淺談高速鐵路長大隧道施工控制測量

張 飛

中鐵隧道股份有限公司 河南 鄭州 450000

高速鐵路簡稱高鐵,是指基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計速度標(biāo)準(zhǔn)高、可供火車在軌道上安全高速行駛的鐵路,列車運營速度在250km/h以上。為了保證高鐵的列車運行速度,高速鐵路對建設(shè)的線性、地形要求都非常高,需要有一條超長、不間斷且平穩(wěn)的鐵路。為了突破各種地形建設(shè)鐵路,就要運用隧道修建對長線進行延伸和連接。因此,我國長大隧道在高鐵線路中占比量大,也非常常見。而長大隧道的施工由控制測量技術(shù)貫穿著始終,促使長大隧道科學(xué)地修建,對長大隧道的工程質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

一、隧道工程測量的概述

隧道工程測量(tunnel engineering survey)[1]是在隧道工程的規(guī)劃、勘測設(shè)計、施工建造和運營管理的各個階段進行的測量。目前我國高速鐵路隧道施工控制測量方式主要采用全球定位系統(tǒng)(GPS),對隧道的洞外各數(shù)據(jù)建設(shè)定位網(wǎng)絡(luò),對洞內(nèi)測量應(yīng)用交叉雙導(dǎo)線的方式進行監(jiān)控,隨著科技的發(fā)展,洞內(nèi)測量逐漸采用自動化機械技術(shù),全導(dǎo)線也慢慢取代雙導(dǎo)線測量方法。隧道工程測量主要分為三個部分,其分別是：洞外控制測量、洞內(nèi)外聯(lián)系測量和洞內(nèi)控制測量。

二、長大隧道施工控制測量技術(shù)

1.控制測量的設(shè)計

(1)洞外控制測量設(shè)計。在隧道施工之前,施工團隊?wèi)?yīng)對隧道的性質(zhì)和作用有嚴(yán)格的了解。對隧道選址的實地勘察就需要控制測量技術(shù)?？刂茰y量技術(shù)首先需要有一個統(tǒng)籌完備的測量計劃,按照施工要求設(shè)計測量工作,根據(jù)實際施工選擇測量等級,嚴(yán)格按照等級要求使用符合精度的測量儀器,從而進行有序地測量。值得注意的是,隧道測量所使用的儀器雖然有不同精度標(biāo)注,但為了精確測量數(shù)據(jù),使用精準(zhǔn)度越高的儀器越好。

長大隧道的長度跨度大,因而利用GPS控制網(wǎng)將其網(wǎng)點分段,能夠更加方便地測量,且利于把握測量的精度。因此,基于隧道的長度從而在隧道洞外設(shè)立四個平面控制點,三個高程控制點,進洞聯(lián)系邊邊長最好要不小于五百米[2]。以上是一般情況,如若在特殊的情境下,每個洞口可設(shè)立三個平面控制點,兩個高程控制點,進洞聯(lián)系邊邊長一般不超過三百米就足夠。

經(jīng)由GPS精準(zhǔn)測量之后需要運用相關(guān)公式對其進行估算,從而對洞外的情況做詳細(xì)的分析和判斷。

(2)洞內(nèi)控制測量設(shè)計。洞內(nèi)運用導(dǎo)線進行測量,所以在洞內(nèi)每隔350米左右設(shè)立導(dǎo)線點[2],平面控制點與高程控制點埋設(shè)在同一樁點。洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)前要按照公式估算洞內(nèi)寬度貫穿性是否滿足要求。

2.洞外控制測量。首先要對洞外的平面控制網(wǎng)進行測試,對平面控制網(wǎng)的精確度進行檢查,如果平面控制網(wǎng)精準(zhǔn),則可以在其基礎(chǔ)上進行加密建設(shè),設(shè)立更加精準(zhǔn)的控制網(wǎng)絡(luò)體系；如果其不精準(zhǔn),則需要再建立過一個控制網(wǎng),進而完善新的控制體系。

3.洞內(nèi)控制測量。由于洞內(nèi)控制導(dǎo)線目前還是以人工測量為主,因此人工失誤還有儀器上的精確度誤差會對洞內(nèi)測量產(chǎn)生不利影響,另外,洞內(nèi)變化的溫度、溫差、氣壓、氣流等客觀環(huán)境因素也會的測量結(jié)果有所影響。因此,在選用儀器上要盡量選擇精準(zhǔn)度高的儀器；測量的工作人員也應(yīng)該具備素質(zhì)高的測量技術(shù)；在導(dǎo)線測量前要進行儀器的矯正,從而減小誤差；注意溫度和氣壓的改變,對洞內(nèi)環(huán)境進行定期的通風(fēng),避免氣壓差以及施工環(huán)境差導(dǎo)致測量施工不能有效展開。

通過連接洞外GPS控制網(wǎng)和洞內(nèi)導(dǎo)線測量,對洞內(nèi)外控制測量進行連接,從而能夠高效地聯(lián)結(jié)洞外和洞內(nèi)的測量。洞內(nèi)外控制測量也是導(dǎo)線測量的一種,因此要采用雙厚視邊的進洞方法,在夜晚或者無風(fēng)的陰天進行測量。

4.隧道貫通誤差測量。隧道是由兩邊洞口進行開挖工作的,因此兩邊的開挖工作集中到中間使隧道貫通之后,兩邊的測量因為環(huán)境等因素的不同可能會形成誤差,因此,貫通的隧道要再一次做統(tǒng)一的測量,驗證誤差大小,從而把控好整個隧道的質(zhì)量。在隧道貫通測量設(shè)計,主要采用全站儀和電子水準(zhǔn)儀進行貫通誤差的測量。

5.貫通誤差的調(diào)治。通過貫通誤差測量之后,確定實際的誤差情況,進而在還未進行襯砌的隧道段進行調(diào)整,目標(biāo)是滿足軌道的整體線性和穩(wěn)定性。以50毫米為基準(zhǔn)[3],當(dāng)誤差小于50毫米時不需要多加調(diào)整；當(dāng)大于50毫米時,要通過CP 控制網(wǎng)進行航跡的調(diào)整。通過調(diào)治誤差從而使隧道的線路符合整體軌道的標(biāo)準(zhǔn)。

三、長大隧道控制測量誤差存在的問題

測量誤差因為人為原因或者施工環(huán)境等原因在實際測量中無法完全地避免,施工團隊雖然在施工的各個環(huán)節(jié)和設(shè)計上都利用各種技術(shù)將誤差控制在了很小的范圍內(nèi),卻無法保證客觀環(huán)境的多變因素對精準(zhǔn)度的影響。

因此,測量誤差無法完全消除,且是必然存在的,不以施工隊伍的施工措施為轉(zhuǎn)移的。目前,我國施工團隊只能采用先進的精準(zhǔn)儀器減少測量的誤差,為了避免人工誤差而逐漸普及自動化測量技術(shù),在測量是對環(huán)境的狀況多加監(jiān)控,在施工過程中對測量結(jié)果多加驗證,從而在各個步驟中反反復(fù)復(fù)對測量進行精確度地實驗,從而確保測量結(jié)果誤差最小化。

四、結(jié)語

長大隧道施工測量貫徹著長大隧道施工的始終,作為衡量施工效果的重要指標(biāo),指導(dǎo)著長大隧道施工的方向,影響著整個長大隧道的安全質(zhì)量和實用性質(zhì)。因此,在長大隧道施工控制測量的環(huán)節(jié)中,需要施工建設(shè)方對其工作加以重視,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計和操作,對測量的每一步進行嚴(yán)格的控制,確保隧道貫通誤差,從而保障高速鐵路隧道的工程質(zhì)量,為我國高鐵建設(shè)保證通行安全。