本身長(zhǎng)度(L=3.1km)，初步確定布設(shè)為三等GPS網(wǎng)，規(guī)范對(duì)其具體技術(shù)指標(biāo)如下:表2.6衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)等級(jí)洞外平面控制網(wǎng)類別洞外導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量等級(jí)測(cè)角中誤差( )隧道長(zhǎng)度L(km)GPS網(wǎng)二等-L5三等-L5衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)符合下列要求：1 應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況精度要求衛(wèi)星狀

30、況接收機(jī)的類型和數(shù)量以及測(cè)區(qū)已有的測(cè)量資料進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。2 首級(jí)網(wǎng)布設(shè)時(shí)，宜聯(lián)測(cè)2個(gè)以上高級(jí)國(guó)家控制點(diǎn)或地方坐標(biāo)系的高級(jí)控制點(diǎn)；對(duì)控制網(wǎng)內(nèi)的邊長(zhǎng)，宜構(gòu)成大地四邊形或中點(diǎn)多邊形。3 控制網(wǎng)應(yīng)由獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成一個(gè)或若干個(gè)閉合環(huán)或附合路線：各等級(jí)控制網(wǎng)中構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)不宜多于6條。4 各等級(jí)控制網(wǎng)中獨(dú)立基線的觀測(cè)總數(shù)，不宜少于必要觀測(cè)基線數(shù)的1.5倍。5表 2.7衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)的主要技術(shù)要求等級(jí)平均邊長(zhǎng)(km)固定誤差A(yù)(mm)比例誤差系數(shù)B(mm/km)約束點(diǎn)間的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差約束平差后最弱邊相對(duì)中誤差二等910212500001120000三等4.5105115000017000

31、0四等210101100000140000GPS 控制測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求: 4表 2.8 GPS 控制測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求等級(jí)二等三等四等接收機(jī)類型號(hào)雙頻雙頻或單頻雙頻或單頻儀器標(biāo)稱精度10mm+2ppm10mm+5ppm10mm+5ppm觀測(cè)量載波相位載波相位載波相位衛(wèi)星高度角(°)靜態(tài)151515快速靜態(tài)-有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)靜態(tài)554快速靜態(tài)-觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度(min)靜態(tài)309020601545快速靜態(tài)-數(shù)據(jù)采樣間隔(s)靜態(tài)103010301030快速靜態(tài)-點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP666結(jié)合上述原則，最終GPS控制網(wǎng)布設(shè)如圖2.4。圖 2.4 洞外GPS平面控制網(wǎng)布設(shè)方案本

32、設(shè)計(jì)擬定采用3臺(tái)儀器同時(shí)觀測(cè)，重復(fù)設(shè)站數(shù)2.采用HD8200G藍(lán)牙靜態(tài)GPS接收機(jī)進(jìn)行GPS靜態(tài)觀測(cè)，該儀器由中海達(dá)公司潛心研制，采用一體化設(shè)計(jì)理念，機(jī)體高度密封，防塵、防水、防震。引入國(guó)際流行的藍(lán)牙通訊方式，隨機(jī)配置遠(yuǎn)距離藍(lán)牙控制終端，十分適合在青山隧道工程測(cè)區(qū)作業(yè)。該儀器操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量大,傳輸方便，配有高性能鋰電池，可長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，且廠家提供成熟的專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，十分實(shí)用于本工程。本網(wǎng)共有6個(gè)同步環(huán)組成，圖形采用邊連式的方式進(jìn)行擴(kuò)展，圖擴(kuò)展速度較快，圖形強(qiáng)度適中，能夠有效抵抗出差，為工程提供足夠精度的數(shù)據(jù)。本控制網(wǎng)將已知控制點(diǎn)點(diǎn)A、點(diǎn)B作為一條基線邊納入控制網(wǎng)作為起算數(shù)據(jù)，在洞口附近

33、各布設(shè)23個(gè)控制點(diǎn)。各相鄰洞口之間，網(wǎng)點(diǎn)與洞口之間通視狀況良好，其中丁木灣端GPS2點(diǎn)可直接用作進(jìn)洞點(diǎn)。本網(wǎng)最大基線邊長(zhǎng)3397.814m,最小基線邊長(zhǎng)458.651m，平均基線邊長(zhǎng)1776.576m。GPS網(wǎng)的特征值和部分精度指標(biāo)計(jì)算公司如下：4理論最少觀測(cè)數(shù)段數(shù)： (2.13)式中：n 為GPS網(wǎng)點(diǎn)總數(shù)m 為重復(fù)設(shè)站數(shù)N 為同時(shí)作業(yè)的儀器總數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)段數(shù)：基線總數(shù)： (2.14)獨(dú)立基線總數(shù)： (2.15)其中：必要基線數(shù)： (2.16)多余基線數(shù)：2.2.2 橫向貫通誤差預(yù)估.1,確定誤差預(yù)估模型GPS用于隧道貫通誤差預(yù)計(jì)的平差模型，是目前國(guó)內(nèi)為研究的熱點(diǎn)課題，基本可以歸納為三種方法: 一

34、是國(guó)外有利用控制網(wǎng)的相對(duì)精度估計(jì)橫向貫通誤差的影響值; 二是由兩相向開挖口控制點(diǎn)放出中線時(shí)理論角度中誤差近似估計(jì)法; 三是利用各控制點(diǎn)的坐標(biāo)及方差一協(xié)方差來確定橫向貫通誤差。6本采用參考文獻(xiàn)7所建立的模型,模型如下：7因橫向貫通誤差只與平面坐標(biāo)有關(guān)，據(jù)參考文獻(xiàn)7建立如圖2.5所示下平面坐標(biāo)系：圖 2.5 貫通中線貫通面坐標(biāo)系圖2.5中X為貫通面方向，Y為隧道前進(jìn)方向。則貫通點(diǎn)的橫向誤差為： (2.17)對(duì)其求全微分，將AE.CE的測(cè)邊和測(cè)角誤差歸算入洞內(nèi)誤差，整理后可得： (2.18)忽略基線和方位角觀測(cè)間的協(xié)方差，則隧道貫通橫向誤差的方差為： (2.19)利用GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度： (2.2

35、0)得： (2.21)利用式(2.21)可得： (2.22)將式（）代入式（）并統(tǒng)一綱量：(2.23)對(duì)于長(zhǎng)直隧道： (2.24)故式(2.23)可簡(jiǎn)化為： (2.25)用L代替，則： (2.26)式中：，長(zhǎng)度單位km，橫向貫通誤差單位mm。7 此模型從實(shí)際出發(fā)，充分利用GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度已知的條件，推導(dǎo)GPS隧道控制網(wǎng)產(chǎn)生的隧道貫通橫向誤差，科學(xué)合理且十分適用于預(yù)估橫向貫通誤差。7參考文獻(xiàn)7對(duì)以上模型經(jīng)行了科學(xué)的推導(dǎo)并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，證明了其科學(xué)性和可行性。.2 計(jì)算本文所設(shè)計(jì)的三等GPS洞外平面控制網(wǎng)對(duì)青山隧道貫通造成的橫向貫通誤差對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，選取洞口附近的GPS5和GPS2兩點(diǎn)作為

36、洞內(nèi)導(dǎo)線的布設(shè)依據(jù)，GPS2可后視GPS1，GPS5可后視GPS3.收集整理其相關(guān)數(shù)據(jù)，各點(diǎn)近似坐標(biāo)如表2.9。表 2.9三等GPS平面控制網(wǎng)部分網(wǎng)點(diǎn)及貫通點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)X/mY/mGPS13129324.62335615314.13GPS23129185.73835614876.25GPS33127386.85535612595.45GPS53127013.09135612315.87S3128203.44735613650.03注：S點(diǎn)為貫通點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合規(guī)程規(guī)范，為了滿足工程需要，最終選用的HD8200G藍(lán)牙靜態(tài)GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度如下：利用橫向貫通誤差估算模型，求得本文所設(shè)計(jì)三等GP

37、S洞外平面控制網(wǎng)對(duì)整個(gè)青山隧道隧道貫通造成的橫向誤差：其滿足規(guī)范要求。本方案可行。2.3洞外平面控制測(cè)量方案分析和比較本文在做洞外平面控制時(shí)所設(shè)計(jì)的兩套方案：三等閉合導(dǎo)線和三等GPS網(wǎng)，二者精度均可滿足隧道貫通需要，滿足規(guī)范要求，二者比較各有優(yōu)劣，從精度方面來看，故GPS網(wǎng)更有能保證隧道的貫通質(zhì)量，但GPS網(wǎng)過分依賴于起算數(shù)據(jù)。其點(diǎn)位精度將受到已知點(diǎn)客觀精度影響，難以提高；四等閉合導(dǎo)線則由于其本身的特點(diǎn)，起算數(shù)據(jù)不會(huì)影響隧道的貫通，從而很大的減少了工作量。從可靠性來看，通過對(duì)兩種方案的比較可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于四等閉合導(dǎo)線，三等GPS網(wǎng)有更多的多余觀測(cè)值，其網(wǎng)形相對(duì)于閉合導(dǎo)線幾何強(qiáng)度更高，更能抵抗粗

38、差，且其數(shù)據(jù)處理均通過軟件完成，能更恰當(dāng)?shù)姆峙湔`差，可靠性更高，四等導(dǎo)線由于其本身特點(diǎn)，很多誤差或是粗差，特別是測(cè)角誤差，由于很難檢核，難以得到有效的處理。從費(fèi)用方面考慮，四等閉合導(dǎo)線測(cè)區(qū)范圍較大，且由于點(diǎn)間通視需要，控制點(diǎn)均布設(shè)在山頂?shù)鹊貏?shì)較高的地方，交通困難，為埋石造標(biāo)和實(shí)際實(shí)測(cè)等工作帶來了較大的困難，增大了工作成本。GPS網(wǎng)測(cè)區(qū)較小，網(wǎng)點(diǎn)靠近隧道開挖洞口，方便工程后期施工。更利于埋石造標(biāo)等工作，此外,GPS操作簡(jiǎn)單，收集數(shù)據(jù)更快，對(duì)實(shí)測(cè)人員素質(zhì)要求相對(duì)較低，更利于節(jié)省工程成本。在數(shù)據(jù)處理上，導(dǎo)線作為傳統(tǒng)的控制方式，其數(shù)據(jù)處理理論成熟，GPS為新發(fā)展的技術(shù)手段，雖然其數(shù)據(jù)處理理論不如導(dǎo)線處

39、理理論那樣成熟，且數(shù)據(jù)多，工作量大，但優(yōu)在很多GPS接收機(jī)廠家同時(shí)提供GPS數(shù)據(jù)處理軟件，能很大的提高工作效率。綜上，本文選用三等GPS網(wǎng)做外青山隧道貫通測(cè)量設(shè)計(jì)洞外平面控制網(wǎng)最終方案。第三章 洞外高程控制測(cè)量高程貫通誤差對(duì)隧道貫通造成的影響是影響隧道貫通質(zhì)量的一個(gè)重要因素，因此需要建立完善的高程控制網(wǎng)以保證隧道的順利貫通。由于青山隧道不設(shè)豎井，無需聯(lián)系測(cè)量，故根據(jù)參考文獻(xiàn)1，高程測(cè)量對(duì)隧道貫通高程誤差可由下式計(jì)算 (3.1)式中對(duì)于四等水準(zhǔn)1S為光電測(cè)距導(dǎo)線長(zhǎng)度或水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度。3.1光電測(cè)距三角高程三角高程測(cè)量原理8如圖：圖 3.1 三角高程原理A點(diǎn)高程已知，若AB間水平距離已知，則僅需測(cè)出

40、豎直角，B點(diǎn)高程即可據(jù)式(3.2)求得： (3.2)式中：為儀器高為目標(biāo)高在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于目前集電子經(jīng)緯儀和光電測(cè)距儀于一身電子全站儀，本身具備記錄和計(jì)算等功能，能過通過一次作業(yè)獲得所需距離和角度數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量做小效率高，速度快。兼其觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度高，儀器本身市場(chǎng)售價(jià)越來越低，有著很高的性價(jià)比，故而在現(xiàn)代民用工程中普遍使用的，由于目前的全站儀一次測(cè)量所直接觀測(cè)的測(cè)距離為AB間的斜距，故實(shí)際運(yùn)用中使用式(3.3)進(jìn)行計(jì)算： (3.3)式中：D為AB間斜距三角高程誤差分析三角高程誤差來源主要在于對(duì)豎角的測(cè)角誤差和對(duì)儀器高目標(biāo)高及其D或S的測(cè)距誤差，對(duì)于儀器高和目標(biāo)高，鋼尺量距可達(dá)到&#

41、177;1mm或是更高的精度，對(duì)高程數(shù)據(jù)影響輕微，可以忽略。故此認(rèn)為其誤差主要來源于對(duì)豎角的觀測(cè)誤差和距離測(cè)量時(shí)的大氣折光誤差，由于現(xiàn)代高精度儀器的引進(jìn)，豎角觀測(cè)誤差對(duì)高差的影響主要推算寓邊長(zhǎng)相關(guān)，邊長(zhǎng)越大造成的三角高程誤差越大，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)時(shí)，在邊長(zhǎng)2km范圍內(nèi)光電測(cè)距三角高程可以完全代替四等水準(zhǔn)測(cè)量，當(dāng)，邊長(zhǎng)在1.2km范圍內(nèi)可以代替三等水準(zhǔn)測(cè)量，并在各類工程中大量使用。在實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)范對(duì)邊長(zhǎng)做了嚴(yán)格的規(guī)定。關(guān)于大氣折光帶來的誤差，其影響因素眾多且難以人為的控制，如測(cè)區(qū)的溫度，空氣的濕度等，但總體上而言，研究表明：選擇適當(dāng)?shù)挠^測(cè)時(shí)間，能極大的縮小大氣折光的影響，一般認(rèn)為10時(shí)至16時(shí)為最

42、佳觀測(cè)時(shí)段。8 三角高程控制網(wǎng)布設(shè)方案的確定根據(jù)規(guī)范及工程本身狀況，選擇四等光電測(cè)距三角高程即可滿足工程精度要求。參考文獻(xiàn)5中關(guān)于四等光電測(cè)距三角高程的技術(shù)要求如下：5表 3.1光電測(cè)距三角高程技術(shù)指標(biāo)等級(jí)邊長(zhǎng)(km)每公里高差中誤差(mm)對(duì)向觀測(cè)高差較差(mm)符合或環(huán)線閉合差(mm)測(cè)距邊測(cè)回?cái)?shù)儀器精度級(jí)別儀器等級(jí)指標(biāo)差較差()垂直角較差()垂直角測(cè)回?cái)?shù)四等110往返各一次10mm2級(jí)773注：D為測(cè)距邊邊的長(zhǎng)度(km)另規(guī)范要求垂直角不得超過15°，并 與高一級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，對(duì)向觀測(cè)宜在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，計(jì)算時(shí)考慮適當(dāng)考慮地球曲率和大氣折光，儀器高度，反射鏡高度或是覘標(biāo)高度應(yīng)在觀

43、測(cè)前測(cè)量，四等應(yīng)采用量桿測(cè)量，其精度精確至1mm，當(dāng)較差不大于2mm時(shí)，取平均值。在內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)垂直角度應(yīng)精確至0.1，高程值精確至1mm。5三角高程控制網(wǎng)如圖所示：本網(wǎng)共設(shè)17個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，有16條邊，線路全長(zhǎng) 12686.401m，最大邊長(zhǎng)981.972m，最小邊長(zhǎng)469.991m，平均邊長(zhǎng)792.900m，大多控制點(diǎn)均勻分布在隧道兩側(cè)，方便隧道的施工，兩洞口附近各設(shè)23個(gè)控制點(diǎn)，其中詹家拗口洞口處點(diǎn)布設(shè)在洞口，可直接用在進(jìn)洞點(diǎn)。四等三角高程控制網(wǎng)各控制點(diǎn)點(diǎn)間通視良好，洞口點(diǎn)到洞口之間通視狀況良好，符合規(guī)范要求，具體斷面圖見附圖3?？梢詽M足工程需要。此外，在布設(shè)三角高程控制網(wǎng)時(shí)合理的選用了部分平

44、面控制網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)兼做高程點(diǎn)，大大縮減了工作量，提高了工作效率。圖 3.2 洞外四等三角高程控制網(wǎng)布設(shè)方案三角高程控制網(wǎng)對(duì)隧道貫通造成的高程誤差估計(jì)預(yù)計(jì)四等三角高程控制網(wǎng)對(duì)隧道貫通造成的高程誤差據(jù)公式(3.1)得：其符合規(guī)范要求，本方案可用于青山隧道貫通洞外高程控制測(cè)量。3.2幾何水準(zhǔn)幾何水準(zhǔn)原理8如圖3.3圖 3.3水準(zhǔn)測(cè)量原理若A點(diǎn)高程已知，則可據(jù)式求出B高程。 (3.4)若AB間距離較遠(yuǎn)或不能直接通視，則可通過在AB間插入水準(zhǔn)測(cè)站點(diǎn)的方式來延伸水準(zhǔn)線路，最終獲得目標(biāo)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。 水準(zhǔn)測(cè)量誤差分析8水準(zhǔn)客觀上受到大氣折光和地球曲率的影響，經(jīng)分析，二者在一根水準(zhǔn)尺讀數(shù)上的影響如下: (3.5)式

45、中:為地球曲率對(duì)一根水準(zhǔn)尺讀數(shù)的影響為大氣折光對(duì)一根水準(zhǔn)尺讀數(shù)的影響為儀器到水準(zhǔn)尺的弧長(zhǎng)R為水準(zhǔn)面半徑K為折光系數(shù)實(shí)際上，在測(cè)量過程中，我們所需要的數(shù)據(jù)僅是前后兩尺讀數(shù)的差值，綜合上式分析，可得其差值為: (3.6) 可以看出，水準(zhǔn)測(cè)量的精度取決于其前后視距之間的差值，當(dāng)前后視距相等時(shí)，地球曲率和大氣折光對(duì)其對(duì)數(shù)造成的影響是完全抵消的。8由于實(shí)際工作中不可能使前后視距完全相等，故規(guī)程規(guī)范對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量前后視距差做了明確規(guī)定，當(dāng)測(cè)量工作符合規(guī)范要求是，可將這兩種誤差要素限制到滿足工程需要的范圍之內(nèi)。以下是參考文獻(xiàn)2中對(duì)各等級(jí)等水準(zhǔn)測(cè)量做出的技術(shù)要求:表3.2 水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)指標(biāo)等級(jí)水準(zhǔn)儀型號(hào)視線長(zhǎng)度/

46、m前后視的距離較差/m前后視距離較差累積/m視線離地面最低高度/m基、輔分劃或黑、紅面讀數(shù)較差/mm基、輔分劃或黑、紅面所測(cè)高程較差/mm二等DS150130.50.50.7三等DS1100360.31.01.5DS3752.03.0四等DS31005100.23.05.0五等DS3100近似相等水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)間間距以11.5km為宜，并在隧道兩端洞口附近各至少布設(shè)一個(gè)，以便為后期工程提供水準(zhǔn)依據(jù)。水準(zhǔn)觀測(cè)應(yīng)符合以下規(guī)范：1 水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的夾角i，DS1型不應(yīng)超過15秒，DS3型不應(yīng)超過20秒。2 補(bǔ)償式自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償誤差對(duì)于二等水準(zhǔn)不應(yīng)超過0.2，三等不應(yīng)超過0.5。3 水準(zhǔn)尺上的

47、米間隔平均長(zhǎng)與名義長(zhǎng)之差，對(duì)于因瓦水準(zhǔn)尺，不應(yīng)超過0.15mm；對(duì)于條形碼尺，不應(yīng)超過0.10mm；對(duì)于木質(zhì)雙面水準(zhǔn)尺，不應(yīng)超過0.5mm。2 三、四等水準(zhǔn)采用變動(dòng)儀器高度觀測(cè)單面水準(zhǔn)尺時(shí)，所測(cè)兩次高差較差，應(yīng)與黑面、紅面所測(cè)高差之差的要求相同。3 數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)，不受基、輔分劃或黑、紅面讀數(shù)較差指標(biāo)的限制，但測(cè)站兩次觀測(cè)的高差較差，應(yīng)滿足表中相應(yīng)等級(jí)基、輔分劃或黑、紅面所測(cè)高差較差的限值。5根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合青山隧道本身工程概況，選擇四等水準(zhǔn)測(cè)量即可滿足工程要求。 洞外高程控制測(cè)量水準(zhǔn)線路方案的確定結(jié)合以上規(guī)范要求和青山隧道本身工程概況，最終確定布設(shè)四等水準(zhǔn)網(wǎng)，參考文獻(xiàn)2對(duì)四等水準(zhǔn)線路技術(shù)要

48、求如下：表3.3水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)每公里高差中數(shù)/mm往返較差，符合或環(huán)線閉合差/mm檢測(cè)已測(cè)段高差之差/mm水準(zhǔn)線路最大長(zhǎng)度/km偶然中誤差全中誤差平原微丘區(qū)山嶺重丘區(qū)四±5±10或16注：S為水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)，n為測(cè)站數(shù)，為已測(cè)水準(zhǔn)路段長(zhǎng)度。四等水準(zhǔn)線路布設(shè)如圖3.4：圖 3.4 洞外幾何水準(zhǔn)高程控制布設(shè)示意圖本控制網(wǎng)全長(zhǎng)11391.45m，以已知點(diǎn)A作為起算點(diǎn)，沿線路前進(jìn)方向共設(shè)12個(gè)高程控制點(diǎn)，無跨河水準(zhǔn)測(cè)量等特殊工作，水準(zhǔn)線路盡量沿已有的可通行公路或山路前進(jìn)，作業(yè)方便。在隧道兩端洞口各設(shè)23個(gè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)，其中點(diǎn)和點(diǎn)位于開挖洞口兩端，可直接用作進(jìn)洞點(diǎn)，點(diǎn)和點(diǎn)附近均有在同一

49、線路內(nèi)的數(shù)個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，以便隨時(shí)檢核和校對(duì)，以免工程施工對(duì)其帶來的影響，避免造成錯(cuò)誤。洞口附近的水準(zhǔn)點(diǎn)與洞口之間通視良好，相鄰兩控制點(diǎn)間水準(zhǔn)線路最長(zhǎng)1000.443m，最短400.438m，符合規(guī)范要求，可以滿足工程需要。 估算所設(shè)水準(zhǔn)線路對(duì)隧道貫通造成的高程誤差本方案對(duì)隧道貫通差生的高程誤差預(yù)計(jì)如下：據(jù)式(3.1)可得：其滿足規(guī)范要求，本方案可行。3.3兩種洞外高程控制測(cè)量方案分析和比較通過對(duì)高程控制測(cè)量對(duì)隧道貫通造成的高程貫通誤差估算公式分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，估算高程貫通誤差時(shí)，在精度等級(jí)相同的情況下。其數(shù)值僅僅與水準(zhǔn)路線或三角高程路線的總長(zhǎng)度有關(guān)，其實(shí)洞內(nèi)高程控制造成的高程誤差估計(jì)與洞外一樣，

50、在精度等級(jí)相同的情況下，僅于線路長(zhǎng)度有關(guān)。本文布設(shè)了的四等三角高程網(wǎng)和四等水準(zhǔn)線路兩套洞外高程控制測(cè)量方案并對(duì)其對(duì)隧道貫通造成高程上的誤差進(jìn)行估算，就在精度方面而言，本文所設(shè)計(jì)的兩套方案中，,即幾何水準(zhǔn)網(wǎng)要優(yōu)于三角高程。但在實(shí)際工作中，由于全站儀的數(shù)據(jù)收集自動(dòng)化和數(shù)據(jù)處理智能化，電磁波測(cè)距的高精度等，其精度往往要優(yōu)于同等級(jí)幾何水準(zhǔn)，同時(shí)幾何水準(zhǔn)需要大量的轉(zhuǎn)點(diǎn)以支持水準(zhǔn)路線的延伸，需要進(jìn)行大量的外業(yè)測(cè)量工作和繁冗的內(nèi)業(yè)計(jì)算。而三角高程則僅測(cè)量少量的高程點(diǎn)，數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)單方便。在兩種方案對(duì)粗差的抵抗能力方面，二者均難以組織檢校，很難發(fā)現(xiàn)某一單個(gè)點(diǎn)的粗差，可靠性相對(duì)較低。對(duì)本文而言，由于測(cè)區(qū)位于山區(qū)，地形起伏極大，另已知點(diǎn)的位置也極大的限制了布網(wǎng)方案，為了滿足通視需要，三角高程高程控制方案所布設(shè)的高程點(diǎn)多位于山頂?shù)鹊貏?shì)較高的地方，交通困難，為測(cè)量工作開展帶來了極大的不便。由于水準(zhǔn)線路沿已有路線布設(shè)，交通方便且沒有相對(duì)嚴(yán)格通視要求，且在工程后期應(yīng)用頻繁的高程點(diǎn)均分布在隧道連兩開挖口附近，故其工作量并不比三角高程多出太多，結(jié)合精度比較，考慮到成本因素等各方面因素，對(duì)青山隧道貫通工作而言，幾何水準(zhǔn)方案優(yōu)于三角高程方案，故本最終選取四等幾何水準(zhǔn)作為青山隧道洞外高程控制方案。第四章 洞內(nèi)平面控制測(cè)量4.1洞內(nèi)平面控制概述為了放樣中線，指示隧道掘進(jìn)，必