老君隧道貫通誤差控制方法探討

□ 潘志壽

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1.工程概況

平定高速公路老君隧道位于甘肅省會寧縣李家灣村，全長1375m，海拔高程2100～2200m，沉積物具有二元結(jié)構(gòu)，主要是新堆積黃土，下部是卵礫石層，底部為第三系泥巖。整座隧道分為長680m、坡度為1.5%的上坡和長685m、坡度為1.32%下坡。

2.洞內(nèi)、外控制測量布設(shè)

因在老君隧道洞外各布設(shè)四等精密導(dǎo)線施工控制網(wǎng)，利用洞外控制網(wǎng)進(jìn)行洞內(nèi)一級導(dǎo)線布設(shè)，來達(dá)到貫通精度要求。

（1）老君隧道洞外控制網(wǎng)根據(jù)提交的高級精度已知點AA003和AA005布設(shè)為閉合導(dǎo)線網(wǎng)，其按照四等導(dǎo)線網(wǎng)精度要求布設(shè)。

（2）老君隧道洞內(nèi)根據(jù)洞外控制網(wǎng)的高級精度已知點出口G9、G1點和出口G8、G6、及G4點布設(shè)為支導(dǎo)線，其按照一級導(dǎo)線精度要求布設(shè)，直線地段最短距離不小于200m，水準(zhǔn)點在導(dǎo)坑拱部、邊墻施工段每100m設(shè)立一個臨時點，并定期復(fù)核。經(jīng)觀測計算閉合差51.5mm，每千米水準(zhǔn)測量高差全中誤差為±2.7mm＜f允=±10mm。

3.貫通測量采用的儀器及精度控制

測量儀器為拓普康GPT—3002N/OP,綜合精度為±1.49mm，一測回水平方向偏差為1.24″，已經(jīng)過檢測并在使用期限內(nèi)。控制測量精度以中誤差衡量，最大誤差（極限誤差）規(guī)定為中誤差的2倍，根據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》、《公路隧道勘測規(guī)程》及《公路勘測規(guī)范》要求，根據(jù)本合同段要求，擬采用的精度控制指標(biāo)見表1和表2。

3.1 老君隧道洞外控制測量

老君隧道平面導(dǎo)線網(wǎng)由九個點構(gòu)成閉合線路。

3.1.1 角度測量精度計算

角度測量采用方向法右角觀測讀數(shù)不歸零的方法二測回觀測，求得測站平均值，其內(nèi)角閉合差fw為：

表1 隧道中線極限貫通誤差

表2 貫通面上貫通誤差影響值的分配

觀測角度改正后導(dǎo)線測角中誤差mβ:

符合一級導(dǎo)線測角的技術(shù)要求。

3.1.2 邊長精度計算

邊長采用往返各二測回觀測讀數(shù)取平均值，求得測站平均值，其往返測距單位中誤差μ：

實際每邊測距中誤差MDi選取其中權(quán)最小，中誤差最大的邊w6～w7計算：

允許誤差MD允＝±17mm MDi＜MD允,

符合一級導(dǎo)線測距的計算要求。

3.1.3 環(huán)線導(dǎo)線全長閉合精度

導(dǎo)線相對閉合差T：

3.1.4 水準(zhǔn)高程控制測量精度計算

老君隧道高程控制以BM132點高程為起算數(shù)據(jù)，增埋四個水準(zhǔn)點，構(gòu)成五個測段的閉合線路，按照四等水準(zhǔn)測量的觀測方法和技術(shù)要求實測，其環(huán)線閉合差fh＝-7.0mm。

每千米測段高差改正數(shù)Δ計算每千米高差偶然誤差MΔ:

水準(zhǔn)高差閉合線路精度符合四等水準(zhǔn)測量的精度要求。

3.2 洞內(nèi)控制測量精度預(yù)計

根據(jù)規(guī)范要求，洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)盡量為直伸導(dǎo)線，隧道總的橫向貫通誤差的允許值為Δ，按照等影響原則，則地面測量所引起的橫向貫通誤差的允許值為±Δ/√3=±0.58△，洞內(nèi)平均邊長為150m，貫通允許中誤差為±75mm，根據(jù)貫通面精度要求估算采用何種等級觀測。

因全站儀觀測標(biāo)稱精度為2mm+2ppm，對于直線隧道或半徑很大的曲線隧道，縱向貫通誤差影響較小，主要由導(dǎo)線測量中角度觀測的誤差引起的，其支導(dǎo)線點位精度分析，導(dǎo)線端點橫向誤差為：

（取 n=7,s=150m,ρ=206265,mu=0.075m）

通過上述估算，因此決定采用直線隧道控制邊長2～3km,曲線隧道為1～1.5km,測角誤差為±4″，儀器為J2型，測回數(shù)為2的導(dǎo)線進(jìn)行施工，可以滿足隧道貫通要求。

3.3 高程控制精度預(yù)計

根據(jù)規(guī)范要求，由洞外高程控制測量誤差的影響所產(chǎn)生的貫通面上的高程貫通誤差按照下式計算：

式中：m△h—貫通面上的高程中誤差（mm）

L—洞外兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長度（km）

mΔ—每公里高程中誤差中數(shù)偶然中誤差（mm）

根據(jù)規(guī)范要求，四等水準(zhǔn)控制每公里高程中誤差中數(shù)偶然中誤差為±5mm,隧道水準(zhǔn)路線長度為1.5km，貫通面上的誤差設(shè)計值為±75mm，則其貫通面上的中誤差為：

由上述分析，采用四等水準(zhǔn)高程測量能滿足貫通面上的貫通精度要求。

4.結(jié)束語

通過洞外控制測量，保證隧道工程在兩個或多個開挖面掘進(jìn)，施工中線在貫通面上的橫向及高程能滿足貫通精度要求。通過洞內(nèi)控制測量精度的計算，進(jìn)一步掌控在施工過程中測量精度，更好地達(dá)到貫通面橫向及高程貫通精度要求。

參考文獻(xiàn)：

【1】交通部.JTGF60-2009.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2009.

【2】交通部.JTGC10-2007.公路勘測規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2007.

【3】中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB12898-2009國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.