淺析隧道水準控制理論及應(yīng)用

范一超

摘 要：文章通過對隧道施工的控制測量主要方法的分析，對隧道施工水準控制要求進行了論述，為隧道水準控制科學實施提供了科學的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：隧道；控制測量；高程傳遞；測量監(jiān)測基準點

現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展促進了我國公路運輸事業(yè)的發(fā)展，同時也對其建設(shè)施工行業(yè)起到巨大的推動作用。作為公路工程中的重要組成部分，隧道工程施工質(zhì)量的控制與一直以來都是施工企業(yè)管理工作的重點，對隧道工程竣工使用安全有著重要的影響。為了撐控施工安全系數(shù)，并且能為施工提供準確及時的隧道變化情況信息，從而提升施工參數(shù)和施工技術(shù)工藝的利用率，以確保隧道工程的工程質(zhì)量，隧道開挖過程中必須進行水準控制監(jiān)測。隧道施工工程運行和施工期間的監(jiān)測對于質(zhì)量控制具有重要意義，為了確保工程質(zhì)量還要不斷強化臨時監(jiān)測，以確保工程質(zhì)量控制工作可持續(xù)。

1 監(jiān)控量測斷面及測點布置原則

1.1 沉降測點和內(nèi)測點的設(shè)置。淺埋隧道地表沉降測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)，并且要和隧道內(nèi)測點應(yīng)布置同一斷面里程。地表沉降測點橫向間距一般為2～5m，測量時要在隧道中線附近測點應(yīng)適當加密，而且中線兩側(cè)量測范圍不應(yīng)小于H0+B。

1.2 拱頂下沉測點和凈空變化測點的設(shè)置。這兩點的設(shè)置要堅持布置在同一斷面上，并且要盡量對稱布置，且布置時應(yīng)避開鋼架和脫空回填處。凈空變化量測測線數(shù)必須要按每個開挖臺階布設(shè)1條，全斷面開挖可布設(shè)1條的原則進行布設(shè)。

1.3 監(jiān)控量測布點的密度要與實質(zhì)情況結(jié)合。對于地質(zhì)條件差、開挖斷面大和施工工序復雜的隧道，監(jiān)控量測布點應(yīng)適當加密，增設(shè)量測斷面；對于那些有選測項目量測斷面，應(yīng)在相應(yīng)段落優(yōu)先設(shè)置。

1.4 異常情況或不良地質(zhì)應(yīng)增大監(jiān)控量測頻率。隧道施工后要及時進行地質(zhì)素描及數(shù)碼成像，對那些無法確定的因素要進行必要的物理力學試驗。并且要對開挖面地質(zhì)素描、支護狀態(tài)、影響范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的描述要堅持每施工循環(huán)記錄一次。

2 隧道施工的控制測量主要方法

2.1 施工用控制點的核定。施工前要組織測量人員對交接的導線網(wǎng)點和水準基點進行反復的復核測量，必須要確保復核導線點的坐標和水準基點高程的準確性，得出測量結(jié)果后，還要經(jīng)過平差后與所交的控制點結(jié)果進行對比，以核定完全無誤后，方可作為施工用控制點。

2.2 導線點的增設(shè)。地面控制導線網(wǎng)要盡量利用業(yè)主提供的控制點，并且在適當?shù)牟课患釉O(shè)少量導線點，加設(shè)的原則要按照線路走向布設(shè)，采用附和導線多測回測量的方式，提高測量精度，增加復核條件，增加各開挖洞口的控制樁個數(shù)和觀測檢查方向，以及將施工測量的精度結(jié)果與業(yè)主的測量成果進行比較。

2.3 導線點位的固定與布設(shè)。洞口導線點位要使用鋼筋埋于洞口附近，并且要用混凝土固定樁位堅固穩(wěn)定的地面上，而且要保持點與點之間通視良好。在點位布置完畢后，還要利用設(shè)計院交接的導線網(wǎng)GPS點作基準點，使用全站儀引測附合導線上各點的精確坐標值，使用精密水準儀從高等級的2個BM點測定導線上各點的準確高程。

2.4 導線的標準要求。在施工過程中要利用業(yè)主及監(jiān)理批準的測量成果書，以離盾構(gòu)井最近的導線點為基點，引測1～3個導線點至每個端頭井附近，布設(shè)成三角形且形成閉合導線網(wǎng)。除近井點要設(shè)置固定標志外，其它地面趨近導線點均要設(shè)置臨時標志。

2.5 高程控制點的布設(shè)。這需要利用平面控制點的埋石作為高程控制點，如特殊需要時要進行加密，并且加密的水準點精度一般不低于高程控制點的精度，其布置形式也要為附合水準線路。

2.6 地下導線的布設(shè)。地下施工導線和施工控制導線布設(shè)一般采用分級布設(shè)的方法布設(shè)，為了保證點位的穩(wěn)定和避免觀測時不受施工環(huán)境的影響，施工導線點布設(shè)在管片側(cè)面的儀器臺上時，為確保儀器的穩(wěn)定性，儀器采用強制歸心，測量人員可在走道板上觀測并與儀器臺完全分離。

3 隧道施工水準控制要求

3.1 變形監(jiān)測的精度。隧道施工期要求拱頂下沉的監(jiān)測精度為1mm，收斂監(jiān)測精度為2mm。為了保證監(jiān)測精度，整個作業(yè)期間要確保不能更換觀測人員和主要觀測的儀器，而且要保證每次觀測次序和行進路線相同。用于監(jiān)測的測量儀器設(shè)備要在滿足精度要求的前提下，保證絕對的先進和經(jīng)濟實用，且快速高效。

3.2 高程傳遞測量包括地面水準測量和地下水準測量。利用業(yè)主及監(jiān)理批準的水準網(wǎng)，以離端頭井最近的水準點為基點，將水準點引測至端頭井附近，測量等級達到國家二級。隧道進出洞口設(shè)置2個以上水準點，按閉合路線測量并進行嚴密平差。精密水準點選在離施工場地變形區(qū)外穩(wěn)固的地方，墻上水準點選在永久性建筑物上。水準點點位應(yīng)便于尋找.保存和引測。精密水準點間距平均300m。

3.3 拱頂下沉監(jiān)測點和收斂監(jiān)測的基準點的建立。鑒于隧道自身條件的限制，隧道開挖施工過程要逐步向前推進的，導線也是逐步向前延伸的。在隧道貫通前，因為導線無法閉合或附和因而導線控制網(wǎng)采用復測支導線的形式布設(shè)，一定要按規(guī)范要求進行作業(yè)。由于隧道開挖過程中所做導線點容易受到破壞，要堅持利用復測支導線每周進行一次重測和延伸。水準基點和工作基點的分布也應(yīng)按照監(jiān)測點的分布的需要，選在觀測斷面附近，同時要求基準點應(yīng)定期與洞外的水準點聯(lián)測。

3.4 洞內(nèi)監(jiān)測基準點和工作基點的設(shè)定要點。洞內(nèi)監(jiān)測基準點和工作基點設(shè)定時一定要設(shè)定在巖體穩(wěn)定、方便測量、受交通影響小的區(qū)域。設(shè)定點也要注意避開爆破影響區(qū)域。洞內(nèi)觀測基準點和工作基點設(shè)定時要采用特制托架。在設(shè)定占由于拱頂較高，測量時不便放置棱鏡的，監(jiān)測點的設(shè)定要事先用錨釘打入巖體，然后用儀器的免棱鏡條件下測距，為方便水準儀作業(yè)，有利于懸掛鋼尺，要事先在錨釘端部設(shè)計吊鉤，要注意的是兩種標志可分別布設(shè)。工程中為了反映縱向和橫向不同部位的位移變化情況，可沿隧道橫向布設(shè)多個監(jiān)測斷面，并且在各個斷面起拱線和邊墻底面以上2m和10m處兩個部位各埋設(shè)一組測點。為確保質(zhì)量，各個測量點的安裝埋設(shè)必須按設(shè)計要求精心施工，現(xiàn)場測量點應(yīng)嚴格保護措施，一旦發(fā)生損壞或失效現(xiàn)象，應(yīng)及時恢復。

3.5 拱底下沉的監(jiān)測。對于拱頂下沉的監(jiān)測操作，一般可采用精密水準，按二等水準的精度要求進行操作作業(yè)。鑒于隧道內(nèi)拱頂?shù)男问讲槐阌谒疁首鳂I(yè)，在監(jiān)測中可以用特制的長掛桿把鋼尺倒掛在拱頂?shù)膫?cè)點上。每次監(jiān)測時，可以使用水準儀讀取鋼尺的讀數(shù)和后視水準尺的讀數(shù)，然后可根據(jù)水準測量原理求出測點的相對高程和絕對高程。

3.6 地表下沉量測點埋設(shè)。為了便于量測淺埋段預測地表坡面的穩(wěn)定和根據(jù)地表建筑物，控制最大地表下沉量。地表的沉降測點一般保持橫向間距為2m～5m。而且每個斷面要設(shè)7～11個點，且要確保監(jiān)測范圍應(yīng)在隧道開挖影響范圍以內(nèi)。在隧道中線附近測點應(yīng)適當加密，隧道中線兩側(cè)量測范圍不應(yīng)小于Ho+B（Ho為隧道埋深，B為隧道開挖寬度），地表有控制性建（構(gòu)）筑物時，量測范圍應(yīng)適當加寬。

參考文獻

[1] 鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204-2008）.

[2] 徐世強，屈戰(zhàn)輝.隧道監(jiān)控量測相關(guān)標準[J].筑路機械與施工機械化，2011（01）.