李金祥

(中鐵十二局二公司，山西 太原 030032)

銀西鐵路YXZQ-5標(biāo)段起訖里程DK110+217～DK138+151.98，線路長(zhǎng)度27.93 km。標(biāo)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(biāo)段控制性工程新永壽梁隧道，長(zhǎng)度10 796.74 m。

本文對(duì)新永壽梁隧道洞外控制網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，通過建立獨(dú)立控制網(wǎng)來滿足長(zhǎng)大隧道貫通的需求，對(duì)長(zhǎng)大隧道的貫通精度有很大的提高，確保了長(zhǎng)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(dú)立控制網(wǎng)測(cè)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(diǎn)8個(gè)，平面加密控制點(diǎn)15個(gè)。

2 測(cè)量?jī)x器設(shè)備

施工復(fù)測(cè)使用的主要測(cè)量?jī)x器均經(jīng)省級(jí)以上計(jì)量檢定部門檢定合格并在檢定有效期內(nèi)，儀器的標(biāo)稱精度及技術(shù)狀態(tài)均滿足復(fù)測(cè)的要求。

平面測(cè)量全部采用GPS測(cè)量：共投入6臺(tái)徠卡GS15雙頻雙星接收機(jī)(標(biāo)稱精度±5 mm+1×10-6D)，測(cè)量前進(jìn)行了基座、對(duì)中器等的常規(guī)檢校。

3 坐標(biāo)系統(tǒng)

根據(jù)提供的獨(dú)立網(wǎng)方案，經(jīng)分析該獨(dú)立控制網(wǎng)采用設(shè)計(jì)提供獨(dú)立坐標(biāo)系，滿足邊長(zhǎng)投影在相應(yīng)的線路設(shè)計(jì)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(jì)提供坐標(biāo)系統(tǒng)一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，即基于2000國家大地坐標(biāo)系基本橢球參數(shù)(長(zhǎng)半軸a=6 378 137 m，扁率α=1/298.257 222 101)，獨(dú)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(zhǔn)。

表1

4 平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)

4.1 測(cè)量實(shí)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(duì)定位測(cè)量模式，6臺(tái)GPS接收機(jī)架設(shè)于控制點(diǎn)上同步觀測(cè)。

(2) 測(cè)前根據(jù)星歷預(yù)報(bào)，詳細(xì)制定觀測(cè)計(jì)劃；觀測(cè)中嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行同步觀測(cè)作業(yè)，最短觀測(cè)時(shí)間120 min，同步觀測(cè)2個(gè)時(shí)段。

(3) 接收機(jī)設(shè)置觀測(cè)衛(wèi)星高度角≥15°,數(shù)據(jù)采樣間隔為15 s。測(cè)區(qū)地形開闊，同步觀測(cè)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(yán)格整平、對(duì)中，并隨時(shí)檢查。

(5) 作業(yè)中使用對(duì)講機(jī)需離GPS接收機(jī)20 m以外。

(6) 每時(shí)段觀測(cè)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(gè)時(shí)段觀測(cè)結(jié)束后，重新檢查對(duì)中整平儀器，再進(jìn)行第二時(shí)段的觀測(cè)。

(7) 觀測(cè)人員嚴(yán)格按手簿內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)記載，不得錯(cuò)記、漏記，嚴(yán)禁事后補(bǔ)記或偽造。

(8) 作業(yè)過程中，天氣多為晴天。

4.2 GPS控制測(cè)量的主要技術(shù)指標(biāo)

GPS測(cè)量主要技術(shù)指標(biāo)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(jìn)行基線向量解算。采用廣播星歷，按靜態(tài)相對(duì)定位模式進(jìn)行解算，得到滿足儀器標(biāo)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(cè)結(jié)束后，以大地四邊形作為基本構(gòu)網(wǎng)圖形對(duì)觀測(cè)基線進(jìn)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(yàn)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(zhǎng)，單位為km。

(2) 重復(fù)基線較差

4.3.2 獨(dú)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(biāo)(空間直角坐標(biāo))作為起算數(shù)據(jù)，對(duì) 獨(dú)立控制網(wǎng)進(jìn)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(duì)值均滿足

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

4.4 獨(dú)立控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果分析

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

表3 洞外GPS測(cè)量對(duì)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(duì)新永壽梁隧道洞洞外獨(dú)立控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)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(zhǎng)大隧道高精度貫通要求。