高速铁路建设遇到连绵的山地、丘陵等复杂地形时，需要建设长大隧道解决行车障碍。隧道控制网测量是高铁测量中的一项重要任务，高速铁路无砟轨道对测量精度要求较高，建设至运营维护阶段均需要控制测量。隧道段CPⅡ导线控制网点位间距为400~800 m，平面控制网的传统精密测量手段利用高精度GNSS接收机或测量机器人等仪器设备，提高隧道口CPⅡ控制点测量精度[1-5]。高铁无砟轨道测量精度较高，在长大隧道困难地段，小曲线半径通视条件差等客观情况造成导线长短边悬殊，洞内控制网观测精度与效率无法得到有效提高，急需1种洞内导线测量新方法。本研究在隧道段采用自由测站边角交会新方法进行洞内CPⅡ观测，与常规测量方法进行对比，发现自由测站边角交会法测量获得的结果点位精度明显提高，优势明显。1常规隧道控制测量方法隧道控制测量过程通常在隧道口布设GNSS控制点，通过卫星静态相对定位测量观测洞外CPⅡ点位，得到精度合格成果值，以该成果作为起算定向点进行隧道洞内导线控制测量。洞内CPⅡ导线测量的主要技术要求如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.06.008.T001表1洞内CPⅡ导线测量的主要技术要求导线等级边长/m测距中误差/mm测角中误差/(″)相邻点相对点位中误差/mm导线全长相对闭合差方位角闭合差/(″)隧道二等250~50021.35.01/100 000±2.6n三等31.87.51/55 000±3.6n四等52.510.01/40 000±5.0n常规隧道导线测量方法较多，以单导线、交叉导线网、全导线网等多种手段为主[6-8]。长大隧道洞内CPⅡ导线测量方法为全导线网、交叉导线网，图形结构相对强健，拥有较多的多余观测，具有一定的约束性，平差成果精度更高，数据趋于真值[9-10]。经试验论证，单导线、交叉导线网、全导线网、交叉导线网等方法均可以显著提高隧道内导线测量精度，满足现场应用。长大隧道形状直线段趋于曲线段变化、洞内气象环境不稳定、湿度较大等情况发生时，洞内布设CPⅡ必须考虑增大点位间距，减少测站数降低角度值引起的横向误差[11-14]。针对曲线半径较小（R1 000 m）的地段，为达到通视要求，必须缩短导线边长，造成导线长短边悬殊，影响测量精度。因此，单导线、交叉导线网、全导线网、交叉导线网等方法不适用于洞内CPII导线控制测量，需要寻求新方法解决测量通视难题。2隧道段CPⅡ测量新方法2.1洞内CPⅡ快速布设常规导线测量沿隧道壁双侧布设点位，对点与点间的通视性存在一定影响，洞口光线强度将影响观测精度。测量导线时，需要将观测棱镜与观测仪器进行对中整平，结果可能受对中误差影响，进而影响测量横向精度。传统导线测量方法用于小曲线半径等地段时，存在通视条件差等情况，利用CPⅡ控制点与CPⅢ控制点相同的强制对中标志进行布设，采用自由测站观测方法进行测量，消除测量机器人和棱镜在观测中存在的对中误差，提高点位测量精度。2.2洞内导线测量新方法长度大于800 m的隧道贯通，应在隧道内测设CPⅡ控制网。洞内CPⅡ控制网采用自由测站边角交会方法施测，获取不同方向与距离的观测量，控制网结构均非常稳定。隧道洞内CPⅡ自由测站边角交会测量应符合下列规定：（1）CPⅡ控制点沿隧道宜按200~300 m间隔成点对布设，小半径的单线隧道点间距可以适当缩短。CPⅡ控制点采用强制对中标志，布设在隧道电缆槽顶面上方30~50 cm的二衬边墙上。（2）洞内CPⅡ自由测站边角交会测量过程中，首尾两对洞内CPⅡ控制点具有3个测站的方向和距离观测值，其余每个洞内CPⅡ控制点具有4个测站的方向和距离观测值。洞内CPⅡ控制网应与洞口控制点进行联测。隧道进、出口处，至少与2个洞外平面控制点联测，联测时在洞外平面控制点置镜观测。洞外平面控制点置镜观测洞内CPⅡ控制点的观测网如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.06.008.F001图1洞外平面控制点置镜观测洞内CPⅡ控制点的观测网2.3精度要求本研究分析洞内CPⅡ自由测站边角交会网平差技术要求。自由网中，方向改正数不大于3″，距离改正数不大于4 mm；约束网中，已知点联测方向改正数不大于5″，已知点联测距离改正数不大于8 mm，洞内CPⅡ点联测方向改正数不大于4″，洞内CPⅡ点联测距离改正数不大于5 mm。洞内CPⅡ自由测站边角交会网平差后，测距中误差、方向观测中误差和相邻点相对点位中误差应满足各项技术要求。3工程实例分析以某工程为案例，隧道进口里程为DK5+990，出口里程为DK8+192，全长2 202 m。其中，DK6+056.23~DK6+278.38段位于半径为1 000 m的曲线上，DK7+103.75~DK7+457.96段位于半径为3 000 m的曲线上，DK7+830.87~DK8+309.94段位于半径为800 m的曲线上，其余地段位于直线上。DK5+980~DK7+300段为上坡，坡度3‰，坡长1 500 m，DK7+300~DK8+200段为下坡，坡度3.24‰，坡长1 050 m，变坡点里程DK7+300。3.1网形布设根据测区环境，本工程通视性较差部位为DK7+830.87~DK8+309.94区段，存在一定坡度，观测条件较差。针对该情况，直线段CPⅡ布点间距为300 m，左右各设置1个CPⅡ点，控制测角误差累积时，兼顾测量工作的效率和精度。曲线段一般采用曲线半径计算的最大点间距离。进入曲线按间距240 m和180 m共设置6对点，在里程为DK8+309.94处，向大里程方向继续按照300 m点对设置，直至跨越小曲线。3.2数据采集与处理外业的数据采集采用测角精度0.5″、距离测量标准偏差为0.6 mm+1 ppm的全站仪。方向测量法水平角测量精度如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.06.008.T002表2方向测量法水平角测量精度仪器等级测回数半测回归零差/(″)测回内2C值互差/(″)同一方向值各测回互差/(″)DJ0.52696DJ13696导线边长测量值精确至0.1 mm，距离和竖直角各项限差应满足规范技术要求。CPⅡ网导线数据处理前，检查观测数据，对不合格数据进行剔除或返测。导线测量距离经高程和高斯投影改化，进行平差计算。3.3精度指标分析根据现场踏勘，满足布网要求时，对隧道进洞CPⅡ点进行埋设，洞外CPⅡ控制网采用经检定合格的双频GNSS接收机施测，边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，结果经高斯投影改化数据，进行平差计算。小曲线段坐标成果如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.06.008.T003表3小曲线段坐标成果点名X/mY/mMx/mmMy/mmMp/mmE/mmF/mm6301342 491.044 8546 131.453 92.391.842.982.870.786302342 491.881 6546 126.585 22.351.822.982.860.756305342 413.027 9546 115.209 72.131.392.562.470.696309342 314.603 1546 091.307 62.161.392.572.470.676313342 219.392 3546 058.629 52.021.122.312.250.626321342 037.554 5545 977.786 12.021.132.312.260.616329341 854.101 5545 894.137 32.121.062.362.290.586330341 856.402 8545 889.014 22.531.052.762.710.556339341 628.819 0545 791.420 72.531.022.732.710.566340341 631.172 8545 786.295 82.311.562.352.280.597305341 447.436 7545 708.785 72.281.012.522.440.557306341 449.476 2545 703.466 62.291.012.532.450.56起算数据为CPⅠ或CPⅡ点，平差计算采用鉴定合格的专用平差软件。整网平差后，测角中误差为0.94″，边长中误差为0.25 mm，方位角闭合差为9.07″，满足精度要求。测距误差最大值为0.62 mm，位于隧道进口处，边长为368.456 4 m；最小值为0.38 mm，位于曲线段边长为7.423 7 m处。3.4与常规测量方法比较新方法与常规导线测量方法成果比较曲线如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.06.008.F002图2新方法与常规导线测量方法成果比较曲线注：虚线为常规方测量法，实线为自由测站法。由图2可知，与常规导线法相比，采用自由测站法的坐标分量和点位精度明显提高，相邻点相对点位精度基本满足3 mm限差要求，可行性和可靠性较高。4结语本文研究隧道段CPⅡ测量常规导线测量方法，针对小曲线段长大隧道通视条件差造成观测困难的问题，改进洞内导线网测量方法，提出小曲线控制测量自由测站的观测新方法。结合实际工程应用实验数据，新方法的现场环境适用性高，点位精度明显提高，可以保证测量成果的准确度，弥补长大隧道小曲线段工程测量实践中，常规导线测量方法的不足。