武汉市过江隧道控制测量技术设计书编写：安永强审核：彭青山审定：杨祥平武汉市勘测设计研究院二五年一月武汉市过江隧道控制测量技术设计书一、任务概况（一）工程概况受铁四院委托，我院承接了武汉市过江隧道的控制测量任务。武汉市过江隧道江北部分从大智路与铭新街交汇口起，沿大智路穿过中山大道，转向北京路，再穿过沿江大道，从汉口江滩与武汉港间入江。江南部分从交通部长江船舶设计院出江，穿过和平大道、武汉理工大学（原航运学院）、友谊大道，最后止于沙湖，全长约3.6公里（不含匝道）。本项目布设的控制测量网是作为隧道井口开挖、路线放线、中桩测量、横断面测量作业的平面、高程起算依据。（二）可利用资料情况 经全面收集资料，我院现有城市二等平面控制点船舶设计院、岱家山、禁口、湖北医学院等4点，可作为平面精密导线控制网起算依据。沿线有我院2001年经复测检测的二等水准点CH010、37-1、77、79等4点，可作为高程控制网起算依据。以上控制点经调查标石稳固，成果可靠。沿线我院已有的1：2000地形图及铁四院提供的隧道平面设计图可做工作底图；沿线原有各等级平面、高程控制点可供选点参考利用。二、技术要求（一）作业依据：（1）地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-1999）（2）全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2001）（3）城市测量规范（CJJ8-99）（4）公路勘测规范JTJ061-99（5）国家一、二等水准测量规范GB 12897-91（6）招标单位提供的有关资料（7）本项目技术设计书实施中以地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-1999）为主，其未列内容参照其它规范执行。（二）坐标系统及高程系统：平面坐标系采用1954年北京坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。（三）布网原则： 布网以点位稳固、方便施工使用为原则，沿线路独立布设。GPS点至少有一个以上通视方向；隧道洞口、竖井应设置三个平面控制点及两个以上水准点。（四）精度规格：平面控制网主要精度指标见表1、表2表1 GPS控制网的主要技术指标平均边长(km)最弱点的点位中误差(mm)相邻点的相对点位中误差(mm)最弱边的相对中误差与原有控制点的坐标较差(mm)212101/9000050注：限于城市通视条件限制，GPS网边长要求可适当放宽，但不应短于1500米。表2 精密导线测量的主要技术要求平均边长(m)导线总长(km)每边测距中误差(mm)测距相对中误差测角中误差()测回数方位角闭合差()全长相对闭合差相邻点的相对点位中误差(mm)级全站仪级全站仪3503561/600002.54651/350008n为导线的角度个数；级全站仪：1，1+1ppm; 级全站仪：2，3+2ppm; 注：1）精密导线网的平均边长、总长度与城市一级光电测距导线类似，精度要求与四等导线类似，施测方法按四等导线观测方法实施。2）精密导线网的总长度小于3公里时，其绝对闭合差应不超过16mm。3）精密导线网的平均边长大于350米或总长度大于5公里时，其绝对闭合差应不超过32mm。精密水准网主要技术要求见表3表3 精密水准网的主要技术要求每千米高差中数中误差(mm)附合水准路线平均长度(km)水准仪等级水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差(mm)检测已测段高差之差与已知点联测附合或环线偶然中误差全中误差1224DS1配套铟瓦尺往返测各一次往返测各一次46注：1）精密水准网外业观测参照城市测量规范中二等水准测量的要求进行。 2）对起算水准控制薄弱地区，水准路线长度可适当放宽，其最弱点高程中误差应不超过4。三、工程实施（一）埋石规格及点号编制：根据武汉市实际情况，平面控制点埋石种类分为地面标石和建筑物上标石两种，并应充分利用沿线标志完好的原有控制点（含前期控制网的控制点）。精密水准点在标志稳固、符合要求前提下，应充分利用原有城市控制点点位；应充分利用沿线联测方便，基础稳固的、建成1年以上的多层（高层）建筑的沉降监测点；平面控制点标志也可作为水准点。点号由北至南依次编制：GPS点采用GP（0199），精密导线点采用CP（0199），精密水准点采用LP（0199）。埋石时应现场绘制点之记，详细说明点位的交通路线及地理名称等。各类标志示意图见下图：(二)控制网的布设：平面控制网在城市二等网下，分两级沿线路布设：一级为GPS控制网，联测原城市平面二等控制点禁口、岱家山、船舶设计院、湖北医学院4点做为起算。由于线路为条状，点位以沿线路成对布设为主；在一级GPS控制网的基础上布设二级精密导线，主要按附合导线形式布设。沿线路有我院城市二等水准点CH010、汉岱2、37-1、77、79等5个，本次精密水准网起迄于以上城市二等水准点，按附合路线、闭合路线形式布设。1）GPS控制网： GPS控制点选点应考虑点间通视，每点应有至少一个以上通视方向，点位能置镜，且以布设在偏离隧道线路中心约100m以外的固定建筑物上为主（困难条件下，偏离隧道线路中心应大于50m）。点位应远离高压输电线和无线电发射装置，并应充分利用沿线城市控制点。每隔24km布设一个（困难条件下，两点间最短距离不小于1.5km）。 本工程拟布设GPS控制点6个：汉口（江北）部分拟布设GPS控制点3个，其中拟利用原城市控制点标志2点，联测二等点2个；武昌（江南）部分拟布设GPS控制点3个，其中拟重合原城市控制点3点，联测二等点2个。具体点位以实地选点结果为准。GPS网布设方案详见附图。2）精密导线网：精密导线沿线路方向在GPS控制网下布设，应采用附合导线的导线网，不得布设为无定向单线导线和单一闭合环。平均点间距宜控制在350m左右，相邻边长相差不宜过大（边长之比不超过1：3），个别短边不宜短于150m；应在每个井（洞口）或车站附近布设至少三个平面控制点。点位应选在施工沉降变形区外，并充分考虑施工引测方便，应充分利用沿线标志完好城市控制点。精密导线线路设计详见附图。3）精密水准网：精密水准网不仅是工程施工的高程控制依据，也是日后沉降监测的依据，点位的选择必须充分考虑施工变形的影响。沿线路每个隧道洞口及竖井口布设2个以上水准点，站间平均约300m布设1个水准点。水准点设置可与GPS点、导线点共点，也可单独设置。单独设置的水准点一般距线路中心线100m以外，以避免施工干扰破坏。精密水准线路设计详见附图。（二）外业观测：1、GPS控制网施测采用静态观测模式进行，采用单频GPS接收机4台套、双频GPS接收机4台套。具体而言，采用单频GPS接收机4台套施测短边网，沿线路依次观测；采用双频GPS接收机4台套施测长边网，构建“GPS框架网”。观测采用边联式（如下图所示，A、B、C、D为仪器编号），每次保持两台接收机与前一时段架设同一点位，另两台向前滚动作业，确保每点重复设站率大于2.0。 A D A B C B作业前应按有关规定对GPS接收机和天线、基座等进行全面检验（校）。观测前应编制出GPS卫星可见性预报表。作业前应编制作业计划表，作业中严格按照作业计划表执行，情况变化时应及时通知调度员，作业员不得擅自更改作业计划。GPS控制网采用WGS-84坐标系，二维（平面）配置，归算至地面网，采用1954年北京坐标系；外业观测手簿统一采用UTC（UTC=BST-8h）记录，可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。观测基本参数需满足表4要求：表4 GPS观测基本参数观测量载波相位卫星高度角15有效观测卫星数4“短边网”观测时段长度60min“长边网”观测时段长度90min数据采样间隔1060sPDOP6重复设站数2闭合环中的边数6同步观测接收机台数3作业中天线应严格整平、对中，对中误差不应大于1mm；每时段观测前后各量取天线高一次，两次互差小于3mm时，取均值作为最终结果；应按规定逐项填写外业观测手簿。每天观测数据应及时下载，将数据统一转换为Rinex格式，并进行预处理，确认为不合格观测值的要及时返测。 2、精密导线网施测精密导线施测前，须按规范对所用仪器、测具进行全面检校，特别是全站仪加、乘常数的测定。精密导线水平角观测参考城市四等导线要求进行，可采用方向观测法，观测按城市测量规范2.3章有关规定执行。当方向数不多于3个时，可不归零。精密导线点上只有两个方向时，宜按左、右角观测，在总测回数中应以奇数测回和偶数测回（各为总测回数的一半）分别观测导线前进方向的左角和右角。观测右角时仍以左角起始方向为准变换度盘位置，左右角平均值之和与360的较差应小于4。方向观测法各项限差应符合表5的规定表5测微器两次重合读数差半测回归零差一测回内2C较差同一方向值各测回较差1696在附合导线两端的GPS点上观测时，应联测两个高级方向，若只联测一个高级方向，应适当增加测回数。精密导线边长测量，应根据表2中规定执行。每条边应往返观测各2测回，每测回间应重新照准目标，每测回应3次读数，其较差应小于3mm，测回间平均值较差应小于3mm，往返平均值较差应小于5mm；气象数据每条边在一端测定一次。加常数、乘常数、气象元素可实时予以改正，但应现场记录原始数据以备查验。由于精密导线边长较短，联测时导线边数不宜过少。施测过程中，必须严格整平、对中；观测应在大气稳定和成像清晰的条件下进行，晴天作业时仪器需打伞；作业时使用的棱镜宜与检验时使用的一致。GPS点、导线点按委托方要求定期复测。3、精密水准网的施测作业前必须对水准仪、水准尺进行全面检校包括标尺的检视、标尺上的圆水准器的检校、标尺分划面弯曲差的测定、标尺名义米长及分划偶然中误差的测定、一对水准标尺零点不等差及基辅分划读数差的测定；水准仪的检视、水准仪上概略水准器的检校、光学测微器隙动差和分划值的测定、i角检校（作业开始后一周内应每天检校i角，若i角较为稳定时，以后每隔1天检校一次，i角15）、双摆位自动安平水准仪摆差2C角的测定（2C40）。采用不轻于5kg铸铁尺垫。精密水准施测，采用单线路往、返测。一条线路的往返测须使用同一类型的仪器和尺垫，沿同一线路进行。附合线路以由北往南方向为往测方向，环线以顺时针方向为往测方向。在每一环（或区段）内，先连续进行所有测段的往测（或返测）随后再连续进行该环（或区段）的返测（或往测）。精密水准测站观测顺序：往测时奇数测站顺序：后前前后，偶数测站顺序：前后后前。返测时奇数测站顺序：前后后前，偶数测站顺序：后前前后。由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）分别在上午和下午进行。在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返可同时在上午和下午进行。但这种里程的总站数，不应超过该区段总站数的30%