长大隧道贯通误差的预计方法及其程序实现

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1、长大隧道贯通误差的预计方法及其程序实现：文章研究了国内隧道贯通误差理论，对洞外GPS控制测量和洞内导线测量对横向贯通误差影响值的估算方法进行了分析，实现了用MATLAB编程估算洞外GPS控制测量和洞内导线测量对横向贯通误差的影响值。　　关键词：贯通误差GPS控制测量导线测量　　EstimationTheoryofTunnelLink-upErrorandRealization　　LiuJingZhouLiang　　DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongJiUniversity,No1239.SipingRoad.ShanghaiC

2、ity,200092　　Abstract:Thisarticlestudysthetunnellink-uperrortheory,analysesthemingforevaluatingtraversesurvey’sinfluencetotransverse[3]。为了满足隧道洞外控制测量需要，平面控制X应采用隧道工程坐标系，以隧道线路中线前进方向为X轴正方向，X轴顺时针旋转90°为Y轴，建立隧道工程独立坐标系。　　洞外平面控制X原则上沿隧道进出口连线方向布设，控制线路中线，平面控制X由洞口子控制X和洞口子X间的联系X组成，同时应考虑GPS观测对控制点的要求。洞口子X

3、一般应由三角形、大地四边形、中点多边形等强度较高的X形构成，子X内相互通视的边应采用GPS直接观测基线；联系X均应由图形强度较高的三角X构成。洞口投点应与子X的其他两个控制点通视。为保证精度，使用全站仪检核子X中的若干个三角形的角度和边长。　　1.2洞内导线的施测　　由于隧道洞内断面有限，洞内导线X只能布设成狭长形，测角误差成为横向贯通误差的最大。洞内导线应直接将洞口控制点作为起始点，宜沿线路中线布设，也可侧移中线适当距离布设；若洞口投点未纳入洞口控制X时，可以直接将洞口控制点作为起始点。洞内导线均宜布设两组导线进行测量，布设成多边形闭合导线环[2]。　　对于狭长且较窄的

4、隧道，地下控制X常常只能以支导线的形式布设。在很多情况下，支导线长达数百米以至数千米，且无任何约束条件，为了检核，我们可以建立二、三级导线。低级导线布设和隧道开挖一起进行，作为开挖过程的连续控制。由于大气折光、灰尘及其他障碍的影响，这种导线边长一般只有几十米，当隧道开挖到1~2㎞以上时就要建立更高精度的导线，它能检验低级导线的最后点位置，必要时对其进行改正，随着距离的加长就要建立第三根更高精度的导线，边长150~800m，最后对隧道轴线改正进行计算，并且改正应来自所有导线的加权平均，而不是把最高级导线作为无误差量，从而使低级导线的改正等于高级导线与低级导线的差值[1]。　

5、　洞内导线的边长，应根据测量设计的要求并考虑到实际通视条件，宜选择长边，导线边长不宜短于300m。导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠的地方，点间视线应离开洞内设施0.2m以上。　　2横向贯通误差的估算方法[4,5]　　2.1洞外GPS测量横向贯通误差影响值计算　　长度大于4㎞的隧道,其洞外横向贯通误差影响值主要是根据GPS测量的洞口联系边测量精度及其定位点坐标精度,通过下式求得　　　　式中,后两项也可以由下式算得:　　式中,--GPS方向误差对贯通误差的影响；--GPS测量定向联系边方向误差(〞)，为隧道设计时的先验值；=206265〞；--相向开挖隧道计算设计长度，考虑

6、到洞外GPS控制点位(引测边)布设离洞口有一定距离的因素，取隧道路线长度加1㎞。　　根据目前《铁路卫星定位测量规范》，GPS控制测量的相邻点间的相对点位精度为10㎜，鉴于山岭隧道测量的复杂性和特长隧道GPS边较长等因素，可以取20㎜(也可根据隧道长短酌取)。　　2.2隧道洞内导线测量横向贯通误差影响值计算　　（1）洞内导线测角引起的贯通误差　　　　式中：　　---测角中误差　　　　---各导线点至贯通面的垂直距离　　（2）洞内导线测边引起的贯通误差　　　　式中：　　---测边的相对中误差　　---各导线边在贯通面上的投影长度　　洞内导线测量误差对横向贯通精度的总影响值按下

7、式计算：　　　　上式是按支导线推导的，实际的导线控制X是布设为双导或者X形，双导的横向贯通精度的总影响值计算公式为：　　　　若布设成更复杂的X型，平差后测边、测角误差都会产生增益，故按上式进行横向贯通误差的估算将偏于安全。　　3算例及分析　　3.1洞外GPS控制测量误差对横向贯通精度影响值的计算　　根据以上理论与实践经验，用MATLAB编程实现洞内导线测量误差对横向贯通精度影响值的估算，程序框图如图2所示。　　　　图2洞外测量影响值计算程序框图　　下面利用国内高铁建设中的3个长大隧道群数据，用所编程序计算洞外控制测量各种控制点