高速铁路隧道洞内CPⅡ测量方法研究

在目前普遍采用的隧道洞内CPⅡ导线法测量的基础上,提出隧道洞内CPⅡ自由测站边角交会法。重点对洞内CPⅡ自由测站边角交会控制网的网形设计、精度设计,以及外业观测、内业平差精度指标控制等内容进行研究,给出高速铁路隧道洞内CPⅡ自由测站边角交会控制网测量的技术指标,并通过实例进行验证。     

高铁隧道平面控制网横向贯通误差仿真研究

构建附合单导线、导线环网、交叉导线网和自由测站边角交会网等4种常见的高铁隧道洞内仿真平面控制网,利用精度估算的方法计算这4种网型在9种不同隧道长度情况下的横向贯通中误差;基于Box-Muller算法为仿真控制网添加随机误差,利用稀疏矩阵行列压缩技术对附加随机误差的控制网进行快速严密平差计算,从而完成4种隧道洞内平面控制网横向贯通误差的仿真计算工作。计算结果表明自由测站边角交会网的横向摆动相对较小,可以替代传统的洞内导线网;证明隧道洞内平面控制网的横向摆动服从正态分布,适当增加测量次数,可提高隧道的横向贯通精度,对确保长大隧道正确贯通具有参考意义。     

隧道洞内平面控制网形与数据处理方法实验研究

建立地面实验网,用GNSS测量结果作为参考值,对交叉导线网、横控交叉网、菱形交叉网和中间自由测站点对网等网形进行同步实测,对各种网形就距离定权、距离角度方差估计、常规平差与稳健估计、加入不同精度的陀螺方位等进行测试计算,分析不同方法与处理参数对控制网横向贯通误差的影响。为提高隧道洞内平面控制网的贯通精度及可靠性,应尽量减少旁折光的影响,宜采用交叉导线网或中间自由测站的边角交会网形;有条件时应测量高精度的陀螺方位边,采用边角匹配抗差平差方法处理控制网数据。     

长大隧道洞内平面控制网型研究

我国铁路、公路、市政、水利等工程长大隧道越来越多,使用的测量仪器和技术也越来越先进,但有些长大隧道贯通精度不高,甚至贯通偏差过大,侵入限界从而导致改线或返工,影响工程质量且浪费巨大。为保证隧道准确贯通,针对隧道洞内施工导线测量方法和网型进行深入研究,并对多条隧道洞内导线测量实测数据进行对比验证。研究及实践结果表明,隧道掘进阶段洞内控制导线不宜采用自由测站边角交会方式,而隧道贯通后洞内CPⅡ导线可以采用自由测站边角交会方式,最后提出了最佳的导线网型进行隧道洞内控制测量。     

超长铁路隧道洞内平面控制网横向贯通误差仿真计算分析与应用

当前在建某高原铁路全线有17座20 km以上超长隧道，但我国尚未正式公布超长铁路隧道测量的相关规范要求，仅在某暂行规范中制定了20～25 km的超长隧道横向贯通误差的相关限差。为验证暂行规范中限差的合理性并对长度超过20 km的超长铁路隧道洞内横向贯通中误差的限差提出推荐值，设计进行仿真计算实验。模拟计算3种常用平面控制测量网下各20组20～44 km范围内7种长度的超长隧道在观测精度分别为隧道二等和平面二等精度时的洞内横向贯通中误差，得到以下成果：(1)给出两种不同观测精度下洞内横向贯通中误差的分布情况和限差推荐值；(2)观测精度为平面二等精度时，暂行规范中洞内横向贯通中误差的限差值偏大，且随着隧道长度增加，自由测站边角交会网精度最优；(3)观测精度为隧道二等精度时，暂行规范中隧道洞内横向贯通中误差的限差值偏小，且交叉导线网精度最优。     

高速铁路超长隧道洞内CP Ⅱ测量方法研究

研究目的:控制横向贯通误差,保证隧道准确贯通是隧道控制测量的主要目的。目前洞外GPS网所引起的横向贯通误差已大为减小,对隧道贯通起着决定性作用的是洞内控制测量的方法和精度。隧道洞内CP Ⅱ平面控制测量多采用导线形式,多余观测量少,图形强度低,横向摆动大,建网费用高且制约工期。针对上述问题,本文提出一种基于自由测站边角交会网的CP Ⅱ测量及其数据处理的方法,并对建网方案、测量方法、精度控制及平差计算进行设计和研究。研究结论:(1)本文提出的高速铁路超长隧道洞内CP Ⅱ测量方法可提高控制测量的精度和效率,控制点采用强制对中标志,可消除对中误差,可永久保留;(2)该方法在某高速铁路上进行了现场试验,对比验证了技术设计和研究的可行性,测量成果满足隧道二等的精度要求;(3)该研究成果可用于高速铁路超长隧道施工控制,对现有规范的修改、补充和完善具有一定的参考价值。     

高铁长大隧道洞内CPII网分多段建网方案探讨

现行高速铁路测量规范中规定:无砟轨道隧道洞内CPII控制网应在隧道贯通后一次性进行建网测量。然而,由于施工工期紧,一些高铁长大隧道洞内CPII控制网不得不分多段进行建网测量。以宝峰隧道洞内CPII控制网分三段建网为例,提出高速铁路长大隧道洞内CPII控制网分多段建网的测量技术,并且进行分析探讨。利用提出的自由测站边角交会网和交叉导线网混合构网的方法,以及段与段之间搭接数据顺推处理的技术,能够建立满足精度要求的洞内CPII控制网,并且避免各段单独建网时搭接误差大而难以处理的风险。该方案值得在高速铁路长大隧道洞内CPII控制网分多段建网时应用。     

铁路隧道洞内CPⅡ导线测量与复测精度指标合理性探讨

在铁路隧道洞内精密平面控制网CPⅡ建立、复测过程中,因规范规定的往返观测平距较差限值、导线复测水平角较差限差及边长较差限差指标过严,致使规范不能严格有效执行。以某线3座新建隧道工程的洞内CPⅡ控制网建立与复测为基础,对实测数据进行较差统计,对规范中现行测量限差匹配合理性进行分析,提出更加合理可行、安全可靠的限差指标建议,达到既能保证控制网测量质量,又减轻施测单位测量工作量的目的,供将来规范修订时参考。     

武夷山特长隧道横向贯通误差浅析

结合武夷山特长隧道施工控制测量,分别从基准面选取、隧道施工控制网与线路控制网匹配方法、洞内导线网平差方法以及斜井段导线边测量精度等几个方面,详细分析了隧道横向贯通误差偏大的原因,并进行了计算验证。     

CPⅢ平面网半盘位观测的可行性研究与分析

研究目的:将实测于某高速铁路客运专线的CPⅢ平面网数据分全盘位和半盘位分别进行平差处理,通过对CPⅢ平面网半盘位观测方式进行的可行性研究与分析,以期望能够用半盘位的观测方式来代替现在CPⅢ平面网全盘位观测的外业数据采集方式。研究结论:通过理论分析和采用大量CPⅢ平面网半盘位观测数据进行平差计算,并且与用全盘位观测数据进行平差计算的各项精度指标进行对比分析,证明能够用半盘位的外业观测方式代替现在CPⅢ平面网的全盘位的外业观测方式,这一研究结论可为《高速铁路工程测量规范》的修订与完善提供依据。     

自由测站边角交会法单边测量CPⅢ网应用研究

利用V形天窗时段进行运营维护或升级、改造的运营铁路,在测设CPⅢ控制网时只能考虑采用自由测站边角交会单边测量的方法进行作业。通过仿真试验计算,并对客运专线的实测数据进行精度统计分析,得出如下结论:采用自由测站边角交会法单边测量CPⅢ网与常规方法所得到的成果基本一致,各项指标与设站作业的精度皆可满足相关规范的要求,且单边测量的方法更符合我国部分既有线路运营期维护的实际情况。     

高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用

为了确保隧道贯通前CPⅡ分段建网的精度,保障隧道的顺利施工,以格库铁路阿尔金山隧道为工程背景,采用高精度陀螺全站仪对洞内CPⅡ平面控制网加测多条陀螺边,并提出了陀螺定向精度观测精度内检核、多条陀螺边定向复核的方法,对陀螺定向边位置的选择、陀螺方位角观测中误差、陀螺方位角观测值的应用区间进行探讨。应用高精度陀螺定向成果对比分析洞内CPⅡ分段控制网成果,从理论上探讨了加测陀螺边对CPⅡ控制网贯通预计精度的影响,解决了隧道贯通前CPⅡ平面控制网精度无法验证的问题,确保了CPⅡ分段建网的精度,总结出一套高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用方法,其中包括陀螺定向边间距约2 km、陀螺定向边采用对向观测、每测站数不小于4测回且观测方向平均测角中误差应小于仪器精度(3.6″)、依据陀螺观测计算方位角与导线推算方位角较差值并将成果应用划为三个应用区间、依据陀螺定向观测精度变换权重降低贯通预计值、优化约束平差计算方案等。     

基于空间自由设站连续传递法的地铁隧道控制测量新方法

针对目前地铁隧道地下导线网布设形式易受旁折光影响、控制点使用困难和横向贯通误差大等问题,提出一种基于空间自由设站连续传递法的地铁隧道控制测量新方法,将稳健抗差估计理论和方差分量估计理论综合用于设站点三维坐标复合迭代高精度定权,结合IGGIII权函数推导地铁隧道Helmert空间自由设站间接平差数学模型及其线性化误差方程的严密公式。地面1︰1模拟试验表明:所提方法的数学模型可以合理确定三类观测值的权比,同时能够抵抗导线点受施工环境影响所含的数据粗差对解算结果的影响;与全导线网、交叉导线网、棱形导线网对比,新方法横向贯通精度高、网形强度强,是一种更为有效实用的地铁隧道洞内控制测量方法,已在西安地铁6号线丈八四路站至丈八一路站区间隧道工程中推广应用。     

浅论特长隧道GPS网的布测及其精度

以秦岭隧道工程为例，以测量设计为前提，全面论述了特长隧道平面ＧＰＳ网的布测方法，包括作业方案设计、外业观测、基线向量解算与评价、控制网平差及其精度与可靠性等。同时还对布网中存在的有关问题，如原《规范》Ｂ级网观测限差及作业要求、隧道进洞方法和隧道ＧＰＳ网横向贯通误差估计等，提出了自己的看法。     

经典平差与赫尔默特方差分量估计法平差的适用性分析

针对铁路工程测量中的单一附合导线、双导线网和CPⅢ平面网不同的网形特点,分别采用经典平差和赫尔默特方差分量估计法两种平差方式对工程实例数据进行平差计算,对比其平差后坐标成果、精度指标等,进行理论及适用性分析研究。     

基于自由测站的大跨度连续梁上CPⅡ平面网测量方法研究

鉴于大胜关大桥主桥大跨度连续钢桁梁上无法进行GPS测量和点位受温度变化影响大的的特点,提出采用自由测站边角交会网的方法进行主桥上CPⅡ控制网的测量。自由测站边角交会网具有不需要对中、图形强度高和测量速度快的优势,是一种CPⅡ控制网测量的新方法,不仅能够应用在大跨度连续钢桁梁上,而且完全可以在隧道中替代导线网进行CPⅡ控...     

V形天窗既有铁路CPⅢ技术方案探讨

由于既有铁路运营V形天窗的特殊性,在天窗时间无法跨线测设点对式自由测站边角交会轨道控制网(CPⅢ)。提出单侧布点自由测站边角交会测设CPⅢ的解决方案,并在工程项目中与点对式CPⅢ进行测量对比实验。数据对比分析表明,其成果的各项精度指标可以满足既有200 km/h运营铁路轨道控制网的精度要求。     

渤海海底隧道贯通误差估算及控制网精度设计

研究目的:为了研究渤海海峡海底特长隧道施工控制测量对施工贯通的影响,针对设计方案中最长贯通距离的海底特长隧道进行贯通误差估算分析,并根据贯通误差对施工控制网精度进行设计。研究结论:(1)影响隧道贯通误差有洞外GPS控制测量、洞内导线测量、洞外跨海高程传递和洞内水准测量四个方面,其中洞内导线控制测量和洞外跨海高程传递测量精度对贯通误差影响更为显著;(2)提出了渤海海峡海底最长开挖长度贯通面间的贯通误差限差和洞内外平面、高程控制网精度建议方案;(3)就目前的测量手段、方法和测量精度,对于渤海海峡海底特长隧道的开挖贯通在测量技术上是可行的,贯通误差是可控的;(4)研究成果对渤海海峡铁路通道海底隧道及类似工程施工控制测量的技术方案制定及实施具有参考价值。     

隧道内CPⅡ平面控制网与施工导线网差异探讨

在总结和吸收高速铁路测量新技术、新方法的基础上,我国铁路工程测量建立了"三网合一"的测量理念,高速铁路、普通铁路洞内平面控制测量随即引入了"隧道内CPⅡ平面控制网"这个新概念,隧道内CPⅡ平面控制网在用途、点位埋设、测量时机、数据采集、平差原则、贯通测量等方面,与隧道施工导线网具有显著差异,按照施工导线网测量原则再次施测隧道内CPⅡ平面控制网,很难保证控制网既满足轨道控制网(CPⅢ)测量精度要求又满足无砟轨道施工后建筑界限与隧道线下工程施工现状相一致的复杂要求。应对两者之间的差异进行分析,采取针对性的技术策略,才能确保隧道后续无砟轨道的顺利施工。     

高速铁路CPⅢ平面网的闭合差研究及其应用

CPⅢ平面网精度要求高、外业观测的数据量大.如何评定CPⅢ平面网外业观测数据的精度,以及如何进行CPⅢ平面网外业观测数据的粗差探测,是CPⅢ网理论研究和测量实践的重要内容之一.本文在充分研究CPⅢ平面网网形特点的基础上,提出CPⅢ网纵横向闭合差的概念,并推导CPⅢ网纵横向闭合差限差的计算模型.通过模拟计算,确定了CPⅢ网纵横向闭合差极限误差的建议值,并据此进行CPⅢ网外业观测数据中是否含有粗差的检核.剔除并重测含有粗差的外业观测数据,可以有效提高CPⅢ网的可靠性和精度.本文的研究成果,对CPⅢ平面网测量及相关测量规范的制定和完善有参考价值.