長(zhǎng)隧道洞內(nèi)控制測(cè)量方法的研究

安寧

摘要：目前，我國(guó)高速鐵路得以快速修建，交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施也日臻完善。作為交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施中重要的組成部分，隧道工程必將大量修建。隧道工程大都處于地形地勢(shì)復(fù)雜的山區(qū)，隧道洞外控制網(wǎng)布點(diǎn)時(shí)應(yīng)顧及垂線偏差對(duì)隧道橫向貫通誤差的影響。同時(shí)，隧道洞內(nèi)控制測(cè)量作為隧道工程測(cè)量的核心，洞內(nèi)控制導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)的形式十分重要;隧道洞內(nèi)復(fù)雜的施工環(huán)境限制了導(dǎo)線的測(cè)量精度，特別當(dāng)隧道相向開(kāi)挖長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)或洞內(nèi)導(dǎo)線存在短邊時(shí)，貫通點(diǎn)的精度難得到保證。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)控制測(cè)量方法進(jìn)行了探討研究。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)大隧道;洞內(nèi)控制;測(cè)量方法

我國(guó)幅員遼闊、地形復(fù)雜多變，因此公路、鐵路的建設(shè)離不開(kāi)橋梁與隧道的修建，而隧道工程的建設(shè)地點(diǎn)多為山區(qū)，地形較為復(fù)雜。在隧道工程洞內(nèi)施工時(shí)，洞內(nèi)空間、視野有限，而洞內(nèi)控制測(cè)量正是依據(jù)經(jīng)過(guò)校核過(guò)的隧道洞口投點(diǎn)，將其引伸入洞，作為隧道開(kāi)挖和襯砌的依據(jù)，保證工程的順利進(jìn)行。因?yàn)樗淼赖慕ㄔO(shè)地點(diǎn)多為山區(qū)，在隧道建設(shè)時(shí)容易遇到意料之外的情況，所以隧道施工時(shí)洞內(nèi)控制測(cè)量的重要性不言而喻，但我們需要知道測(cè)量方法的選擇并不是唯一的，方法的選擇需要根據(jù)隧道的具體情況，靈活運(yùn)用各種方法進(jìn)行，保證工程正常進(jìn)行。

1長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)控制測(cè)量的常用方法

（1）全站儀測(cè)量。全站儀測(cè)量主要運(yùn)用的是三角測(cè)量，它以GPS點(diǎn)為首級(jí)測(cè)量邊，包含隧道洞口三角網(wǎng)點(diǎn)，同時(shí)測(cè)向已知的GPS點(diǎn)進(jìn)行檢查，確定無(wú)誤后向洞內(nèi)延伸。在實(shí)際工作中為了保證洞內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，我們需要對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。我們?cè)诠ぷ髦兄饕捎脧瓶═S60全站儀對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行控制測(cè)量，選擇最有利的測(cè)量時(shí)間，采用兩測(cè)回與六測(cè)回兩種方法，六測(cè)回主要是在水平角測(cè)量時(shí)采用，測(cè)量距離時(shí)就用兩測(cè)回，在測(cè)量時(shí)需要測(cè)定當(dāng)時(shí)的氣壓、溫度等環(huán)境因素，最后用儀器進(jìn)行校正。（2）GPS測(cè)量。GPS測(cè)量是利用后方距離交匯原理實(shí)現(xiàn)定位的，在實(shí)際的測(cè)量工作中，必須有3臺(tái)及以上的GPS接收機(jī)進(jìn)行同步測(cè)量，使用4顆及以上的GPS或者格洛納斯才能取得精確的定位結(jié)果，實(shí)現(xiàn)精密控制測(cè)量。運(yùn)用GPS測(cè)量的好處就是能夠?qū)崿F(xiàn)全天候作業(yè)，并且測(cè)量時(shí)的自動(dòng)化程度較高、測(cè)量簡(jiǎn)單迅速，定位精確度很高的同時(shí)控制布網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠大量減輕測(cè)量工作量。（3）陀螺定向測(cè)量。陀螺定向測(cè)量工作就是利用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量控制網(wǎng)邊上的陀螺方位角，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的換算以后得到此邊的方位角。陀螺定向測(cè)量以其良好的效果在礦井、隧道等方面得到了大量運(yùn)用，積累了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)。但我們也需要看到陀螺定向測(cè)量的一些缺點(diǎn)，在陀螺定向測(cè)量時(shí)陀螺方位角容易受到子午線收斂角的影響，因此在利用陀螺定向測(cè)量完畢后需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些處理，消除子午線收斂角對(duì)其的影響。

2實(shí)例分析

2.1工程概述

某鐵路起訖里程Dzk184+615～Dzk191+536，全長(zhǎng)6921m，該隧道設(shè)有白水河橫洞（位于隧道進(jìn)口端，與隧道交匯于Dzk184+845）、東溝斜井（與隧道交匯于Dzk188+825）兩個(gè)輔助坑道。該隧道進(jìn)口端位于曲線半徑R=1600m的圓曲線和l0=190緩和曲線上，其余為直線段。由于該隧道屬于長(zhǎng)大隧道，對(duì)貫通精度要求比較高，而且本工程存在兩個(gè)貫通面，進(jìn)口段白水河橫洞到東溝斜井為第一貫通段（全長(zhǎng)5130m）、東溝斜井到出口段為第二貫通段（全長(zhǎng)3635m），給洞內(nèi)控制測(cè)量帶來(lái)了很大的困難。

2.2洞內(nèi)控制測(cè)量方案實(shí)施

2.2.1測(cè)量?jī)x器

隧道控制測(cè)量采用的儀器為徠卡TS15，測(cè)角精度等于±1″，測(cè)距精度不大于±（1mm+1×10-6D），水準(zhǔn)儀為徠卡SPRENT200，其精度高于±1mm/km，采用銦鋼雙面水準(zhǔn)標(biāo)尺。測(cè)量?jī)x器按國(guó)家規(guī)定每年送國(guó)家授權(quán)檢定部門(mén)檢定，合格后方能使用。

2.2.2控制點(diǎn)布設(shè)

控制點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)做到點(diǎn)位穩(wěn)定，無(wú)施工干擾，標(biāo)志明顯。根據(jù)隧道貫通和施工需要，洞內(nèi)布設(shè)主、副導(dǎo)線，每個(gè)導(dǎo)線環(huán)邊數(shù)不大于6個(gè)。（1）洞內(nèi)主導(dǎo)線布設(shè)：導(dǎo)線樁采用Φ22mm螺紋鋼，長(zhǎng)度不得小于60cm，高度低于混凝土面5～10mm，中心刻“十”字絲或打眼，導(dǎo)線點(diǎn)到掌子面距離不得超過(guò)150m，而且導(dǎo)線必須在隧道二次襯砌施做之前完成。（2）副導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)：副導(dǎo)線點(diǎn)是為了滿足隧道開(kāi)挖的要求，施工導(dǎo)線點(diǎn)均布設(shè)成鋼板，埋在隧道中線上，不得跑樁。鋼板下焊接三根鋼筋（Φ22mm螺紋鋼，長(zhǎng)度不得小于30cm，呈三角形）便于埋設(shè)牢固，施工導(dǎo)線點(diǎn)到掌子面距離不得超過(guò)80m。

2.2.3控制測(cè)量

（1）洞外控制測(cè)量。隧道的設(shè)計(jì)位置一般是以定測(cè)的精度初步標(biāo)定在地面上，在施工之前進(jìn)行施工復(fù)測(cè)，檢查并確認(rèn)兩端洞口的中線控制樁（也稱為洞口投點(diǎn)）的位置。洞外控制測(cè)量主要是通過(guò)在各開(kāi)挖洞口建立精密的控制網(wǎng)，精確測(cè)定各個(gè)挖掘口的位置，指導(dǎo)開(kāi)挖工作面精準(zhǔn)施工。洞外控制測(cè)量包括洞外平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。（2）洞外控制復(fù)測(cè)。在隧道測(cè)量管理工作中，隧道洞外精密控制測(cè)量是隧道工程中的一項(xiàng)重要工作。洞外控制復(fù)測(cè)的作用是及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)精度存在的問(wèn)題，避免控制點(diǎn)受不良因素影響出現(xiàn)偏差，提高隧道貫通精度，復(fù)測(cè)內(nèi)容包括洞外平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。（3）貫通預(yù)計(jì)和洞內(nèi)測(cè)量設(shè)計(jì)。所謂貫通誤差預(yù)計(jì)是指在貫通工程施工前，對(duì)坑道和井筒貫通時(shí)地面控制、定向、地下導(dǎo)線等相關(guān)測(cè)量作可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。針對(duì)貫通誤差預(yù)計(jì)的情況，合理設(shè)計(jì)洞內(nèi)控制測(cè)量方案，將貫通誤差降低到最小。（4）洞內(nèi)施工控制測(cè)量。洞內(nèi)施工控制測(cè)量是在洞外控制測(cè)和洞內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量的基礎(chǔ)上展開(kāi)，主要是保證洞內(nèi)挖掘工作的準(zhǔn)確性。包括洞內(nèi)控制導(dǎo)線測(cè)量、施工導(dǎo)線加密測(cè)量、高程控制測(cè)量。（5）貫通誤差的測(cè)定與調(diào)整。貫通誤差是指洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量等測(cè)量的誤差，使兩個(gè)相同方向挖掘的工作面產(chǎn)生錯(cuò)開(kāi)的現(xiàn)象。隧道貫通誤差可通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量或中線測(cè)量測(cè)定，根據(jù)實(shí)際情況制定合理的貫通誤差調(diào)整方案。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在隧道工程施工中測(cè)量工作不能缺少，而隧道洞內(nèi)控制測(cè)量更甚，我們必須深化隧道洞內(nèi)控制測(cè)量方法的研究，才能在有需要的時(shí)候選擇合適的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，提高工程的效率與質(zhì)量。

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（作者單位：中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司）