GPS测量在隧道施工中应用.docx

GPS测量在隧道施工中应用1、概述HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt661.html"\h蛤蟆岭隧道位于铜陵至九江新建铁路第1合同段，为单线隧道，全长3765m，隧道进口位于直线上，出口位于曲线上，中部为缓和曲线段段，隧道分进出口两个工作面相向开挖。测区气候属亚热带季风气候区，温暖湿润、光照充足。测区位于皖南地区山区，植被覆盖高、森林茂密、交通不便，常规测量通视条件相当困难。因此，采用GPS静态定位进行控制测量，测量使用四台美国天宝4600LS单频GPS接收机，平面标称定位精度为5mm+1ppm，基线解算软件采用随机软件TGOffice。2、蛤蟆岭隧道GPS网的精度设计HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt147582.html"\h根据隧道长度和横向贯通误差精度要求，参照《公路全球定位系统（GPS）测量规范》JTJ/T066-98，蛤蟆岭隧道控制网应按二级GPS网的精度要求布设和施测，技术指标如下：卫星高度角≥15°数据采集间隔≥15秒观测时间≥60分重复测量的最少基线数≥5%施测时段数≥2有效观测卫星总数63、蛤蟆岭隧道GPS网的网型优化与常规地面平面控制网一样，GPS网布设的原则是保证隧道按设计精度正确贯通，从洞口投点给出精确的进洞方向以指导隧道开挖。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt674.html"\h在布设控制网时，各开挖洞口布设的GPS点不应少于3个，为便于使用常规测量方法进行检测，加密和恢复，各开挖洞口布设的三点间至少应有一个点能与其它两点通视，并且隧道定向边距离应大于300米，以满足施工中的常规检测和提高进洞方位角的传递精度。对于铁路直线隧道，应在进出口定测中线上，布设两个控制点，以便于建立施工坐标系，曲线隧道应在每一切线上布设两个点，以便精确计算曲线偏角和施工放样数据。对于公路隧道，应在进出口各连测一个线路定测导线点，以便确定隧道GPS点与线路导线点的关系，测定和调整隧道控制测量与线路测量的连接误差。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt1153.html"\h蛤蟆岭隧道由于长隧道施工周期长，控制点使用时间较长，为便于在隧道施工期间对洞口控制点的稳定性进行常规检测，进出口各设了4个GPS控制点，其中E004、EO11-1为线路定测导线点。控制网布设如图1（示意图中部分基线边未表示）。GPS控制点点位选择的好坏，对GPS控制网的精度影响很大，通过对隧道进出口进行实地踏勘，点位均设在山顶稳定的基岩上，视野开阔，没有高度角大于15°的障碍物，远离高压线及大功率无线电发射源，隧道定向边进出口均大于500米。4、外业观测4.1星历预报运行TGOffice，利用软件的作业计划工具，将测站的概略经度、纬度、高程、卫星的截止高度角、观测时间等测站信息输入对话框，查看卫星的可见性。从卫星数示意图中可以看出，在拟定的观测时间中测区可见最少卫星颗数为6，说明全天均可观测。4.2制定作业计划表根据隧道的长度、开挖口的分布、精度要求、接收机的台数、星历预报情况、作业方式、交通条件来确定GPS网的观测方案和制定作业计划。为确保控制网实测精度，每个时段观测时间均大于90分钟，因为在基线处理时要剔除或删除部分不合格的观测时段，所以在不增加工作量的前提下多观测30分钟是非常必要的。与常规地面控制测量一样，GPS网也要求有足够的多余观测量，即有一定的可靠性。GPS网的可靠性用平均可靠性指标r表示，r=nr/n，n为所选的独立基线向量总数，nr为多余基线向量数，nr等于基线向量总数n减去必要的基线向量数nt，而必要的基线向量数nt等于总点数np减1，因此，r=（n-np+1）/n。根据隧道长度和精度要求等因素，r值应大于0.3。从表1看出，蛤蟆岭隧道GPS网的独立向量总数21个，每个点观测3个时段，平均可靠性指标r，r=（21-7）/21=0.67,r值大于0.3，可靠性指标较好。由于采用4台GPS接收机进行观测，进出口各设两台接收机，严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测作业。根据观测方案，整个外业工作为时一天。4.3GPS接收机静态操作对中，整平GPS接收机，量取天线高，开机观测，测完以后先关机，再搬站，搬站前再测天线高，两次量高误差不大于2mm。每站观测结束前，需要记录天线高，开、关机时间，接收机系列号，天线类型，日期，接收机类型，量高方式，以方便数据的后处理。5、GPS测量数据处理GPS测量外业自动化程度较高，数据采集由接收机自动完成，人工干预很少，但是GPS外业测量采集的数据不能直接应用于工程实际，必须应用相应的解算软件对GPS观测数据进行处理，通过基线处理、GPS基线向量网