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1、1前 言隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道，这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。中国于18871889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道,长261米。此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。京张铁路关沟段修建的4座隧道,是用中国自己技术力量修建的第一批铁路隧道。隧道施工测量的主要任务是保证对向开挖的隧道能按照规定的精度贯通并使各建筑物按照设计的位置修建；放样过程中仪器
2、所标出的方向距离都是依据控制网和图纸上设计的建筑物计算出来的，因而在施工放样之前需建立具有必要精度的施工控制网。2隧道概述2.1简介隧道隧道是指修建在地层中的地下工程建筑物。它被广泛用于公路、铁路、矿山、水利、市政和国防等方面。在高等公路建设中，为了满足技术标准，克服地形和高程上的障碍，改善公路的平面线形、提高车速、减少对植被的破坏、保护生态环境，避免山区公路的各种病害(如落石、坍方、雪崩、泥石流等)，常常需修建隧道。修建隧道既能保证线路平顺，行车安全，提高舒适性和节省运费，又能增加隐蔽性，提高防护能力和不受气候影响。2.2隧道分类铁路隧道：500m以下为短隧道，5003000m中隧道，300
3、010000m长隧道，10000m 特长隧道公路隧道：500m以下为短隧道，5001000m为中隧道，10003000m为长隧道，3000m以上为特长隧道3介绍施工控制网3.1施工控制网的特点工程施工中的测量工作与其他的一般测量工作不同，它要求与施工进度配合及时，满足施工的需要。我们原有的测图控制网在布点和施测精度方面主要考虑满足测绘大比例尺地形图的需要，不可能考虑将来建筑物的分布及施工放样对点位的布设要求。因此，在施工期间，这些测量控制点大部分会遭受破坏，即使被保留下来的，也往往不能通视，无法满足施工测量的需要。而施工控制网是为工程建筑物的施工放样提供控制，其点位，密度以及精度取决于建筑物的
4、性质。施工控制网与国家或城市控制网相比较，其最大的不同是：在精度上并不遵循“由高级到低级”的原则。施工控制网具有控制范围小，控制点的密度大，精度要求高，使用频繁，受施工干扰大等特点。（一）控制范围小，控制点密度大在勘测阶段，建筑物的位置还没有最后确定下来，通过勘测进行几个方案的比较，最后选出一个最佳方案。因此，勘测时测量的范围较大，往往是工程建筑物实际范围的几倍到十几倍。而在施工阶段，工程建筑物的位置已经确定，施工控制网的服务对象非常明确。所以，施工控制网的范围比测图控制网的范围小得多。（二）精度要求高施工控制网主要用于放样建筑物的轴线，有时也用于放样建筑物的轮廓点，这些轴线和轮廓点都有一定的
5、精度要求。施工控制网的精度远高于厕图控制网的精度。这样高精度的控制网，要求图形坚强，有足够的多余观测，在电磁波测距仪和电子计算机广泛应用的条件下，边角网是建立施工控制网的一种好方案。（三）使用频繁施工测量贯穿于施工过程的始终，工程建筑物往往在不同高度上具有不同的形状和尺寸。施工中需要随时进行放样或检查其位置，在一个控制点上往往需要放样几十次甚至上百次。例如在桥梁建设中，随着桥梁墩台浇筑的升高，在施工的不同过程和不同高度上，需要在控制点上进行多次放样。可见，施工控制点较测图控制点使用频繁。这就要求施工控制点稳定可靠，使用方便，在整个施工期间避免施工干扰和破坏，必要时可在控制点上设立观测墩，并设置
6、固定的定向标志。（四）受施工干扰大在施工场地上，施工人员来来往往，各种施工机械和运输车辆（如吊车，汽车等）川流不息，施工临时建筑物很多，这就给施工测量带来很多困难，经常造成视线不通视。特别是现代化施工，常常采用交叉作业方法，工地上各种建筑物的高度相差和悬殊，这都将影响控制点的通视。因此，不仅要求控制点要分布合理，而且要求控制点要有足够的密度，以便在施工放样中有充分选择控制点的余地。3.2施工控制网分类施工控制网分为高程和平面控制网。高程控制网采用水准网，为用各种等级的水准测量测定施工场地上的一系列水准点和其他高程控制点的高程，其密度要求安防一站水准仪即能测设所需要放样点的高程。平面控制网可以布
7、设成三角网、导线网、GPS控制网，建筑方格网等式。 三角网 对于地势起伏较大，通视条件较好的施工场地，可采用三角 导线网 对于地势平坦，通视又比较困难的施工场地，可采用导线网。 GPS网 无需通视，所以布网限制条件较少，网形精度较高。 建筑方格网 对于建筑物多为矩形且布置比较规则和密集的施工场地，可采用建筑方格网。 平面控制网的布置形式随工程建筑物的种类而有所不同，例如大型桥梁施工控制网、隧道施工控制网、水利枢纽中的大坝施工控制网、大型工厂企业施工控制网等。3.3施工控制网布设原则1分级布设，逐级控制；2 应有足够的精度；3 应有足够的密度；4 应有统一的规格；3.4施工控制网的精度施工测量的
8、主要任务是放样，而放样的依据是施工控制网，所以施工控制网精度的确定，应从保证放样的精度要求来考虑。而由于各种网形的测量仪器误差，布网方式等存在差异，所以实际误差要求也不尽相同。如下面表格分别介绍了三角网，导线网，和建筑方格网的主要技术要求。 1三角网表 1 三角网的主要技术要求 等级平均边长/km测角中误差/起算边相对中误差最弱边相对中误差二等91.01/3000001/120000三等51.81/200000(首级)1/120000(加密)1/80000四等22.51/120000(首级)1/80000(加密)1/45000一级小三角二级小三角10.55101/400001/200001/2
9、00001/100002导线网表 2 导线网的主要技术要求等级附合导线长度/km平均边长/km每边测距中误差/mm测角中误差/导线全长相对闭合差方位角闭合差测回数DJ1DJ2DJ6三等302.0131.81/550003.6610四等201.0132.51/35000546一级100.5175.01/150001024二级60.3308.01/100001613三级20.01/200030123 GPS网表3 GPS网的技术要求 级别项目 AAABCDE卫星截止高度角（）101015151515444444有效观测卫星总数20209644观测时段数106421.61.6时段长度min静态720
10、540240604540快速静态双频+P(Y)1052双频全波151010单频或双频半波302015采样间隔s静态303030103010301030快速静态515515515时段中任意卫星有效观测时间min静态151515151515快速静态双频+P(Y)111双频全波333单频或双频半波5554建筑方格网表4 建筑方格网的主要技术要求等级边长（m）测量中误差（）边长相对中误差级10030051/30000级10030061/200004隧道施工控制网的布设4.1隧道工程施工的特点隧道工程施工，是一个复杂的系统工程，其特点是除洞口和洞门是在露天施工外，其余各项工程都在地下进行施工作业。由于它
11、空间有限，工作面狭小，光线暗，劳动条件差，施工难度较大。而长隧道的施工需要通过竖向或侧向的通道（竖井、斜井、平峒）增加工作面，加快施工进度。很多工作面同时施工时，测量人员应保证隧道最后正确贯通。4.2隧道施工测量的主要任务隧道施工测量的主要任务是保证对向开挖的隧道能按照规定的精度贯通并使各建筑物按照设计的位置修建;放样过程中仪器所标出的方向距离都是依据控制网和图纸上设计的建筑物计算出来的.因而在施工放样之前需建立具有必要精度的施工控制网.4.3隧道地面控制网的布设隧道施工控制网的地面部分用以确定洞口点，竖井的近井点和方向照准点之间的相对位置，作为洞内控制网的真实数据。网的图形向隧道轴线方向延伸
12、，布网形式常采用以下几种形式：1狭长的三角网2边角混合网或环形导线网3 GPS控制网等但由于当今，铁路、公路都在高速发展，而且线路长和直是其特点，因此大量建筑长隧道也在所难免，传统的隧道控制测量方法费事和速度慢，而用于需要大量进行洞口区域连测的隧道测量却可以缩短工期获得很高的效益，同时能够保证隧道贯通的精度和建筑物的精度。例如在我国晋南的云台山隧道，全长8.1公里，施测了GPS控制网,同地面控制网的坐标比较,较差小于10mm:又如奥地利在一条6公里长的公路隧道上,为了与地面测量比较,又用了GPS重测了ROPPEN隧道网,结果与地面网比较坐标互差为16mm:此外,日本山梨大隧道35公里,英吉利海
13、峡大隧道,也都施测了GPS控制网.因此现在一般都采用GPS控制网。4.4隧道洞内控制网的布设隧道洞内狭长形状的空间使洞内控制网的设计没有选择的余地，只能采用支导线的形式。为了进行检核,一般布设两个等级的导线。在掘进的同时首先布设施工导线,为掘进指明方向,为其他施工提供依据；当隧道掘进至12km时，布设边长较长的,具有较高精度的主导线，用于检核及修正施工导线。隧道在曲线部分时,可以跳站观测，构成跳点,最后在新点处交会,它不但能使测量数据有足够的可靠性,还可以提高导线的精度。5 隧道GPS控制网5.1 GPS定位作业模式GPS定位作业模式可按照基准点的不同分为绝对定位模式和相对定位模式。绝对定位是
14、相对于GPS坐标系统（如WGS-84系）而言的，其观测值结果为三维坐标X,Y,Z；而相对定位是测站相对于某一点的定位，其观测值结果为GPS坐标系下的基线向量（三维坐标差）；又可根据定位观测过程中天线所处状态（运动或静止）划分为动态定位或静态定位。动态定位时观测天线处于运动中，定位结果实时计算输出或显示，但定位精度较静态低；静态定位在观测过程中，GPS接收机天线位置是不动的，其观测数据离线后处理，后获取定位结果。5.2 GPS测量特点1 GPS测量定位是借助于后方距离空间交会原理定位。进行精密控制测量至少需要使用3台或以上GPS接收机进行同步观测4颗或以上卫星，通过实时或后处理观测数据获取定位结果。2 具有实时绝对定位和实
