青化砭2號隧道洞內(nèi)平面控制交叉導(dǎo)線網(wǎng)法

楊柳

摘要： 結(jié)合具體工程實例和現(xiàn)場經(jīng)驗，對隧道洞內(nèi)平面控制測量方法中采用的交叉導(dǎo)線網(wǎng)法的布設(shè)方法及注意事項、具體觀測方法、提高測量精度的有效措施方面做了詳細(xì)的闡述，并對測量成果精度做了說明，滿足本隧道洞內(nèi)導(dǎo)線的等級要求。這對類似隧道工程具有一定的參考價值。

Abstract： Combining with engineering examples and field experience， the author described detailly the layout method of cross traverse net method and matters needing attention， specific observation method， effective measures to improve measurement accuracy on tunnel plane control measurement method， and described the results of the measurement accuracy， meeting requirements of the tunnel traverse level. It has certain reference value to similar tunnel engineering.

關(guān)鍵詞： 隧道；平面控制測量；交叉導(dǎo)線網(wǎng)

Key words： tunnel；the plane control survey；cross traverse network

中圖分類號：U452.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0140-02

0 引言

在隧道施工中，如何減弱隧道的貫通誤差，使隧道按照設(shè)計的要求修建，從而提高隧道修建質(zhì)量是大家所關(guān)注的焦點。那么要保證這一點，隧道洞內(nèi)外控制測量方法和手段起到一定的決定性作用[1，2]。目前，隧道洞外控制主要采用的是GPS測量技術(shù)，技術(shù)已相當(dāng)成熟，相比較而言，對貫通誤差影響較大的應(yīng)該是洞內(nèi)控制測量方法。隧道洞內(nèi)平面控制測量傳統(tǒng)的方法有：附合單導(dǎo)線和導(dǎo)線環(huán)網(wǎng)。這兩種方法通常需要經(jīng)過一系列的測角量邊之后才能構(gòu)成檢核條件，如果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理精度不能滿足要求，則不能準(zhǔn)確判斷出那一方面出現(xiàn)了問題，必須對導(dǎo)線進行重測，這就增加了人力和財力的投入。為此，本文結(jié)合具體工程介紹了另一種方法，即交叉導(dǎo)線網(wǎng)法，對該方法和優(yōu)勢進行了詳細(xì)介紹，具有一定的參考價值。

1 工程概況

青化砭2號隧道北起青化砭鎮(zhèn)前石綿羊溝，終到元龍寺鄉(xiāng)岳家塔村附近，隧道進口里程為DK346+3255.28，出口里程為DK350+652，隧道總長4396.72m。為單洞雙線隧道，地質(zhì)主要為砂質(zhì)新黃土、黏質(zhì)新黃土、黏質(zhì)老黃土和粉質(zhì)黏土等，本隧道在兩條曲線范圍內(nèi)。

2 洞內(nèi)交叉導(dǎo)線控制網(wǎng)布設(shè)

在隧道洞外控制測量完成之后，洞內(nèi)控制導(dǎo)線網(wǎng)的建立應(yīng)充分利用隧道進出口平面控制點來進行布設(shè)。為了提高測量的精度，洞內(nèi)控制導(dǎo)線網(wǎng)應(yīng)采用圖1所示的交叉導(dǎo)線網(wǎng)，而且點位布設(shè)應(yīng)遵循以下原則：

①點位附近不宜有散熱體、測站應(yīng)盡量避開高壓電線等強電磁場的干擾；視線宜高出地面和離開障礙物1.3m以上。

②相鄰邊長不宜相差過大（小于1：3），導(dǎo)線邊長在直線地段不宜小于200m，曲線地段不宜小于70m（斜井最小邊長50m）。

③洞外導(dǎo)線網(wǎng)應(yīng)沿隧道兩洞口連線方向布設(shè)（各洞口最少布置3個可通視導(dǎo)線點），控制點與洞口投點的高差不宜過大；洞內(nèi)導(dǎo)線點應(yīng)布設(shè)在施工干擾小、穩(wěn)定可靠的地方，點間視線應(yīng)離開洞內(nèi)設(shè)施0.2m以上；點埋設(shè)應(yīng)利于長期保存。

線性交叉導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)是利用每次新增加的控制點，做為一組對稱點，每點通過不同的控制點可計算出兩組坐標(biāo)數(shù)據(jù)互相檢核，最后還可通過兩點的間距再次檢核[3，4]。這種導(dǎo)線布網(wǎng)方式，可以準(zhǔn)確快捷地發(fā)現(xiàn)測量粗差，采用嚴(yán)密平差法處理數(shù)據(jù)，以提高洞內(nèi)平面控制測量的可靠性和精度。

3 交叉導(dǎo)線網(wǎng)的精度要求

根據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）中的有關(guān)規(guī)定和要求[5]。本隧道長度不足2km，隧道洞內(nèi)控制導(dǎo)線的精度等級及主要技術(shù)要求，應(yīng)滿足表1的要求。導(dǎo)線網(wǎng)水平角觀測應(yīng)采用方向觀測法，并符合隧道導(dǎo)線測量的相關(guān)規(guī)定。

4 外業(yè)測量要求

由于本隧道相鄰兩開挖洞口間長度為4.397公里，根據(jù)規(guī)范要求，洞內(nèi)按三等導(dǎo)線控制網(wǎng)精度施測，采用徠卡全站儀及配套反射棱鏡，標(biāo)稱精度（測角精度為1″，測距精度為2mm+2ppm）。水平角觀測采用方向觀測法6測回（測角精度不低于1.8″），當(dāng)只有兩個方向時采用左右角觀測法。由于洞內(nèi)外環(huán)境的特殊性，需采取一些特殊的觀測措施：

①洞口內(nèi)外兩個測站的測角應(yīng)給予足夠的重視，由于洞口內(nèi)外溫差大，空氣密度變化劇烈，使得測角時目標(biāo)成像不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響照準(zhǔn)精度，而且折光影響顯著，這兩個測站又距貫通面最遠(yuǎn)，其測角誤差對貫通影響最大，因此，洞口內(nèi)外兩個測站的測角應(yīng)安排在大氣穩(wěn)定的陰天或夜間觀測。

②由于洞口導(dǎo)線邊短，儀器對中和目標(biāo)偏心時對測角影響較大，因此測角時在測回之間，儀器和目標(biāo)均重新對中，以減弱此項誤差的影響。觀測時采用兩次瞄準(zhǔn)，兩次讀數(shù)以減少照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差的影響。

③距離測量采用不低于標(biāo)稱精度（1″，2mm+2ppm）的儀器，并加入氣象、儀器加、乘常數(shù)改正。

④導(dǎo)線測量前應(yīng)對洞外控制點進行檢測，檢測較差應(yīng)符合式（1）的要求。當(dāng)檢測與原測成果較差滿足限差要求時對方可使用，否則需要重新分析原因，確認(rèn)是點位位移后，需要重新調(diào)整洞外控制點坐標(biāo)成果。

式中，m1、m2分別為原測、檢測的測邊或測角中誤差。

⑤為了有效檢查洞內(nèi)導(dǎo)線控制點的穩(wěn)定性，需每兩個月定期對交叉導(dǎo)線控制網(wǎng)進行復(fù)測。

5 交叉導(dǎo)線的觀測方法及成果精度

5.1 觀測方法

洞內(nèi)交叉導(dǎo)線測量時每站至少觀測三個方向點，一般觀測四個方向點。如圖1所示，置鏡3021點，分別觀測324、314、3012和3022點，然后置鏡3011點，分別觀測3012、3022、324和314點。水平方向觀測時，應(yīng)選擇距離適中、通視良好、成像清晰且垂直角較小的方向作為零方向。其中角度觀測的測回數(shù)和距離觀測的限差應(yīng)滿足測量規(guī)范要求。

5.2 成果精度

導(dǎo)線觀測完成之后，利用科傻軟件對測量數(shù)據(jù)進行了處理，最大測距相對中誤差為1/154626，角度閉合差為6.4"，導(dǎo)線全長相對閉合差為1/736524，測量精度完全滿足三等導(dǎo)線的規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

隧道洞內(nèi)平面控制測量方法的選擇對隧道橫向貫通精度具有非常大的影響。經(jīng)過現(xiàn)場實踐證明：交叉導(dǎo)線網(wǎng)法避免了旁折光的影響，減少了儀器的對中誤差，可以快捷準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)測量粗差，檢核條件多，具有很高的網(wǎng)型強度，如果嚴(yán)格按照相關(guān)要求觀測，能夠有效提高導(dǎo)線網(wǎng)的精度，從而滿足工程測量規(guī)范的精度要求，是隧道洞內(nèi)平面控制測量中廣泛采用的一種方法。

參考文獻：

[1]李學(xué)仕，周適，等.隧道洞內(nèi)平面控制網(wǎng)形與數(shù)據(jù)處理方法實驗研究[J].鐵道勘察，2016（5）：4-7.

[2]李建.長大隧道平行導(dǎo)坑平面控制網(wǎng)方案設(shè)計和貫通誤差分析[J].測繪與空間地理信息，2014（8）：82-85.

[3]周凌焱，劉成龍，等.高鐵隧道平面控制網(wǎng)橫向貫通誤差仿真研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2015（1）：28-31.

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[5]中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司.高速鐵路工程測量規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2010.