(党工修改后3-14)福仁山、罗曲特长隧道控制测量技术设计书

新建铁路西安至成都客运专线 陕西境内站前工程XCZQ-5标段

(DK152+500～DK184+312.32)

得利、福仁山、罗曲特长隧道精密控制测量

技术设计书

中国水电十四局西成客专项目部

2013年1月

新建铁路西安至成都客运专线 陕西境内站前工程XCZQ-5标段

(DK152+500～DK184+312.32)

得利、福仁山、罗曲特长隧道精密控制测量

技术设计书

编制： 复核： 审批：

中国水电十四局西成客专项目部

2013年1月

新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书

目 录

1 概 况 ....................................................................................................... 1 1.1 任务来源 ..................................................................................................... 1 1.1.2 测区概况................................................................................................. 1 1.2 技术设计原则及技术标准 ...................................................................... 2 1.2.1 技术设计原则 .......................................................................................... 2 1.2.2 采用技术标准： ...................................................................................... 2 1.3 既有资料的分析、评价及利用 .............................................................. 2 1.3.1 地形图资料............................................................................................... 2 1.3.2 洞口附近线路定测资料 .......................................................................... 2 1.3.3 平面资料 ................................................................................................... 3 1.3.4 高程资料 ................................................................................................... 3 1.3.5 设计资料 ................................................................................................... 3 1.4 任务量 ....................................................................................................... 3 2 GPS平面控制网测量设计 ........................................................................... 4 2.1 坐标系选择................................................................................................. 4 2.2 控制测量精度等级 .................................................................................. 4 2.3 控制点的选点、埋石 ................................................................................ 6 2.4 控制网网形设计方案 ................................................................................ 8 2.5 横向贯通误差预计 ................................................................................ 10 2.6 控制网观测............................................................................................. 10 2.7 控制网数据处理 ...................................................................................... 12 3 高程控制测量设计 .................................................................................... 13 3.1 高程系统 ................................................................................................. 13 3.2 高程控制测量方案 ................................................................................ 13 3.3 选点和埋石............................................................................................. 14 3.4 水准测量观测 ........................................................................................ 15 3.5 外业整理与成果计算 ............................................................................ 16 3.5.1 外业记录整理 ...................................................................................... 16 3.5.2 成果计算............................................................................................... 17 4 附图、附表 ................................................................................................. 18 4.1附图1 控制点位置图 .............................................................................. 18 4.2附图2 GPS控制网网形设计方案示意图 ............................................... 18 4.3附图3 水准路线布置图 .......................................................................... 18 4.4附表1 计算统计附表 .............................................................................. 18 4.5附表2 控制点点之记 .............................................................................. 19 4.6附表3 控制测量主要设备器材表 ........................................................ 20

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 1 概 况

1.1 任务来源

对西成客运专线得利、福仁山、罗曲特长隧道进行施工控制测量工作。控制测量工作包括隧道平面控制测量工作以及高程控制测量工作。

1.1.2 测区概况

1、得利隧道

得利隧道位于陕西省汉中市佛坪县辖区，区域为秦岭南麓中山区，洞身地表起伏较大，多为基岩峭壁。山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道出口位于金水河牛角坝，最大埋深1030m，最小埋深22m，隧道起讫里程为K144+663～DK158+830.05（本标段桩号为DK152+500.00～DK158+830.05），隧道全长14167.05m，为双线特长隧道，DK156+600.018～DK156+600.0，（长链L=0.018m）。洞身817.226m位于R=12000m的曲线上，其余在直线上。

根据施工工期要求，本标段得利隧道有3号斜井辅助坑道辅助施工。 2、福仁山隧道

福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深约46m。隧道起讫里程为DK159+625.95～DK172+727.5，全长13101.55m，洞身均位于直线上，洞内为3‰上坡和8.0‰下坡。进口位于金水河右岸坡地上，交通不便，但场地较开阔，出口位于酉水河左岸坡地上，紧邻酉水河，交通困难，场地狭窄。

隧道区所属的行政区域为陕西省汉中市洋县，分别经过秦岭南麓金水河、水地沟、高家沟、大夫沟、野庙沟、庙垭坡、雍家林、西沟、酉水河，沟口村庄密布，各个沟内仅西沟、水地沟为乡村路，路面较窄，其余沟内为人行便道，地形条件较差，大型车辆难以通行。在山前一带交通便利，有108国道，各村之间均有简易公路相通。

根据施工工期要求，福仁山隧道采用1号斜井、出口平导、出口横洞3个辅助坑道辅助施工。

3、罗曲隧道

罗曲隧道位于秦岭南麓低中山区陕西洋县境内，隧道进口位于酉水河黄坪村，出口位于大龙河叶中村。地面高程一般为650～1100m。洞身范围内山高坡陡，基岩裸露，

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 沟壑纵横，地形复杂,分布有众多基岩\型侵蚀谷，隧道洞身最大埋深490m，最小埋深13m。隧道起讫里程为DK172+977～DK182+261，全长9284m。洞身位于直线上；纵坡依次为6.5‰、-3‰人字坡。隧道进口有小路到达，便道条件较好，场地较开阔，出口有便道进入，场地开阔。

根据施工工期要求，罗曲隧道采用1号斜井、2号斜井2个辅助坑道辅助施工。 斜井井口一般位于地势低洼，沟口狭窄处，不利于GPS控制网选点布网，有些井口需要根据地形情况加设方向点，用于施工进洞。

隧道进、出口至各井口的水准路线坡度陡，设站次数多，水准路线通过十分困难。但布设在山坡上的点位，埋桩的沙石料、水泥靠人工搬运。作业期正值冬季严寒季节，作业条件比较艰苦。埋石后，注意预留一定时间的稳定期。

1.2 技术设计原则及技术标准

1.2.1 技术设计原则

a． 控制网图形结构坚强，点位布设合理；技术方案可行。 b．水准路线短、坡度小、干扰少；

c． 观测要求、技术指标与现行规范相符合，数据处理方式合理。 1.2.2 采用技术标准：

a.《铁路工程卫星定位测量》TB10054-2010 b.《国家一、二等水准测量规范》 GB12897-2006 c.《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009） d.《全球定位系统(GPS)测量规范》（GB/T18314-2009） e.《测绘成果质量检查与验收》GB/T24356-2009 f.《测绘技术总结编写规定》CH-1001-1991

1.3 既有资料的分析、评价及利用

1.3.1 地形图资料

收集得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道地区1：2000、1：10000、1：5万地形图，图中标出隧道设计方案，用于GPS隧道控制网的图上选点、控制网网形设计、水准测量路线选择、绘制GPS控制点位置技术设计图、水准点位置及水准路线设计图。 1.3.2 洞口附近线路定测资料

收集得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道地区线路诸表。包括曲线表、坡度表、断

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 链表、线间距表、逐桩坐标表、交点坐标表。收集得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道段落线路中线线条CAD图。 1.3.3 平面资料

收集得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道地区已有CPI、CPII平面坐标，要求其点位完好，作为控制网联测使用。 1.3.4 高程资料

收集得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道地区已有水准点或CPI、CPII高程资料，要求其点位完好，作为水准测量检核使用。 1.3.5 设计资料

收集西成客专佛坪至洋县西纵断面（第4册）一册，可查询隧道进口、出口线路设计标高，供布设洞口投点以及求取隧道平均高程面使用。隧道进口、出口的里程资料，以最后提供的正式资料作为计算施工数据的依据。

隧道辅助导坑布置图，与施工单位联系落实，提供签署的正式资料，作为布点依据。

1.4 任务量

得利隧道里程DK144+663～DK158+830.05（本标段里程DK152+500～DK158+830.05），隧道长度为14167.05m。设有1#、2#、3#斜井，及进口横洞（本标段范围内有3#斜井）。水准路线长度预计65km，本标段技术设计拟布设平面、高程控制点共13个，其中埋设GPS控制点8个，埋设水准点5个。联测CPI、CPII控制点4个，联测线路水准点4个。控制测量工作计划从2012年12月18日开始，2013年1月21日结束。

福仁山隧道里程DK159+625.95～DK172+727.50，隧道长度为13101.550m。设有1号斜井、出口平导、出口横洞。水准路线长度预计80km，技术设计拟布设平面、高程控制点共24个，其中埋设GPS控制点14个，埋设水准点10个。联测CPI、CPII控制点4个，联测线路水准点4个。控制测量工作计划从2012年12月18日开始，2013年1月21日结束。

罗曲隧道里程DK172+977.00～ DK182+261.00，隧道长度为9284.000km。设有1号斜井、2号斜井。水准路线长度预计60km，考虑到罗曲隧道进口与福仁山隧道出口相距较近，宜合并选点。技术设计拟布设平面、高程控制点共17个，其中埋设GPS控制点10个，埋设水准点7个。联测CPI、CPII控制点4个，联测线路水准点4个。

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 控制测量工作计划从2012年12月18日开始，2013年1月21日结束。

2 GPS平面控制网测量设计

2.1 坐标系选择

得利隧道、福仁山隧道、罗曲隧道分别建立施工坐标系，采用各隧道洞内线路设计平均高程面为坐标基准面，得利隧道以左线进口中线上的洞口投点为坐标起算点,该点与老安山进口端左线投点的连线为X轴负方向，以过坐标起算点，垂直于X轴的直线为Y轴；福仁山隧道左线进口中线上的洞口投点为过坐标起算点，该点至隧道出口左线中线上的洞口投点连线为X轴方向，以过坐标起算点，垂直于X轴的直线为Y轴；罗曲隧道左线进口中线上的洞口投点为过坐标起算点，该点至隧道出口左线中线上的洞口投点连线为X轴方向，以过坐标起算点，垂直于X轴的直线为Y轴；坐标起算点的坐标值采用假定坐标。坐标系建立如下：

图1 得利-福仁山-罗曲隧道坐标系

2.2 控制测量精度等级

洞外控制测量精度设计应根据隧道长度和表2.2横向贯通中误差限值，按式（2.2）

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 估算联测边方位角的精度，并参考表2.3选定控制网精度等级，进行控制网的观测纲要设计。

表2.2.1 隧道贯通误差规定 项 目 相向开挖隧道长度（km） 洞外贯通中误差（mm） L<4 30 高程贯 4≤L<7 7≤L<10 10≤L<13 13≤L<16 16≤L<19 19≤L<20 通误差 40 45 55 65 75 80 18 横向贯通误差 f方?2?? （2.2） L式中 f方——联测边的方位精度（以秒为单位）；

△——洞外控制测量引起横向贯通中误差（以㎜计）；

L ——隧道长度（按设计长度加进、出口投点至洞口的距离，以㎜计）； ρ——206265″。

表2.2.2 卫星定位测量控制网的主要技术要求 等 级 框架控制网 一等 专 用 网 二等 三等 四等 五等 固定误差a 比例误差系数b（mm） （mm/km） ≤5 ≤5 ≤5 ≤5 ≤5 ≤10 ≤0.2 ≤1 ≤1 ≤1 ≤2 ≤2 基线方位角 中误差（″） 0.9 1.3 1.7 2.0 3.0 约束点间的 边长相对中误差 1/500000 1/250000 1/180000 1/100000 1/70000 约束平差后 最弱边边长相对中误差 1/2000000 1/250000 1/180000 1/100000 1/70000 1/40000 注： 当基线长度短于500m时，一、二、三等边长中误差应小于5mm，四等边长中误差应小于7.5mm，五等边长中误差应小于10mm。

对福仁山隧道而言，估算的方位精度为1.41＂，平面控制测量采用GPS定位测量技术施测，按一等网的专用网要求施测，实际精度应达到或高于二等网的要求。

对罗曲隧道而言，估算的方位精度为1.36＂，平面控制测量采用GPS定位测量技术施测，按一等网的专用网要求施测，实际精度应达到或高于二等网的要求。

隧道观测的接收机精度应满足下表要求：

表2.2.3 接收机选择表 级别 一等 二等 双频 ≤5+1×106×d －三等 双频 ≤5+1×106×d －四等 双频/单频 ≤10+5×106×d －五等 双频/单频 ≤10+5×106×d －仪器类型 双频 标称精度（mm） ≤5+1×10－6×d 观测量 载波相位 ≥4 同步接收机数 载波相位 ≥4 5

载波相位 ≥3 载波相位 ≥3 载波相位 ≥3 新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书

2.3 控制点的选点、埋石

2.3.1 控制点选点

1．图上选点应满足下列要求:

（1）隧道进、出口各布设4个平面控制点（不含中线投点），每个斜井布设3个平面控制点。

（2）控制点间高差不宜超过15ｏ。

（3）控制点间的距离一般大于500m，困难时不应短于300m。

（4）在隧道进、出口设置洞口投点，直线隧道进出口一般各设置2个洞口投点。便于将隧道中线纳入控制网中一并考虑。

（5）斜井的一个控制点应布设在斜井洞口附近（距离斜井洞口不宜短于300m），便于施工引测进洞。

（6）控制点位置应在地势较高处，但与洞口间的高差不宜太大。 （7）综合考虑各点间的通视条件和图形结构，必要时加设方向点。 2．实地选点应满足下列要求：

（1）洞口控制点间要通视，要考虑用常规测量方法检测、加密、恢复控制点的实际需要。洞口GPS点间距主要考虑进洞后视边应大于500m，困难时，不短于300m， 洞口投点与进洞后视点大致同高。

（2）各点对空通视要良好，高度角15°以上不得有成片障碍物阻挡卫星信号，离开高压电线的距离要在50米以上。

（3）控制点位基础要坚实稳定、易于保存，便于安置接收设备和操作，便于寻找和到达。

（4）洞口投点位置设在施工引测进洞方便、与洞口高程基本等高、尽可能地避免施工时扰动或破坏的地方。

(5) 位置合适的线路CPI点应尽量利用其点位。 3．隧道洞口投点设置要求：

(1) 进、出口中线上应各设置2个洞口投点，其中1个用于施工进洞的投点应埋水泥桩，另1个投点可以延长直线到合适地点，远离CPI点时用加密的控制点放样。当远离洞门不能作为进洞点使用时，可以使用木桩钉设，水泥包桩保护。

(2)洞口投点应在CPI\\CPII控制网复测完毕或判断所用CPI、CPII点稳定可靠后进

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 行，并将稳定性分析数据放入控制测量说明中。当判定CPI、CPII点不稳定时，应等设计院CPI、CPII点新成果出来后，再测设。

(3) 洞口投点均设置在左线中线上，纳入主网整体观测。洞口投点间不受通视条件限制，应保证远离洞口控制点，不使控制网出现短边为原则，位置可自由选择。

(4) 隧道进出口洞口投点设置时，应从CPI控制点上直接测设，应采用全站仪极坐标放样以施工放样的精度要求进行，不采用RTK方式。全网联测完毕后洞口投点的实际横向误差(中线垂直方向)应小于5mm，注意气象参数的设置。在放样、埋设骑马桩时、必须保证方法合理，位置准确。

(5) 当不能从CPI控制点上直接测设时，应采用全站仪插网(全角度后方交会边角网法， 注意气象参数的设置，严密平差)或GPS静态观测1个时段(60分钟)加密控制点，用于放样，全站仪连续加密点不能多于2个。加密控制点可以在CPI、CPII控制网复测时兼顾。

(6) 隧道进、出口的洞口投点应取得与中线里程的对应关系，进口端取得精测里程的推算起点，出口端取得精测里程与中线里程的断链关系。因此，每端至少应有一个洞口投点选择在有里程标的中线上，用于传算精测里程。若都在切线上没有里程，应再放样一个中线点，用全站仪测量中线点至投点的距离或纳入网中观测，获得洞口投点与中线的关系。放样数据及检测数据应留记录备查。

(7) 放样时，若测站至洞口投点的高差较大时，放样距离宜考虑两化改正值。应提前准备好放样数据。

(8) 进口端的坐标原点、出口端的X轴向点(均为洞口投点)必须从附近的水准点上引测水准高程，其精度不宜低于四等水准。即：进、出口至少各有1个洞口投点必须有水准高程。

(9) 与邻近施工段落搭接时，实地线位控制桩（中线投点）应得到对方的认可，必要时签定搭接协议，采用相同的点，测站及放样方法由另一家施工单位验证，保证与邻近施工单位线位的一致性。

技术设计提供具体的点位布设位置并设计网形。

（10）全部投点应以CPI\\CPII为约束基准，获取控制网的线路坐标系成果，应与理论位置进行比较，检查是否满足与设计线位的偏差要求。若偏差大，应重新放设洞口投点，并进行测量。应提供与理论坐标较差表和线位横向偏差表。 2.3.2 控制点埋石

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 所有平面控制点均采用φ15mm、长20～30mm的不锈钢标心、标牌（应委托专业精密机械加工厂定制），其顶部位有十字刻划作为标志中心，下部采用普通J字型钢筋焊接而成。控制点均可采用预制混凝土桩现场埋设或现浇混凝土桩，如有位置合适、可靠稳固的基岩，也可以凿刻埋标，标石规格及标注详见图3：

14502铁一院年1月2501503300454503006100200

图3 平面标志埋设示意图 （单位：mm）

注：1－盖；2－土面；3－砖；4－素土；5－冻土线；6－贫混凝土

GPS控制点编号以隧道名称拼音首字母冠号，如福仁山隧道进、出口以及各斜井、横洞冠号为FRS，点序号为00-99，从隧道进口开始顺次编号。罗曲隧道进、出口以及各斜井冠号为LQ，点序号为00-99，从隧道进口开始顺次编号。桩顶面标注单位名称及埋设日期。埋石结束后，必须编制详细的控制点点之记(见附表1)。填写控制点概略坐标，绘制点位略图，注明选点者、埋桩者姓名，若有当地老乡，填写知情者姓名。

在土中的控制点埋设深度应大于1.5米，建议采用现浇方式，并留出足够的凝固稳定期，以大于7天为宜。

当洞口边较短时，2个进洞控制点宜考虑采用强制对中方式埋设。

2.4 控制网网形设计方案

2.4.1 控制网

平面控制网图形由独立基线构成，网的基本网形采用大地四边形、四边形和三角形。进、出口子网间联系网、辅助导坑子网间联系网均采用四边形或者大地四边形，

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 成果中以实际点情况，明确各控制点的用途（是用于施工进洞、还是复核进洞或后视方向点）及施工进洞方式。

1、福仁山隧道各部分子网图形设计如下： （1）隧道进口子控制网

隧道进口控制网，设计由一个大地四边形组成。布设GPS控制点4个，点名分别为：FRS01、FRS02、FRS03、FRS04。布设2个洞口投点，点名为：FRSTD01、FRSTD02。 （2）福仁山隧道1号斜井子控制网

福仁山隧道1号斜井控制网由一个三角形组成。点名分别为：FRS05、FRS06、FRS07。 （3）福仁山隧道出口横洞子控制网

福仁山隧道出口横洞子控制网由一个三角形组成。点名分别为：FRS08、FRS09、FRS10。

（4）隧道出口子控制网

隧道出口控制网，由一个大地四边形组成。布设GPS控制点4个，点名分别为：FRS11、FRS12、FRS13、FRS14。布设2个洞口投点，点名为：FRSTD03、FRSTD04。

(5) 进出口联系网应采用长边方式，避免逐井导线式传递，坐标原点与X轴向点必须为GPS基线矢量直接边，并具有四等以上高程，应采用水准联测方式得到。

2、罗曲隧道各部分子网图形设计如下： （1）隧道进口子控制网

隧道进口控制网，设计由一个大地四边形组成。布设GPS控制点4个，与福仁山隧道出口合并选点，平面控制点共点位。点名分别为：LQ01、LQ02、LQ03、LQ04。布设2个洞口投点，点名为：LQTD01、LQTD02。 （2）罗曲隧道1号斜井子控制网

罗曲1号斜井控制网由一个三角形组成。点名分别为：LQ05、LQ06、LQ07。 （3）罗曲隧道2号斜井子控制网

罗曲2号斜井控制网由一个三角形组成。点名分别为：LQ08、LQ09、LQ10。 （4）隧道出口子控制网

隧道出口控制网，由由一个大地四边形组成。布设GPS控制点4个，点名分别为：LQ11、LQ12、LQ13、LQ14。布设2个洞口投点，点名为：LQTD03、LQTD04。

(5)罗曲隧道进出口联系网应采用长边方式，避免逐井导线式传递，坐标原点与X轴向点必须为GPS基线矢量直接边，并具有四等以上高程，应采用水准联测方式得到。

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 (6) 福仁山隧道进口、罗曲隧道出口间也应长边直接联测。 2.5 横向贯通误差预计

隧道施工采用斜井多个开挖面开挖，多个贯通面贯通，技术设计时按选点后的图形进行。隧道控制网最终实际横向贯通误差预计应采用根据GPS控制网实测精度（取最大值），按导线法近似估算出各个贯通面洞外测量误差对贯通精度的影响值，其估算方法如下：

（1）导线测角误差引起的横向贯通中误差按下式计算

my???m?????R2x

式中：mβ—— 导线测角中误差（″）； ρ—— 弧秒，取用206×103″；

∑R2x—— 导线各测角点至贯通面的垂直距离的平方总和（m2）。 *技术设计时以设计方位角精度进行。测量后，成果书预计用进洞方向边的实际方位角精度进行。

（2）导线测边误差引起的横向贯通中误差按下式计算

myl??mll?d2y

ml式中：l—— 导线测边相对中误差；

∑d2y—— 导线各边长在贯通面上的投影长度的平方总和（m2）。 *技术设计时按最弱边估计，最终计算按实测最弱边估算。 （3）导线测量误差对横向贯通精度的总影响值按下式计算

2m??m2y??myl

列出计算出的横向贯通值，检验是否满足限差要求。若不满足要求，重新设计点位改善控制网图形或制定其它特殊措施。

2.6 控制网观测

2.6.1 仪器选用

按照规范规定，平面控制网GPS观测对仪器要求如下： （1）采用双频接收机 （2）标称精度≤5mm+1ppm

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 （3）同步观测接收机数≥3台 （4）观测值为载波相位观测值

（5）安置天线采用三脚架和对中精度小于0.5mm的光学对中器

应明确项目采用的机型，必须经过专业检定机构检定。现场检查GPS距离测量的一致性。光学对中器必须检验，并应留记录。 2.6.2 观测要求 2.6.2.1 观测技术要求

隧道施工控制网必须与2座隧道洞口附近所有的线路CPI\\CPII控制点进行联测，应以CPI\\CPII为约束基准，获取隧道控制点（含洞口投点）的线路坐标系成果。实际投点位置应与理论位置进行比较，检查是否满足与设计线位的偏差要求。若偏差大，应重新放设洞口投点，并进行测量。应提供与理论坐标较差表和线位横向偏差表。

平面控制测量采用GPS静态相对定位作业模式进行测量，观测时段长度为2小时，这是内业选择卫星后的可用数据的时间长度。观测条件差，各站可能不能同步接收卫星，要延长观测时间，注意测量障碍物环视图，预测卫星星组，详细设计观测时间，拟采用的星组等，应将这些体现在技术设计中，作为编制调度命令的依据。进行测量时应满足如下要求：

卫星高度角：≥15° 有效卫星总数：≥5颗

时段长度≥2小时、时段中任一卫星有效观测时间：≥30min 观测时段数：≥2 时段间应重新对中，重量仪器高，保证独立观测 数据采样间隔：15秒

PDOP或GDOP：≤6

对对空通视困难的隧道洞口控制点，应测量环视图，进行卫星星历预报，选择最佳时段观测，确保观测数据质量。

对其它提高质量的观测措施，予以说明。 2.6.2.2 作业要求

（1）观测前，要在GPS接收机上配置参数，参与作业的接收机配置的参数要相同。 （2）接收机天线用光学对中基座整平、对中，每个时段观测前后，各量取一次天线高，互差≤3mm时取平均值。

（3）接收机开始记录数据后，要及时将测站名、测站号、时段号、天线高等信息输

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 入接收设备。 （4）在测量过程中，作业员要使用专用功能键和选择菜单查看测站信息、接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、实时定位结果、存储器和电池余量等，并作必要记录。同时要注意仪器的警告信息，及时处理各种特殊情况。

2.7 控制网数据处理

2.7.1 基线处理

基线处理采用现行通用的商用软件进行。不要采用自动批处理方式进行全部基线处理，应单独建工程(网)处理每个同步环，提供每个同步的基线*ASC文件，及同步环闭合差检验成果。

根据设计的网型需要选择不同时段基线组成GPS成果基线网，进行异步环闭合差检验。当独立基线不足时，应加测同步基线，满足网型需要。基线处理应满足如下要求：

所有基线矢量采用双差分固定解，ritao值≥3 。 在计算中加入对流层改正。

同一边任意两个时段的成果互差，不应大于±22*(5mm+1ppm×D) （1） 同步环闭合差应满足： Wx≤

Wy≤Wz≤W≤

n? 5n? 5n? 53n? 5（2） 由若干条独立边组成的闭合环，其闭合差应满足：

Wx≤3n? Wy≤3n? Wz≤3n? W≤33n?

（3） 重复观测的基线较差应满足： ds≤22?

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 上面各式中：σ—— 相应等级规定的精度，按环平均边长由下式计算：

σ=(a2?(b?d)2

n —— 闭合环边数

重复观测的基线较差出现分群时，应分析原因，重复核查，保证基线矢量无误。 2.7.2 网平差

采用现行通用的商用网平差软件。进行WGS-84系中的无约束平差，检查合格后，应检查下列内容

（1）方差残差图：残差分布合理，不存在异常观测值。 （2）点位中误差和误差椭圆：其大小应该均匀。

（3）方位角中误差和边长精度：方位角中误差大小适宜，边长相对精度良好。 网平差结束，输出导出成果基线*.ASC文件，并提供2套坐标成果: WGS-84系中的三维无约束平差成果及线路投影高程面上的坐标成果。 2.7.3 施工坐标计算

以WGS-84系中的无约束平差获得的大地坐标，采用工程椭球“直接投影法”计算GPS控制点在独立施工坐标系中的坐标，其坐标投影基准面为2座隧道线路平均高程面（如福仁山、罗曲隧道Hm=****m，取变坡点高程的加权平均值）。 2.7.4 理论中线计算

理论中线点的选择以能控制线路中线为原则，中线理论坐标的计算应考虑与线路中线的衔接，右线位置应以左线为基准，保持线间的相对关系。 2.7.5 施工数据计算

隧道辅助坑道施工数据应以最新的隧道设计图纸为准进行计算。与隧道专业结合，了解斜井长度是平距还是斜距。

3 高程控制测量设计

3.1 高程系统

《高速铁路工程测量规范》规定洞外高程控制测量应从隧道一端的线路水准基点联测至另一端线路水准基点，因此隧道高程控制测量采用的高程系统应与线路定测一致，即福仁山隧道、罗曲隧道高程系统同样采用1985年国家高程系统。

3.2 高程控制测量方案

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 3.2.1 进出口高程控制测量方案 a．水准路线走向

经现场踏勘，水准路线选择如下：自福仁山隧道进口水准点开始，沿108国道方向行进，中间测至2个隧道各斜井口、横洞口，止于罗曲隧道出口处水准点。水准路线长度约140km。

b．测量等级确定

西成客运专线线路水准点测量采用二等水准进行，为了使隧道水准测量与线路水准匹配，福仁山隧道、罗曲隧道高程控制测量采用二等水准测量方式进行。

c．水准路线实施方案

高程控制网采用单一水准路线布设。对隧道进、出口定测水准点进行贯通测量，从隧道进口附近定测水准点开始，连续测至隧道出口附近定测水准点，各个隧道洞口、斜井洞口的高程，从进、出口主水准路线上精测水准点引测。

联测的洞口水准点应利用复测结论，应该稳定可靠，否则应联测2个水准点，检查稳定性，并附检查比较数据。

3.3 选点和埋石

3.3.1 选点要求

（1）水准点应布设在洞口附近土质坚实、通视良好、施测方便、高程适宜和便于保存之处。因此，易于淹没、潮湿、或有土崩、滑坡、沉陷、隆起的地方以及土堆、河堤、冲积层河岸、土质松软和地势隐蔽的地方不应埋设水准点。

（2）水准点不要设在路边，避免加宽施工便道破坏点位；了解施工场地布置情况，使点位能永久保存。

（3）隧道进、出口、每个斜井口水准点均应设置3个。隧道洞口水准点间的高差，以安置一次仪器即可连测为宜。

（4）进、出口水准路线上的明显固定标志应当转点联测，否则建议2km～3km设置一个固定留点，按水准点的要求编号，绘制点之记并出成果，以便将来利用。

(5) 沿线的国家水准点(有资料时)应予以联测。 3.3.2 埋点要求

所有高程控制点均采用φ15mm、长20～30mm的不锈钢标心、标牌（应委托专业精密机械加工厂定制），其顶部位必须打磨为半球状，下部采用普通J字型钢筋焊接而成。 标石埋设全部采用预制混凝土桩或现浇方式现场埋设，埋设尺寸及标注见图4。

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 14502250铁一院年1月1503400457503006200

图4 水准点埋设示意图 （单位：mm）

注：1－盖；2－土面；3－砖；4－素土；5－冻土线；6－贫混凝土 水准点编号以SDBM冠号，从福仁山隧道隧道进口开始编号，隧道中间斜井、横洞顺次编号，最后编至罗曲隧道出口水准点。桩顶面标注单位名称及埋设日期。

埋石结束，应该编制详细的水准点点之记（见附表1），填写水准点概略坐标，绘制点位略图，注明选点者、埋桩者姓名。

3.4 水准测量观测

3.4.1 仪器选用

水准测量宜采用数字水准仪，其标称精度应高于1mm/km。观测时，采用自动读数和自动记录。测量前水准仪应送仪器检定中心进行检定。 3.4.2 观测技术要求 3.4.2.1 基本要求

a．水准路线采用往返观测。同一测段往返观测应分别在上午和下午进行，其测站数均应为偶数。由往测转向返测时，两支标尺须互换位置，并应重新整置仪器；

b．在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中两脚与水准路线的方向平行，而第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧；

c．同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向均应为旋进。

d．观测间歇时，设置2个固定点，作为间歇点。间歇后，应对间歇点进行检测。

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 检测数据应做记录。 3.4.2.2 观测顺序和方法

往、返测奇数测站读数顺序为后—前—前—后，即：

a．后视标尺的基本分划 b．前视标尺的基本分划 c．前视标尺的辅助分划 d．后视标尺的辅助分划

往、返测偶数测站读数顺序为前—后—后—前，即：

a．前视标尺的基本分划 b．后视标尺的基本分划 c．后视标尺的辅助分划 d．前视标尺的辅助分划

3.4.3

观测限差

水准测量采用数字水准仪，测量限差如下：

视线长度 ≥3m且≤50m 前后视距差 ≤1.5m 前后视距累积差 ≤6.0m

视线高度（h）规定为：0.55m≤h≤2.8m 两次照准读数所得高差之差0.5mm 检测间歇点高差之差 ≤1.0mm 测段往返测高差较差≤4L mm

3.5 外业整理与成果计算

3.5.1 外业记录整理

a. 外业计算取位按下列要求执行：

表3.5.1 外业计算取位表

计算项目 往（返）测距离总和 测段距离中数 各测站高差 取位 0.01km 0.1km 0.01mm 计算项目 往（返）测高差总和 测段高差中数 水准点高程 取位 0.01mm 0.1mm 0.1mm b. 外业记录手薄应及时复核，各项记录内容应齐全，并装订成册。 16

新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 c. 每测段水准测量结束，应进行往返测高差不符值计算，往返测高差较差应≤4K(K为测段长度，以km计)。以往返测高差平均值作为高差观测成果。 3.5.2 成果计算

（1） 统计往返测高差较差的正负号分布，分析是否存在系统误差。

（2） 对往返测高差较差接近限差的测段应予以补测，一般宜控制在0.8倍限差以内。

(3) 水准测量结束后，用各段高差往返测较差计算出每公里水准测量高差中数的 偶然中误差M△，M△的值应小于±1mm，M△按下式计算：

?????R??? M△=±

4nΔ—— 测段往返测高差较差，mm R —— 测段长度，km N —— 测段数 当每公里水准测量高差中数的偶然中误差超限时，应对较差大的测段进行补测。 (4) 高程检核

检核两个定测水准点间的高差，其较差应小于±4K（K为水准点间长度， 以公里计）如果检查发现有一个定测水准点不符合要求，则继续联测新的水准点，找到稳定可靠的水准基点，作为确定精测水准与线路水准关系的依据。

(5) 精测高程推算

高程推算时以一个可靠的定测水准点高程作为起算高程，按下面方法推算： a.从定测水准点（起算）开始，沿进出口水准路线，至另一个定测水准点，用精测高差，直接推算出隧道进出口所有水准点的高程，作为高程成果。在终端定测水准点上的闭合差不作调整，其差值设为断高。

b.以隧道进口（或出口）水准点推算斜井水准点的精测高程。 (6) 高程贯通误差预计

高程贯通误差预计依据洞外高程控制测量误差影响在贯通面上所产生的高程中误差按下式进行估算：

m△h=±m△L

式中：m△——洞外每公里水准测量高差中数的偶然中误差（mm） L——洞外水准路线长度（km）

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新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 4 附图、附表

4.1附图1 控制点位置图

（略）依据1:10000平面图绘制。

4.2附图2 GPS控制网网形设计方案示意图 （略）依据GPS实测网形绘制。 4.3附图3 水准路线布置图 （略）依据实测水准路线图绘制。 4.4附表1 计算统计附表

基线重复边较差统计表

基线名称 基线长度 （m） 最大较差 （m） 检验情况 备 注 独立环闭合差统计表 环 长(km) 环闭合差（m） △水平 △垂直 环相对闭合差 （ppm） 环 名 检验情况

控制点点位精度统计表

点 位 精 度（mm） 点 名 mx my mn 附 注 方位角、边长精度统计表

基 线 名 称 基线长度 （m） 方位角中误差 (″) 18

边长中误差 边长相对中误差 （m） 新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 水准测量检验表

起讫水准点 原测高差 检测高差 高差较差 （m） （m） （mm） 限 差 （mm） 备 注 4.5附表2 控制点点之记 西成客运专线XX隧道控制点点之记 网区 所在图幅 L= 概略位置 B= H= 线路里程 所在地 冻土情况 通讯情况 点号 类级 点位略图 联测水准等级 地类 土质 交通情况 选点人员 埋石人员 备 注 交通路线图 19

新建西成客运专线（陕西段）XCZQ-5标隧道精密控制测量技术设计书 4.6附表3 控制测量主要设备器材表

附表3-1 GPS测量主要设备器材表

名 称 GPS接收机 光学对中器 无线对讲机 汽 车 计算机 打印机 全站仪 测量标志 型 号 单 位 台 个 个 辆 台 台 套 单 位 台 副 辆 个 台 数 量 8 8 10 4 2 1 1 若干 备 注 面包车或越野车 加工定做 附表3-2 水准测量主要设备器材表 名 称 水准仪 因瓦水准尺 汽 车 尺垫 计算机 测量标志

型 号 数 量 4 4 4 8 2 若干 备 注 面包车 重5kg 加工定做

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