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摘要：高速公路工程建设由于途径的地质环境和自然环境较为复杂，遇到一些山脉就在通视上有一定的困难，使用传统的测量方法布设大广高速粤境连平至从化段S26合同段施工控制网测量非常困难，需要借助GPS定位技术在大广高速粤境连平至从化段S26合同段建立施工控制网测量，本文主要介绍了大广高速粤境连平至从化段S26合同段的平面控制网测量和高程控制网测量。
关键词：高速公路；施工控制网；测量
1.前言：
大广高速粤境连平至从化段S26合同段工程位于广东省从化市，该标段工程由黄龙带隧道、黄龙带特大桥、佛公顶大桥及其相连的路基组成。黄龙带隧道按双洞双线形式设计，呈东北-西南走向。隧道起止里程为左洞ZK138+815～ZK140+455，全长1640m；右洞K138+863～K140+445，全长1582m。
本文详细介绍了大广高速粤境连平至从化段S26合同段工程施工控制网的设计及施工测量情况，整个施工控制网的测量包括施工平面控制网测量和施工高程控制网测量。整段路程由于一些隧道和水域，通视比较困难，所以摒弃传统的测量方法，采用GPS定位技术进行建立平面控制网和采用电子水准仪进行高程控制网[1]测量。
2.建网测量的网行设计
（1）平面控制网网形设计
本次平面控制网建网采用八台高精度双频天宝GPS接收机（型号为：2台天宝5700、2台天宝R6和4台天宝 SPS 881）进行观测。接收机数量的增加，一方面大大提高了GPS外业测量作业的效率，另一方面使控制网中的多余观测量增多，从而使控制网的图形强度大大增强。进出洞口的控制点联测、洞口之间的控制点联测，全部采用边联接的方式构网，形成多个大地四边形，将两洞口的子网联系成一个统一的整网，并采用不同的GPS点组合，每个点至少观测2个时段。
（2）高程控制网水准路线设计
每个洞口至少应保证3个水准点的可用性，以利于各水准点间的经常性联测检查和点位破坏后的增补。洞外高程控制测量布设主水准路线，隧道进出口间的洞口水准点，以及隧道进口和出口的水准点间的联测均需要进行往返观测。
（3）精度设计
根据技术标准中的有关规范规定和隧道设计的相关要求，为保证隧道的高精度贯通，本次施工控制网建网测量的精度等级设计为：平面控制网为公路三等网，高程控制网设计为三等水准网，但是按照二等水准测量的技术要求进行施测。在控制网外业观测、数据处理及精度要求方面，严格按照上述的相关规定进行设计和施测。
（4）测量选点布网
测量选点布网分为洞口投点的布设和洞外测量控制点的布设与实测网形。
黄龙带隧道在进口端布设了1个洞口投点，点名为SD1；在出口端布设了一个洞口投点，点名为XJ2。所有的2个洞口投点都按规定的公路三等网精度要求进行了GPS观测，并一同纳入隧道整体GPS平面控制网进行平差处理。
按设计和施工的要求，黄龙带隧道施工测量洞外平面和高程控制网的建立，总共布设了14个GPS平面和高程共点的控制点（包括上述提到的2个洞口投点以及设计院所交桩的5个点），其中隧道进口端布设4个GPS点（点名分别为：SD1、SD2、SD3、EQ3），出口端布设4个GPS控制点（点名分别为：XJ2、SP1、DG293、DG292），设计院提供的已知坐标的控制点为DG280、DG281、DG293、DG292、DG289，其它施工控制点3个（点名分别为：XJ9、XJ10、XJ11）。
（5）高程系统
为使本次施工高程控制网建网测量与原线路设计所采用的高程系统具有同一性，仍采用原设计所使用的高程基准，即1985年国家高程基准[2]。施工高程控制网以设计院提供的水准点DG293作为本次高程控制网建立的高程起算点，其高程值为设计院交桩点高程值74.6346m。
需要加以说明的是，在本次高程控制网水准测量中，从DG293到DG281的往返测高差较差为4.72mm，往返测高差中数为160.7657m，而通过设计院提供的DG293和DG281已知高程所计算这两点间的高差为160.6917m，两者相差0.074m。综合现场实际情况和咨询监理意见，本次高程控制网平差不采用两端约束DG293和DG281，而只选择较稳定的DG293的高程作为本次高程控制网平差的起算数据
（5）GPS平面控制测量
为了保证控制网的质量和精度，根据测区条件及控制的特点，施工测量平面控制网建立，采用八台标称精度为±（5mm+1pmm）的天宝双频GPS接收机进行外业测量。经测试，各台接收机工作状态良好且标定时间均在国家规定范围内。为保证GPS天线的对中精度和少受日照温差的影响，安置GPS天线的光学对中器均为对中误差小于±1mm的天宝光学对中器和木质的三脚架。
本次测量采用静态相对定位的作业模式进行GPS的外业观测，GPS外业测量所遵循的主要技术要求见下表1。
GPS外业观测结束后，先进行数据的传输和备份，再对观测数据进行计算。Trimble GPS接收机的数据通过CF读卡器直接将存储在CF卡中的数据导出。数据导出时需要注意检查测站名称和对应的接收机名称。对于GPS控制网基线解算采用Leica公司的LGO软件进行，对于GPS网的平差计算采用西南交通大学研制的GPS数据处理软件（V1.0）[3]，首先对本次观测的GPS网的所有外业合格基线，在WGS-84坐标系下进行GPS控制网三维无约束平差。
3.施工高程控制网测量
本次高程控制网水准观测采用标称精度为每公里高差偶然中误差低于±0.3mm的徕卡DNA03电子水准仪和配套的水准尺进行以及5kg的尺垫。在开工前和作业期间，按规定对仪器进行常规检校和经常性检查，以保证仪器工作状态良好。
采用单路线往返观测，同一条水准路线观测应采用相同的人员、仪器，沿相同水准路线进行。沿公路施测时使用5公斤的铸铁尺垫，在山路地段施测采用尺桩或突出岩石作为立尺转点；使用尺撑扶尺，且要求水准尺的气泡居中。
本次高程控制网建网测量，包括联测了隧道进出口的3个定测水准点和新加密的 8个水准点，共组成13个测段，各测段均进行了独立的往返水准测量，各测段往返测高差较差严格按照表10的限差要求执行。
（注：表中K为测段水准路线长度，单位为km；L为附合或闭合水准路线长度，单位为km；Ri为检测测段长度，单位为km。）
黄龙带隧道施工高程控制网全网所有的13个测段往返测高差及其较差情况，见后“附表6 高程控制网水准测量往返测高差及其精度统计表”，从该表中所统计的各测段往返测高差及其较差情况可以知道：各测段的往返测高差较差，均满足二等水准测量的限差要求。
整个高程控制网的水准测量外业观测结束后，还应计算出每千米高差偶然中误差MA和每千米高差全中误差MW，其值也应该符合下表相应的规范要求。
公式中△为测段往返高差不符值（mm）；L为测段长或环线长（km）；n为测段数；W为附合或环线闭合差（mm）；N为水准路线环数。
根据各测段往返测高差较差计算的本次高程控制网建网测量的每千米高差偶然中误差 为1.837mm/km，超过了二等水准的要求，但高于三等水准的每千米高差偶然中误差 为3.00mm/km的限差要求。由于本次高程控制网中的闭合环数量较少，因此没有计算每千米高差全中误差 。
由此可见本次高程控制网建网测量的水准网外业观测，虽然没有达到了二等水准测量的精度要求，但达到了预先设计的三等水准测量的精度要求，满足《公路勘测规范》（JTG C10-2007）的要求，可以进行高程控制网的内业平差计算和计算各水准点的高程。
高程控制网平差计算
以联测的出口侧定测水准点DG293的高程74.6346m，作为本次高程控制网平差的高程起算点，并推算各水准点的高程，作为本次高程控制网建网测量的水准点高程成果，所推算的各水准点的高程成果，见后附件一“高程控制网高程成果表”，从表中的实际数据可以看出高程中误差最大为4.84mm，高程的平均中误差为3.27mm；所推算的各水准点间的高差成果，见后“附表6 高程控制网高差成果表”，从表中的实际数据可以看出高差中误差最大为3.18mm，高差的平均中误差为1.38mm。
以上外业和内业实际精度指标充分说明：S26合同段施工平面和高程控制网的建网精度，分别达到了公路三等网和三等水准网的精度要求，完全能够满足黄龙带隧道洞外、洞内控制网加密及其他工程施工测量控制的需要。
结论
S26合同段施工平面和高程控制网的网形结构比较好，控制点和布网都很合理，测量中采用了GPS静态测量技术，所获得的平面和高程控制测量成果精度较高，满足了工程施工测量应用的需要。
参考文献：
[1]李丽华.某引水工程施工控制网测量过程中的几点做法[J].山西水利科技，2015，45（1）：46-48.
[2]毕田辉.GPS在施工控制网测量中的应用探讨[J].建材发展导向（下），2013，35（3）：315-316.
[3]蔡少云，鲁军，李汉忠等.沪通长江大桥施工控制网跨江测量技术[J].桥梁建设，2015，45（6）：117-122.
[4]《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2009）
[5]《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2009）
[6]《公路勘测规范》（JTG C10-2007）
论文作者:黄耀
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/28
标签：高程论文; 测量论文; 水准论文; 高差论文; 精度论文; 隧道论文; 连平论文; 《基层建设》2016年9期论文;