長大隧道控制測量

劉濤

摘 要：目前，我國高速鐵路得以快速修建，交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施也日臻完善。作為交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施中重要的組成部分，隧道工程必將大量修建。隧道施工控制測量作為隧道工程施工中的重要環(huán)節(jié)，是隧道工程質(zhì)量的重要因素，具有較大研究價值。本文對長大隧道控制測量進行了詳細分析。

關(guān)鍵詞：長大隧道;控制;測量

引言

隧道工程大都處于地形地勢復雜的山區(qū)，隧道洞外控制網(wǎng)布點時應(yīng)顧及垂線偏差對隧道橫向貫通誤差的影響。同時，隧道洞內(nèi)控制測量作為隧道工程測量的核心，洞內(nèi)控制導線網(wǎng)布設(shè)的形式十分重要;隧道洞內(nèi)復雜的施工環(huán)境限制了導線的測量精度，特別當隧道相向開挖長度過長或洞內(nèi)導線存在短邊時，貫通點的精度難以得到保證。

一、工程概況

某隧道最大埋深約220m，全長7288m。最大開挖面積109.3m2，正洞主要采用三臺階法進行開挖。

二、測量難點分析

（1）本隧道為大斷面重載鐵路，隧道設(shè)計鋪設(shè)無砟軌道，對控制測量要求較高。另外針對隧道所處地形，進出口及斜井口均處在山坳之中，設(shè)計提供的控制點均在山頂位置，對洞外和洞內(nèi)的聯(lián)系測量提出了更高的要求。為此，必須建構(gòu)引測進洞隧道洞外施工控制網(wǎng)，并使之具有高精度和獨立性。

（2）為了確保長大隧道的正確掘進，要實現(xiàn)逐層控制，即：臨時中線點控制掘進方向、正式中線控制臨時中線點、洞內(nèi)控制點控制正式中線點。

（3）隧道掘進開挖面的高程由臨時水準點控制，洞內(nèi)初砌及洞內(nèi)建筑物的高程由真實水準點控制。

（4）控制點的布設(shè)質(zhì)量和精度對于隧道貫通精度是否符合設(shè)計要求有直接的影響，必須將控制點布設(shè)在安全不易損壞的位置，并采用支導線的方式實現(xiàn)洞內(nèi)平面控制測量，確保洞外控制網(wǎng)、洞內(nèi)施工控制測量的精度。

三、長大隧道施工控制測量方法

（一）洞外平面控制測量

控制測量是確保隧道開挖軸線與設(shè)計軸線一致的保證，是確保隧道精確貫通的前提和基礎(chǔ)。本工程依照規(guī)范要求進行控制測量設(shè)計，確定適宜的測量等級，選擇符合精度要求的測量儀器，最大程度上減少測量誤差，提高測量精度。要結(jié)合隧道的長度，建立相應(yīng)測量等級的隧道洞外精密控制網(wǎng)，采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)完成對設(shè)計院所給導線網(wǎng)、水準網(wǎng)及其它控制點的檢核。同時，嚴格貫徹多級測量復核制度，確保隧道貫通精度。對于不符合要求的要建立隧道獨立控制網(wǎng)，實現(xiàn)與隧道洞口附近原線路的聯(lián)測，必須滿足各等級GPS測量控制網(wǎng)的關(guān)鍵性技術(shù)指標，如：各項誤差;靜態(tài)測量指標等。

隧道洞外控制點包括進口、出口、1#斜井、2#斜井共28個控制點，每處3個，確保能進行誤差校核，坐標見表1。

當完成洞外GPS控制網(wǎng)測量時，可以估算測量設(shè)計的驗前橫向貫通中誤差，看其是否與洞外橫向貫通中誤差限差要求相一致。

（二）洞內(nèi)平面控制測量

（1）控制網(wǎng)布設(shè)。可以采用導線網(wǎng)法，選取多邊型閉合導線進行布設(shè)，使之由洞口投點逐漸向洞內(nèi)延伸，洞內(nèi)導線點的埋設(shè)間距應(yīng)當控制在350米左右，形成洞內(nèi)控制測量坐標控制系統(tǒng)。具體來說，應(yīng)當采用分級布網(wǎng)的方式進行設(shè)置：①首級控制網(wǎng)。可以設(shè)置邊長為250-400m的雙導線閉合環(huán)圖形，由洞外GPS控制網(wǎng)已知邊為起始邊，進行正洞、平導、橫洞的控制網(wǎng)布設(shè)，較好地保證隧道的施工精度和貫通精度。②次級控制網(wǎng)。這是在首級控制網(wǎng)的前提下，布設(shè)邊長為100-150m的加密導線，使之指導隧道的施工放樣。

（2）導線的埋設(shè)。可以根據(jù)隧道洞內(nèi)平面控制測量系統(tǒng)的要求，進行不同導線的埋設(shè)：①在由洞口投點逐漸向洞內(nèi)延伸的過程中，可以采用邊長為25-50m的施工導線，該導線的作用在于實現(xiàn)施工放樣;②當開挖面掘進了200-300m時，可以埋設(shè)50-100m的基本導線，該導線的作用在于貫通測量，可以確保隧道開挖方向的正確性。③隨著隧道開挖坑道的不斷深入，當掘進深度超過一千米時，必須采用精度更高的主要導線進行埋設(shè)，并以交叉導線作為隧道主控網(wǎng)，測量布網(wǎng)時沿隧道中線布設(shè)和沿隧道一側(cè)布置，導線網(wǎng)的角度至少進行2～3次的重復測量。考慮到交叉導線的網(wǎng)形相對復雜，可以運用平差軟件進行嚴密平差，自動計算獲取導線點的平面坐標位置，并以人工計算的方式加以校核。

（3）洞內(nèi)導線的測量?？梢岳镁葹?″的徠卡TS06plus全站儀設(shè)備，采用測回法觀測鄰近導線點組不同方向的方向值及邊長。一般來說，測角數(shù)量為6個、精度要控制在±0.7″。同時，要采用較長的導線邊長，以減少角度的傳遞誤差。在導線邊長受條件所限而短于300m時，兩端導線點采用強制對中方式或三聯(lián)腳架法，以減少儀器對中誤差的影響。施工導線的邊長控制在50m左右，并每隔數(shù)點與基本導線復核。由于洞內(nèi)控制導線的測量容易受到氣溫、氣壓、氣流等因素的影響，因而要選取精度等級高的儀器，并在測量前校正儀器，與自動測量采集軟件結(jié)合應(yīng)用，較好地減少測量中的誤差。另外，還要配置溫度計、氣壓計，實現(xiàn)對溫度、氣壓的改正，較好地保證洞內(nèi)控制測量的準確性。

洞外控制點向洞內(nèi)的引測不得在晴天或白天進行，要確保測量時的通風和照明條件，并采用雙后視邊進洞的測量方法。在導線點之間的視線距離之內(nèi)，隧道內(nèi)建筑物與施工機械至少要保持0.3m以上，以規(guī)避旁折光對測量的干擾。同時，必須進行超過三次的重復測量，獲得不同的測量數(shù)值，最終得到誤差允許范圍內(nèi)的平均值。

（三）高程控制測量

施測等級：隧道貫通面上的貫通誤差影響值，按照相關(guān)的技術(shù)文件要求和規(guī)范，高程貫通誤差≤±25mm，按7.2km計算，洞內(nèi)實施測量的誤差應(yīng)當滿足以下公式：MD=±25/7.21/2=±9.32mm>5.0mm（四等水準限差）

可以選取DINI03電子水準儀進行洞內(nèi)高程點的測量，在進行外業(yè)觀測之后，要利用軟件計算高程平差，并進行精度評定。

（四）隧道貫通預計

可以依照《高速鐵路測量規(guī)范》（TB10601-2009），對隧道進行貫通預計，可以采用貫通誤差影響值計算功能，實現(xiàn)對洞外、洞內(nèi)隧道貫通誤差的計算。

四、結(jié)束語

隨著我國鐵路技術(shù)及隧道技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，隧道的鋪設(shè)地點也逐漸從山嶺隧道轉(zhuǎn)移到水下面等區(qū)域的隧道，這對隧道的施工無疑又是諸多的挑戰(zhàn)。文中所闡述的長大隧道控制測量方法是行之有效的，為以后的隧道施工積累了豐富的控制測量經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]楊建朋.論長大隧道洞內(nèi)控制測量方法的重要性[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017（05）：141-142.

[2]杜傳鵬.長大隧道控制測量技術(shù)[J].西南公路，2016（04）：55-57.