洞内控制测量实施性方案.docx

合肥至福州铁路客运专线闽赣段标（DK528+450DK578+027）长隧道洞内控制测量实施方案2011年4月福建武夷山合肥至福州铁路客运专线闽赣段标（DK528+450DK578+027）长隧道洞内控制测量实施方案单位：中铁二十四局京福铁路客专闽赣标项目经理部编写：洪淮斌复核：林仕进审核：彭宇国日期：2011 年 4 月 2 日长隧道洞内控制测量实施方案目 录第一章总则11概述11.1工程概况11.2编制目的11.3编制依据22沉降变形观测组织22.1管理模式22.2职责分工32.3观测小组及分工42.4工作流程42.5工作程序53测量仪器和数据处理软件63.1测量仪器及工具63.2数据处理软件64变形观测元件64.1观测元件的规格64.2沉降观测标的标识85沉降观测质量控制及注意事项95.1外业观测95.2内业数据处理11第二章测量总体要求131测量等级和精度132变形监测网132.1垂直位移监测网132.2水平位移监测网152.3工作基点标石埋设152.4工作基点测量163沉降变形观测要求173.1基本要求173.2异常情况处理及反馈183.3外业观测操作19第三章路基工程沉降变形观测211一般规定212观测断面212.1断面类型212.2断面布置242.3观测元件埋设263变形观测273.1观测水准路线273.2沉降观测的要求及频次274特殊地段路基变形观测294.1短路基沉降变形观测294.2过渡段沉降变形观测29第四章桥涵工程沉降变形观测311一般规定312观测断面312.1墩（台）沉降观测标设置312.2梁体徐变观测标设置342.3涵洞变形观测标设置352.4观测元件埋设363变形观测373.1观测水准路线373.2转标测量383.3观测频次384特殊桥梁变形观测404.1深基坑或深谷、水中墩的承台沉降观测404.2现浇梁施工期间的墩（台）身沉降观测414.3矮墩的墩（台）身沉降观测414.4水中或深谷的墩身沉降观测424.5站线桥分离式桥墩沉降观测424.6道岔连续梁的梁体徐变观测43第五章隧道工程沉降变形观测451一般规定452观测断面452.1观测断面设置452.2观测标设置463沉降观测473.1长隧道工作基点设置473.2观测水准路线483.3观测时间和频次48第六章数据传输流程与数据管理491数据传输流程491.1准备阶段的数据传输491.2测量阶段的数据传输491.3评估阶段的数据传输512文件管理522.1文件格式522.2文件管理规定522.3文件命名规则533数据管理553.1观测点标准编号553.2观测点外业编号（简化编号）563.3观测点属性信息表573.4其他重要数据格式要求58第七章附表61中铁二十四局京福铁路客专闽赣IV标项目经理部. 27 .1 概述1.1 工程概况新建合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）标（以下简称“合福闽赣标”）由中铁二十四局集团有限公司承担施工任务，标段起讫里程DK528+450DK578+027，全长49.577正线公里，其中，隧道13.5座/39,399.00延米（含黄洋明洞）、桥梁15座/6,938.47延米、路基16段/3,239.53延米、涵洞11座。本标段线下工程的主要特点是隧道比重大、短路基和过渡段多、山区桥梁多、地形起伏大地势陡峭，沉降观测难度大。本标段沉降观测的主要工程量有：隧道工程25,014延米、桥梁工程183个墩30个台、路基工程109个断面、涵洞工程11座。1.2 编制目的明确合福闽赣IV标线下工程（含路基、涵洞、桥梁以及隧道工程）沉降变形观测操作要点和相应的工艺标准，指导和规范线下工程沉降变形观测工作。1.3 编制依据(1) 客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）；(2) 高速铁路工程测量规范（TB106012009）；(3) 国家一、二等水准测量规范（GB128972006）；(4) 铁路客运专线竣工验收暂行办法（铁建设2007183号）；(5) 客运专线无砟轨道铁路施工技术指南（TZ2162007）；(6) 京福闽赣铁路客运专线线下工程沉降变形观测及评估实施细则（京福闽赣工2011142号）；(7) 合福线合肥至福州段施工图变形沉降观测设计（咨询稿，中铁第四勘察设计院集团有限公司，2010年7月）；(8) 本标段的相关设计文件、施工图；(9) 铁道部有关规定。2 沉降变形观测组织2.1 管理模式本标段的沉降观测采用“项目部工区”两级管理，各级的项目总工是本级沉降观测工作的主要管理者，各级均设专职测量队长，具体负责沉降观测工作的组织实施。沉降变形观测工作管理结构如下图。2.2 职责分工项目部主要负责制定沉降观测方案和编写作业指导书、沉降观测工作的培训、指导、检查，以及沉降观测数据的汇总、检查、分析、上报和异常情况的处理等。各工区主要负责沉降观测工作的实施，保证按照沉降观测实施细则和本方案所确定的观测方案以及观测方法、精度、路线和频次组织实施，保证做到“五固定”，保证测量数据的质量。具体职责如下：(1) 负责配置足够的专业人员并保持队伍的相对固定；负责配置足够的、满足要求的设备和仪器；负责观测元件的埋设以及保护工作。(2) 负责沉降变形监测网的建立及其保护工作。(3) 负责按照规定的监测项目、观测方案、观测方法、精度、频次和周期、时间节点进行全过程观测和记录，并按规定格式和内容提交观测数据，对观测数据的真实性、可靠性和全面性负责。(4) 负责观测数据库的数据录入工作，整理沉降变形观测报告。(5) 参与和配合变形观测评估工作。2.3 观测小组及分工本标段共成立12个沉降观测小组，具体分工如下：工区里程测队负责项目一工区DK528+450 DK540+416一测队北武夷山隧道坑口1号特大桥二测队杨梅岩隧道进口长涧源斜井二工区DK540+416 DK552+754一测队长涧源斜井杨梅岩出口黄甲地中桥黄墩隧道黄墩大桥二测队前山隧道三测队前山中桥武夷山北站北门大桥崇阳溪特大桥，含区间路基和涵洞三工区DK552+754DK565+631一测队东边隧道黄洋1号中桥黄洋隧道（明洞）黄洋2号中桥崇秀隧道程溪大桥城南隧道双坑大桥，含区间路基和涵洞二测队梅溪特大桥垄头隧道吴齐特大桥，含区间路基和涵洞三测队武夷隧道四工区DK565+631DK578+027一测队上梅隧道，含区间路基和涵洞二测队大渚大桥官山隧道，含区间路基和涵洞三测队官山大桥杨家乾隧道杨家乾大桥，含区间路基和涵洞四测队白马隧道，含区间路基和涵洞2.4 工作流程沉降变形观测的工作流程如下图所示。2.5 工作程序沉降变形观测工作的具体程序如下：(1) 根据批准的沉降变形观测作业指导书以及设计文件等的要求，选配专业队伍，配置仪器设备，布设监测网，埋设监测元件。(2) 严格按照实施细则、作业指导书及其他有关规定进行观测和记录，确保数据真实、可靠。外业观测记录必须经监理专业人员签认。数据检查合格后录入评估系统，做到当天数据当天处理、当天录入。(3) 各工区每月20日向项目部提交本月的沉降观测数据，由项目部汇总、检查合格后提交给评估单位。(4) 根据评估单位的沉降变形观测月报、沉降异常数据分析报告及措施要求，项目部协同工区及时进行整改和处理。(5) 无砟轨道施工前，根据工期安排整理形成沉降变形观测报告，提交评估申请，经监理签认后报评估单位。3 测量仪器和数据处理软件3.1 测量仪器及工具沉降变形观测统一使用徕卡DNA 03或天宝Dini03数字水准仪，配合铟钢条码尺进行。水平位移观测采用徕卡TCR1201+全站仪或索佳SET2X全站仪进行。3.2 数据处理软件沉降变形观测数据处理统一采用中铁二院研发的“沉降观测数据处理与分析评估系统”，项目部配置1套，每个工区至少配置1套。4 变形观测元件4.1 观测元件的规格4.1.1 工作基点标志上部采用直径20mm、长度30mm的不锈钢材料，下部采用长度80mm的普通钢筋焊接而成，具体规格如下图所示。4.1.2 路基沉降变形观测元件路基沉降观测元件主要有监测桩和沉降板两种类型，具体如下：(1) 沉降监测桩：采用20mm不锈钢，顶部磨圆并刻十字丝。(2) 沉降板：由钢底板、金属测杆（40镀锌铁管）及保护套管（80mm铁管、钢管或PVC管）、测头、保护套管顶盖等组成。钢底板尺寸5050cm，厚1cm，钢底板进行必要的防锈（防腐）处理。钢底板与第一节测杆间应连接牢靠，保证测杆与钢底板同步沉降。金属测杆采用内接头连接，保护套管采用PVC管外接头连接。4.1.3 桥涵沉降变形观测元件(1) 承台（扩大基础）观测标：采用20mm普通钢筋，长度大于100mm，顶部磨圆，表面做防锈处理。(2) 墩（台）身观测标：采用球头直径23mm、测杆直径14mm的一体式带螺纹不锈钢观测标，标志全长150mm。(3) 其他观测标：梁体徐变观测标和涵洞观测标等，根据其埋设位置参照承台观测标或墩身观测标。4.1.4 隧道沉降变形观测元件隧道沉降变形观测标与桥梁墩身观测标相同。4.2 沉降观测标的标识4.2.1 点号标识(1) 标识的样式桥梁墩（台）身、涵洞、隧道等沉降观测点及梁体徐变观测点的标识样式如下图，标识统一采用印模喷涂的方法，不得采用手写等其他形式，保证标识统一、规范、美观。(2) 标识尺寸及位置标识牌尺寸统一采用50*20cm（由项目部统一定制）。墩（台）身、涵洞、隧道（边墙上）沉降观测点标识位置为观测标志上方5cm，隧道（底板上）沉降观测点、梁体徐变观测点标识位置为底板（梁面）上方20cm。(3) 标识喷涂方法先用白色水性外墙漆（建议采用质量好的品牌，如立邦、三棵树等）作为涂料，借助标识框在规定位置涂刷白色底漆，涂刷前应确认混凝土表面是否平整、洁净、干燥，建议至少涂刷两遍；待油漆完全干后，正确安放标识牌字模，用红色快干汽车喷漆小心喷涂标识，直至所有的字符都喷涂完整。喷涂时，喷嘴应离开喷涂表面1020cm，小心、快速地往复喷涂，不能对准一处喷涂，以免油漆流淌。4.2.2 点位的标识桥梁徐变观测点和基础（承台）、涵洞帽石沉降观测点等位于水平表面上的观测点，为了使点位更醒目，利于标志保护，在测点周围用红色喷漆喷涂“圆形十字”标识，如下图所示。5 沉降观测质量控制及注意事项5.1 外业观测(1) 所有观测元件必须严格按照要求规范地埋设，制定妥善的保护措施，并对作业班组（架子队）进行书面交底，落实观测元件保护责任人。(2) 若发现观测标有松动或丢失等异常情况，应立即重新埋设并及时观测。必要时应分析原因，制定对策，避免类似事件重复发生。(3) 参与沉降变形观测的人员必须经过培训合格后才能上岗，并尽可能保持观测人员相对固定。(4) 变形观测的水准路线必须严格按规范的要求施测，不同期次的测量必须固定观测路线。现场条件允许时，宜采取钉设木桩或喷涂油漆等方法对每站的置镜点和立尺点进行标记。(5) 固定水准仪和铟钢条码尺等仪器，并保持立尺人员的固定，确保每次立尺位置的同一性，保证不同期次数据的连续性。(6) 每个沉降板测杆应使用固定的测头，测量时，测头应确认安放到位。项目部配备一个标准测头，所有测头启用前均应准确测定其与标准测头的差值，以备观测过程中更换测头时进行修正。(7) 严格按照规定的观测方法、观测路线以及观测顺序进行测量。各项限差应输入到仪器中以便实时进行检查，发现超限立即重测，从源头上确保原始观测数据的质量。(8) 定期按要求检查水准仪的i角，以及条码尺的水准气泡等。(9) 水准测量应避开不利的观测时段，如日出后和日落前30min、太阳中天前后各2h内、气温突变、标尺分划线影像跳动剧烈以及风力过大而使标尺和仪器不能稳定等。(10) 外业的简化点号必须在变形观测前一次性编好，并与测点编号一一对应，变形观测期间尽量保持不变。外业测量时严格按事先制定好的点号输入。(11) 外业观测时应随时填写“外业情况记录表”，真实记录外业测量过程以及异常情况。5.2 内业数据处理(1) 内业数据处理人员应熟悉内业处理软件的工作流程、各种数据的格式及其含义、各种符号的含义等，熟练操作处理软件。(2) 当天测量的数据必须当天处理，严格按照要求命名和组织。(3) 必须认真、详细查看沉降观测数据的精度信息，特别是附合水准路线闭合差、闭合水准路线闭合差以及测点中误差等。超限的数据必须立即组织重新测量，必要时应组织相关人员分析原因。(4) 观测标或工作基点被破坏，必须及时重新埋设，同时填写断高表，以保证数据的连续性。(5) 每一个观测数据文件夹中必须有10个文件，缺一不可，且文件名必须是一致的（除说明文件外）。(6) 观测数据文件中的说明文件中必须详细记录当日当次观测情况，特殊情况必须真实反应出来。(7) 基准点（包括工作基点）的各期复测成果均需在工作基点台账中体现，并注明复测日期。第二章 平面控制测量第三章 高程控制测量第四章 平面控制测量1 概述1.1 工程概况新建合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）标（以下简称“合福闽赣标”）由中铁二十四局集团有限公司承担施工任务，标段起讫里程DK528+450DK578+027，全长49.577正线公里，其中，隧道13.5座/39,399.00延米（含黄洋明洞）、桥梁15座/6,938.47延米、路基16段/3,239.53延米、涵洞11座。本标段工程的主要特点是地形起伏大地势陡峭、隧道比重大（约占全线80%）、长隧道多（长度大于3km的隧道6座/34.334km，约占隧道总长度的87%）、辅助坑道多而长（设计斜井6座/4348m，长度大于1km的斜井两座，最长1335m）、辅助坑道曲线多且半径小（）、多处桥隧相连甚至桥台伸入隧道内，测量难度大。1.2 编制目的针对本标段长隧道多的特点，为了规范长隧道洞内控制测量，保证隧道顺利、精确贯通，编制本方案。1.3 测量设计依据及参考资料(1)高速铁路工程测量规范（TB10601-2009），（简称规范）(2)铁路测量手册（.U212.262）,铁道第二勘测设计院1.4 适用范围本作业指导书主要适用于合福铁路客专闽赣IV标长度大于3km的长隧道洞内平面、高程控制测量。也可作为短隧道和中长隧道洞内平面、高程控制测量的参考。2 洞内控制测量方案2.1 控制网网形洞内平面控制网采用多边形闭合导线环，网形如下图所示。2.2 控制网等级洞内平面控制网的等级及其主要技术要求按下表执行。隧道名称等级测角精度边长相对中误差导线全长相对闭合差全站仪精度测回数水平角边长北武夷山隧道杨梅岩隧道前山隧道武夷隧道三1.81/150 0001/55 0000.54往返各416210上梅隧道白马山隧道四2.51/80 0001/40 0000.53往返各21426高程控制网采用四等水准测量（往返观测法），精度为：每公里的偶然中误差5.0mm。仪器采用数字水准仪钢钢条码尺或者DS3水准仪区格式水准尺。3 控制网布网3.1 平面控制网的基本要求(1)导线边长宜为200400m，且不得小于200m。(2)导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠的地方。布点时应与作业队充分协调，并作好交底。(3)控制点间视线应离开洞内设施0.2m以上，并避开用电器。(4)导线点宜采用20以上的钢筋桩，桩长不宜短于50cm，上面覆盖钢板或沙袋保护，并在边墙上注记点名，用箭头指示桩位。3.2 高程控制点的基本要求(1)洞内每隔200500m布设一对水准点。每对水准点间的距离宜为60100m，不应将一对水准点布设在同一横断面上。(2)水准点不宜埋设在未衬砌的边墙上或软弱地段。(3)水准点可以和导线点共用，此时，钢筋头应高出桩面5mm。3.3 平面控制网布网方法(1)以洞口投点为起点，沿线路（隧道）中线或侧移适当距离布设，具体位置以桩位稳固且易保护、测量干扰小为原则；(2)随着隧道的掘进先布设单导线，隧道掘进超过导线设计边长的23倍时，进行一次导线引伸测量；(3)当导线延伸45条边后，在单导线的一侧再布设一条导线，两条导线组成多边形闭合环。也可以一次布设双导线，在施工放样时起复核作用，并适时地形成闭合环；(4)导线点尽量成对布设，避免左右交叉。(5)每个闭合环的边数以46条为宜，且不得大于8条。4 外业观测4.1 准备工作及基本要求(1)测量仪器和工具的检查。洞内控制网观测必须使用经国家计量部门检定合格并在有效期内的仪器。观测前，还应参照规范及仪器使用手册的有关规定和要求对所使用的仪器进行检查，保证仪器处于合格状态。观测前还应注意检查棱镜基座（光学对中器及水准管轴）及觇牌（偏心）的状况。此外，还应对仪器、对讲机、照明设备等进行充电。(2)观测前应加强隧道内的通风至少半小时，以充分排除洞内烟尘，避免尘雾。(3)观测时，仪器和棱镜的架设高度宜大于1.3m，反射棱镜有适度照明，并应将目标附近的照明灯关闭，避免视场中强散射光的干扰，尤其是碘钨灯等。(4)由洞外向洞内引测时，宜在夜间气温较稳定后或者选择气象稳定的阴天进行。(5)为适应洞内温度和湿度，仪器进洞后必须开箱放置2030min。(6)观测过程中应保持仪器和棱镜面无水雾。(7)当洞内有瓦斯时，必须采取安全可靠的防爆措施。(8)安置仪器时，应排干桩顶的水，以保证正确对中。(9)测距时应实测仪器中心附近的温度、气压，并输入全站仪中在测距时实时改正。(10)观测时转动仪器应平稳、匀速，并按规定方向旋转。在每半测回中仪器照准部转动方向应始终保持一致，若视线越过目标时，应继续按原方向旋转一周，再重新照准目标。(11)观测中可采取仪器和棱镜多次对中整平（每次转动仪器基座120，然后对中整平）的方法，以减弱置镜误差的影响。(12)为了避免计算出错，观测时每个导线环的前进方向统一按逆时针方向。4.2 左右角观测法此方法适用于观测两个方向的水平角（如下图所示），具体操作方法如下：(1)盘左位置：精确瞄准后视觇牌A，注意消除视差，前后视以导线前进方向为准，测角、测距；(2)顺时针方向转动照准部，瞄准前视觇牌B，测角、测距，完成盘左半测回（上半测回）；(3)盘右位置：逆时针旋转照准部12周，精确瞄准前视觇牌B，测角、测距。(4)逆时针转动照准部，瞄准后视觇牌A，测角、测距，完成盘右半测回（下半测回）。至此，完成水平左角一测回的观测；(5)盘左位置：大致瞄准后视觇牌A，配置水平度盘（全站仪配置度盘的方法请参照用户手册，也可以不配置），即改变度盘读数 （DJ1）或 （DJ2）。将前、后视对调一下，按上述方法完成水平右角的观测，即观测顺序为：（盘左）BA（盘右）AB；(6)重复以上步骤，完成全部测回的观测。4.3 方向观测法此方法适用于观测三个方向的水平角（如下图所示），具体操作方法如下：(1)盘左位置：精确瞄准选定的起始方向A，测角、测距；然后按顺时针方向依次观测B、C。此为盘左半测回（上半测回）。(2)盘右位置：精确瞄准A，测角、测距；然后按逆时针方向依次观测C、B。此为盘右半测回（下半测回）。上、下半测回合称为一测回。(3)盘左位置：精确瞄准A，配置度盘（方法同前），重复以上步骤完成全部测回的观测。4.4 高程测量洞内高程控制测量使用DS3水准仪、区格式水准尺，采用中丝读数法进行往返测量，测量等级为四等，观测顺序为：后-后-前-前。4.5 观测限差及数值取位(1)导线观测限差按下表执行。仪器型号水平角观测限差（）测距限差（mm）半测回归零差各测回同方向2C互差各测回同方向互差圆周角闭合差同测回各次读数互差测回间读数较差往返平距较差DJ0.54843.6572mDDJ1696DJ28139(2)水准测量观测限差按下表执行。等级最大视线长度前 后视距差前后视距累 积 差视线高度黑 红 面读 数 差往 返 测不 符 值四1003.010.0三丝能读数3.0mm (3)测量成果的数值取位按下表执行。项 目平 面高 程角值（）边长及坐标（mm）手 簿0.10.11.0计 算0.010.10.1成 果0.10.11.04.6 水平角观测超限处理水平角观测中，各项限差超过上述规定时，应在原测度盘位置上进行重测，并遵守下列规定：(1)对错度盘、测错方向、读记错误或中途发现观测条件不佳而放弃的测回，重新观测时不计重测数。(2)2C互差或方向值互差超限时，应重测超限方向，并联测零方向。(3)半测回归零差超限，应立即重测该半测回。计重测数为（n1）个方向测回（即重测一个方向算作一个方向测回，n为包括零方向在内的方向总数）。(4)测回中重测的方向数超过方向总数的1/3时，该测回应重测，但重测数只计超限方向数。(5)测站中重测的方向测回数，超过全部方向测回的1/3时，该测站全部成果应重测。测站全部方向数为(n1)m，其中m为基本测回数。5 平面控制网平差5.1 平差计算多边形闭合环的平差计算采用近似平差法解析法。当仅形成一个闭合环时，平差方法与普通闭合导线相同，此处略。当形成两个及以上的闭合环时，采用如下方法平差：首先计算各闭合环的角度闭合差，列出角度误差方程组，求出联系数，据此求得各导线环内角改正数；然后计算坐标增量闭合差，同理求得各导线边坐标增量改正值；最后计算出各导线点平差坐标。以三个导线环为例，具体介绍如下。(1)检查、复核外业测量数据。(2)边长改正计算。边长对向观测结果分别进行仪器加、乘常数改正，当满足“往返测平距较差2mD”时取平均值。仪器加、乘常数可从仪器检定证书中查得。 (3)计算各闭合环的角度闭合差1、2、3。角度闭合差应 （其中：m设计的测角精度，n内角个数）。(4)角度闭合差平差计算假设导线环各水平角为等精度观测，则环闭合差平均分配到各水平角上，设三个导线环内角改正值分别为 、 、 ，导线环边数分别为n1、n2、n3，根据方向平差原理可得到下列条件方程组，方程中本环改正值的系数就是本环的导线边数，相邻环改正值的