DB61/T 1419-2021 长距离水工隧洞控制测量技术规范

ICS93.080.99

CCSP66

DB61

陕西省地方标准

DB61/T1419—2021

长距离水工隧洞控制测量技术规范

ControlSurveyingTechnicalSpecificationforLong-distanceHydraulicTunnel

2021-01-19发布2021-02-19实施

陕西省市场监督管理局发布

DB61/T1419—2021

目  次

前言.....................................................................................................................................................................II

1范围.................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.............................................................................................................................................1

3术语和定义.....................................................................................................................................................1

4基本规定.........................................................................................................................................................2

5洞外控制测量.................................................................................................................................................3

6联系测量.......................................................................................................................................................11

7洞内控制测量...............................................................................................................................................14

8施工测量.......................................................................................................................................................21

9质量控制.......................................................................................................................................................25

附录A（规范性）基于GNSS网坐标协因数阵的隧洞横向贯通误差预计法...........................................28

附录B（资料性）控制点点之记..................................................................................................................34

附录C（资料性）控制点埋设要求..............................................................................................................35

I

DB61/T1419—2021

前  言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

本文件由陕西省水利厅提出并归口。

本文件起草单位：陕西省引汉济渭工程建设有限公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、西南交

通大学、长安大学。

本文件主要起草人：杜小洲、张忠东、徐国鑫、任晓春、何金学、王智阳、杨西林、杨志强、赵力、

刘成龙、王家明、张齐勇、燕军乐、王博、王亮。

本文件由陕西省引汉济渭工程建设有限公司负责解释。

本文件首次发布。

联系信息如下：

单位：陕西省引汉济渭工程建设有限公司

电话：029-86326789

地址：陕西省西安市未央区浐灞大道2021号

邮编：710024

II

DB61/T1419—2021

长距离水工隧洞控制测量技术规范

1范围

本文件规定了长距离水工隧洞施工控制测量基本规定、洞外控制测量、联系测量、洞内控制测量、

施工测量等施测方法、精度指标和技术要求。

本文件适用于相向开挖长度大于20km的长距离水工隧洞贯通控制测量工作，对于相向开挖长度大

于50km时应做专门贯通测量设计。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T12897国家一、二等水准测量规范

GB/T16818中、短程光电测距规范

GB/T18314全球定位系统（GPS）测量规范

GB/T24356测绘成果质量检查与验收

SL/52-2015水利水电工程施工测量规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

工程独立坐标系independentcoordinatesystemofengineering

为满足工程建设需要，以任意中央子午线和高程投影面进行投影而建立的平面直角坐标系。

3.2

三角形网triangulationnetwork

以三角形为基本图形组成的测量控制网，是地面测角网、测边网和边角网的统称。

3.3

1"（0.5"、2"）级仪器1"（0.5"、2"）classinstrument

1"（0.5"、2"）级仪器是指一测回水平方向中误差标称为1"（0.5"、2"）的测角仪器，包括全站仪、

电子经纬仪。

3.4

洞外控制测量controlsurveyoutsidetunnel

为保证隧洞施工贯通，在隧洞洞外进行的全隧洞范围内的平面、高程控制测量。

1

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3.5

洞内控制测量controlsurveyinsidetunnel

为保证隧洞施工贯通，在隧洞洞内进行的平面、高程控制测量。

3.6

联系测量connectionsurvey

隧洞测量过程中，将洞外控制网的坐标、方位和高程传递到洞内的测量。

3.7

隧洞贯通误差througherror

隧洞贯通后，相向（或单向）掘进的施工中线在贯通面处的偏离值。包括纵向贯通误差、横向贯通

误差和竖向贯通误差。

3.8

施工加密控制网densificationcontrolnetworkforconstruction

为了满足工程施工测量的要求，在原控制点基础上加密的平面、高程控制网。

3.9

施工测量constructionsurvey

工程施工期间进行的测量工作。

3.10

卫星定位测量globalnavigationsatellitesystemsurvey

利用两台及以上卫星定位接收机同时接收全球导航卫星系统信号，确定地面点相对位置的测量方

法，简称“GNSS测量”。

3.11

自由测站边角交会测量side-angleresectionatfreestationsurvey

在任一点上架设全站仪，对布设在线路两侧的控制点进行距离、水平方向和竖直角的观测，构成边

角交会网形的测量方法。

3.12

全站仪自由设站测量freestationpositioningbytotal-station

在任一点上架设全站仪，对线路两侧的已知控制点进行距离、水平方向和竖直角的观测，测定设站

点坐标、高程及方位的测量方法。

4基本规定

4.1隧洞施工控制测量的平面和高程控制网系统，宜与规划设计阶段的坐标、高程系统相衔接，其平

面坐标系统宜采用基于2000国家大地坐标系（CGCS2000）基准的工程独立施工坐标系，高程系统宜

采用1985国家高程基准。

2

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4.2隧洞施工控制测量开展前，测量单位应收集隧洞工程设计文件和施工图纸组织现场踏勘，根据施

工图纸和地形地貌及地质条件，按照节约成本、严管质量、保障进度的原则进行优化设计；测量单位编

制技术设计书报工程建设单位审批后进行测量工作。

4.3本文件以中误差作为衡量测量精度的标准。极限误差（简称限差）规定为中误差的2倍。

4.4各种测量仪器和工具应按规定做好保养和维护工作，并定期检校和检定，确保在检定有效期内使

用。

4.5所有测量记录、计算成果和图表，应书写清楚、签署完整，并应进行复核和检算，各种测量原始

记录（包括电子记录）、计算成果和图表应妥善保存和归档。

5洞外控制测量

5.1一般规定

5.1.1长距离水工隧洞开挖的极限贯通误差应符合表1的规定，相向开挖长度大于50km时应做专门

贯通测量设计。对于上、下两端开挖的竖井，其极限贯通误差不应超过±200mm。

表1水工隧洞开挖贯通测量容许极限误差值

相向开挖长度/km20～2525～3030～3535～4040～4545～50

极限贯横向±400±500±620±740±880±1000

通误差纵向±400±500±620±740±880±1000

/mm竖向±124±150±176±200±224±250

注：相向开挖长度包括支洞的长度。

5.1.2在进行贯通测量设计时，可取极限贯通误差的1/2作为贯通面上的贯通中误差，根据隧洞长度，

各项测量中误差的分配应符合表2的规定。

表2贯通中误差分配值

贯通中误差/mm

相向开挖

横向纵向竖向

长度/km

地面地下贯通面地面地下贯通面地面地下贯通面

20～25±80±200±215±80±200±215±44±44±62

25～30±100±250±269±100±250±269±53±53±75

30～35±124±310±334±124±310±334±62±62±88

35～40±148±370±399±148±370±399±71±71±100

40～45±176±440±474±176±440±474±79±79±112

45～50±200±500±539±200±500±539±88±88±124

5.1.3长距离水工隧洞平面控制网应建立施工坐标系统，施工坐标系宜采用：

a)以进、出口端的控制点为约束基准的线路坐标系；

b)固定一点一方位的工程独立坐标系。

坐标成果应投影到隧洞的设计平均高程面上。隧洞平面控制网应与规划设计阶段坐标系的控制点联

测，求取施工坐标系与规划设计阶段坐标系的换算关系参数。

5.1.4隧洞洞外GNSS控制网设计应符合以下规定：

a)控制网应根据设计目的、预期精度、作业时卫星的可见性、成果的可靠性等条件进行设计；

3

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b)控制网应由一个或若干个独立观测环构成。各等级控制网同步图形之间的连接应采用边联式或

网联式。各等级控制网应布设成三角形网或大地四边形网；

c)首级控制网应与国家等级控制点建立联系。

5.1.5洞外GNSS控制网应根据洞外控制测量精度估算隧洞横向贯通中误差，验算洞外控制测量的横

向贯通误差影响值。GNSS控制测量误差引起的隧洞横向贯通中误差宜按以下方法估算：

a)控制测量前，按公式（1）估算测量设计时的验前横向贯通中误差：

22

LsinmLsinm

222JJJC

MmJmC................................................(1)

式中：

、进、出口控制点坐标误差在贯通面上的投影长度；

MJMC——GNSS

、进、出口控制点至贯通点的长度；

LJLC——GNSS

m、m——进、出口GNSS联系边的方位角中误差；

JC

、——进、出口控制点至贯通点连线与贯通点线路法线的夹角。

b)控制测量前，采用基于GNSS网坐标协因数阵的隧洞横向贯通误差预计法进行横向贯通误差

估算，方法详见附录A。

c)控制测量后应按公式（2）估算控制测量的验后横向贯通中误差，验后横向贯通误差应符合本

文件表2的规定。

22222

MxcosFysinFxysin2F.......................................................(2)

式中：

、、由进、出口推算至贯通点的、坐标差的方差和协方差；

xyxy——xy

贯通面方位角。

F——

5.1.6隧洞洞外高程控制测量误差产生的高程贯通中误差应按公式（3）计算：

MhML.................................................................................(3)

式中：

洞外高程控制测量误差产生的高程贯通中误差（）；

Mh——mm

M——每千米水准测量偶然中误差（mm）；

L——洞外高程路线长度（km）。

5.1.7洞外控制网的布设应符合以下规定：

a)洞外平面控制网应沿两洞口连线方向布设成多边形组合图形，构成闭合检核条件。进、出口控

制点应以直接观测边连接，构成长边控制网，增强图形强度；

b)控制点应布设在视野开阔、通视良好、土质坚实、不易被破坏的地方；

c)观测视线应距离障碍物1m以上。通过水域、沙滩时，应适当增加视线高度；

d)地形困难、树林茂密的山岭测站，场地应进行清理和平整，以利于观测；

4

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e)点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）200m以上，远离高压电50m以上。

5.1.8洞口控制点布设除应符合本文件第5.1.7条规定外，还应符合以下规定：

a)每个洞口（含：进出口、支洞口或竖井口）平面控制点不应少于3个；

b)布设洞口控制点时，应考虑有利施工放样和便于向洞内传递坐标和高程等因素。向洞内传递方

位的洞外联系边长度宜大于500m，困难时不宜短于300m；

c)GNSS洞外控制点间高度角不宜大于3°，洞外控制点与进洞点间的高度角不宜大于5°；

d)洞口GNSS控制点应方便用常规测量方法检测、加密、恢复和向洞内引测；

e)洞口附近的水准点宜与隧洞洞口基本同高，便于保护和联测。

5.1.9利用原控制点增设新点时，应对原控制点进行检测，检测精度不应低于原测精度，检测与原测

较差应符合以下规定：

a)平面控制点角度、边长、点位检测较差的限差应按公式（4）计算：

22

f限2m1m2..............................................................................(4)

式中：

、分别为原测和检测的测边、测角、点位中误差。

m1m2——

b)利用原水准点增设新点时，应检测相邻测段高差或相邻水准点间的高差。测段高差的检测限差

应符合本文件表5的规定；

c)当检测与原测成果较差满足限差要求时，采用原测成果；不满足限差要求时，应分析超限原因。

确因点位位移，应逐级检测至稳定控制点。

5.1.10洞外平面控制点标志宜埋设为具有强制对中基座的混凝土观测墩或带有底盘的混凝土标石，洞

外高程控制点应埋设带有底盘的混凝土标石，并按附录B的要求绘制点之记，并拍摄近景、远景照片。

5.2平面控制测量

5.2.1长距离水工隧洞洞外平面控制网应根据隧洞长度、平面形状、洞口位置以及隧洞工程沿线自然

地理及交通等条件采用GNSS网、边角网、GNSS+边角混合网等网型。长距离水工隧洞洞外平面控制

网宜布设成GNSS网，GNSS网的布设除符合本文件第5.1.7条、第5.1.8条的要求外，还应符合以下规

定：

a)GNSS控制网由洞口子网和子网之间的联系主网组成。洞口子网宜布设成大地四边形或三角形

网，进洞联系边为直接观测边。洞口间联系网宜布设成大地四边形。当洞口子网采用GNSS

方法测量困难时，采用GNSS方法测量一条定向边，洞口子网的其他控制点采用全站仪测量；

b)洞口控制点的数量不应少于3个，且至少有一个与洞口通视良好，定向边和洞口宜位于同一

高程面上；

c)隧洞进洞联系边测量的后视方向不得少于2个；

d)点位宜选在安置仪器方便、顶空开阔地带，视场内障碍物的高度角不宜超过15°。

5.2.2长距离水工隧洞洞外平面控制网采用GNSS控制网时，视支洞的分布、位置、支洞间的开挖长

度以及地形地貌条件等因素综合考虑，按一级或分两级布设。两级布设时，第一级为控制各个洞口间相

对位置关系的首级平面控制网，首级平面控制网由每个洞口的一个(或两个)主洞口控制点和联测的两至

三个国家B级及以上GNSS点组成，首级平面控制网的精度应该按照“《全球定位系统(GPS)测量规范》

GB/T18314”中B级网的技术要求与精度进行网形设计和观测；第二级网为以第一级控制网点作为起始

点，分段联测各个洞口的GNSS控制点构成的加密GNSS控制网，加密GNSS控制网按照二等GNSS

网技术要求和精度进行网形设计和施测。

5

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5.2.3长距离水工隧洞的首级平面控制网宜采用工程独立坐标系统。工程独立坐标系投影变形值不宜

大于25mm/km，中央子午线的经度宜选取进出口经度的均值。投影面高程应为隧洞设计洞底高程的平

均值。

5.2.4首级和加密的洞外GNSS控制点埋设规格应符合本文件附录C的规定。

5.2.5首级网执行B级GNSS技术要求，加密网执行二等GNSS网技术要求，首级网与加密网施测按

表3技术要求规定执行。

表3B级和二等GNSS控制网外业观测技术要求

等级

项目

B级网二等GNSS网

接收机类型双频双频

固定误差/mm55

比例误差系数/mm/km12

卫星截止高度角/°1015

同时观测有效卫星总数≥20≥5

观测时段数≥3≥2

时段长度/min≥1380≥180

采样间隔/s3015

GDOP≤6≤6

最弱边相对精度1/10000001/150000

5.2.6GNSS观测外业记录应符合以下规定：

a)记录项目应包括以下内容：

1)测站点名、观测日期、天气情况、时段号、记录员姓名；

2)观测的开始和结束时间；

3)接收机类型及其出厂编号、天线型号；

4)天线高量测值。

b)记录项目应在现场记录，字迹清楚、整齐；

c)外业各时段观测结束后，应及时将外业观测记录结果录入计算机。接收机内存数据文件在录入

计算机时，不得进行编辑、修改。

5.2.7GNSS控制网相邻点间基线长度中误差按公式（5）计算：

2

2bd............................................................................(5)

式中：

——固定误差（mm）；

b——比例误差系数（mm/km）；

d——相邻点间距离（km）。

5.2.8首级和加密的洞外GNSS控制网外业观测结束后，应采用长基线解算软件和精密星历进行首级

网的解算，采用商用软件或其他经过评审的商用软件进行加密网的基线解算，当地面控制点两点间距大

于20km时应采用精密星历进行基线解算。

5.2.9基线解算完毕后，应该按以下标准判断基线质量是否满足要求：

a)同一时段基线观测值的数据剔除率不大于10%；

6

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b)重复观测的基线长度较差应满足：；

dS22

c)异步环坐标分量闭合差和环线全长闭合差符合公式（6）规定：

；

wx,wy,wz3nw33n.................................................................(6)

式中：

，，异步环坐标分量闭合差；

wxwywz——

n——异步环的边数；

w——异步环全长闭合差。

5.2.10当首级网和加密GNSS网的所有基线向量检核符合要求后，应以三维基线向量及其方差-协方

差阵作为观测信息，以一个点的CGCS2000大地坐标系或ITRF坐标框架或WGS-84坐标系的三维坐

标为起算数据，进行三维无约束平差，并提供空间直角坐标、基线矢量及其改正数和精度信息。无约束

平差的基线向量改正数绝对值应符合公式（7）要求：

VX3

VY3.....................................................................................(7)

VZ3

式中：

按公式（5）计算，其中、b应符合表3中相应等级规定，d取各时段基线长度平均值（以km

为单位计算）。

5.2.11三维无约束平差后，应对控制网进行三维约束平差或二维约束平差。首级网进行三维约束平差

和固定一点一方位的二维约束平差，加密网进行二维约束平差。约束点平差后边长相对精度应满足本文

件表3的规定，二维约束平差后相邻支洞口的点位中误差转换为贯通纵、横向中误差应小于本文件表2

中地面贯通中误差的规定。

5.3高程控制测量

5.3.1长距离水工隧洞洞外高程控制网等级应根据洞外地形地貌条件、交通通行和隧洞的设计比降等

因素综合考虑选取测量等级。

5.3.2长距离水工隧洞各个洞口宜布设至少3个洞外高程控制点，形成洞口子网，除此之外，宜在隧

洞轴线附近联测高等级国家水准点。

5.3.3洞外高程控制点应该布设在洞口附近便于向洞内引测、点位稳定和不容易被施工破坏的地方，

尽量选在与洞口等高的位置。洞外高程控制点应按附录C的要求埋设。

5.3.4长距离水工隧洞洞外高程控制测量宜采用水准测量方法，在困难条件下不易进行水准测量时，

宜采用精密光电测距三角高程测量。

5.3.5高程控制测量路线选择应符合以下规定：

a)水准路线宜根据隧洞进出口间的地形地貌起伏情况、交通情况勘选；

b)光电测距三角高程测量路线宜避开大面积水域、荒漠、公路、铁路等，尽量沿隧洞中线勘选。

5.3.6洞外高程控制网的精度指标应符合表4的规定。

7

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表4二等水准测量整网的精度控制指标

水准测量每千米高差每千米高差附合路线或环线周长的长度/km

等级偶然中误差M/mm全中误差MW/mm附合路线长环线周长

二等≤1△≤2≤400≤750

表中，和应分别按公式（）和式（）计算：

4MMW89

1

M..............................................................................(8)

4nL

1WW

MW.............................................................................(9)

NL

式中：

——测段往返高差不符值（mm）；

L——段长或环线长（km）；

n——测段数；

W——附合或环线闭合差（mm）；

N——为水准路线环数。

5.3.7二等水准测量限差应符合表5的规定。

表5二等水准测量限差要求

单位为mm

测段、路线往返测

水准测量检测已测测段高差附合路线或环线闭合差

高差不符值

等级之差

平原山区平原山区

二等

±4K±0.8n±6Ri±4L

注1：K为测段路线长度，Ri为检测测段长度，L为水准路线长度，单位均为km；n为测段测量站数；

注2：当山区高程测量每公里测站数n≥25站以上时，采用测站数计算高差测量限差。

5.3.8二等水准观测的主要技术要求应符合表6的规定。

表6二等水准测量测站观测技术要求

单位为m

测段的前后视距累数字水准

水准仪最视距前后视距差视线高度

等级水准尺类型积差仪重复测

低型号

数字数字数字数字量次数

二等DS1因瓦≥3且≤50≤1.5≤6.0≤2.8且≥0.55≥2次

5.3.9水准测量应采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据。

5.3.10水准测量所使用的水准仪和水准尺，应在每个项目作业前进行检验。

8

DB61/T1419—2021

5.3.11水准测量与国家水准点附合时，所采用的高差根据实际情况进行水准标尺长度、水准标尺温度、

正常水准面不平行、重力异常等计算改正。

5.3.12二等水准测量的观测方法应符合表7的规定。

表7二等水准测量的观测方法

观测方式

等级观测顺序

与已知点联测附合或环线

奇数站：后-前-前-后

二等往返往返

偶数站：前-后-后-前

5.3.13二等水准观测的测站限差应符合表8的规定。

表8二等水准测量的测站限差

单位为mm

项目

等级

同一标尺两次读数之差同一测站前后标尺两次读数高差之差检测间歇点高差之差

二等0.40.61

5.3.14水准观测中，测站观测限差超限，在本站观测时发现，应立即重测；迁站后发现，则应从水准

点或间歇点开始重测。

5.3.15精密光电测距三角高程测量可用于困难地区代替二等水准测量，所使用的全站仪应具有自动目

标搜索、自动照准（ATR）、自动观测、自动记录功能，仪器标称精度应不低于±0.5″、±1mm+1×10-6D

全站仪使用前需进行检校并在检校有效期内使用。

5.3.16精密光电测距三角高程外业测量宜采用具有自动控制全站仪采集数据的数据采集软件。数据处

理软件采用经专业评审的精密光电测距三角高程数据处理软件，能自动化对测量数据进行处理。

5.3.17精密光电测距三角高程观测时应采用两台同精度智能型全站仪同时对向观测，观测距离宜小于

500m，竖直角不宜超过10°。

5.3.18精密光电测距三角高程测量观测的主要技术要求应符合表9的规定。

表9精密光电测距三角高程测量观测的主要技术要求