淺析隧道水準控制理論及應用

范一超

摘 要：文章通過對隧道施工的控制測量主要方法的分析，對隧道施工水準控制要求進行了論述，為隧道水準控制科學實施提供了科學的參考依據。

關鍵詞：隧道；控制測量；高程傳遞；測量監測基準點

現代經濟的快速發展促進了我國公路運輸事業的發展，同時也對其建設施工行業起到巨大的推動作用。作為公路工程中的重要組成部分，隧道工程施工質量的控制與一直以來都是施工企業管理工作的重點，對隧道工程竣工使用安全有著重要的影響。為了撐控施工安全系數，并且能為施工提供準確及時的隧道變化情況信息，從而提升施工參數和施工技術工藝的利用率，以確保隧道工程的工程質量，隧道開挖過程中必須進行水準控制監測。隧道施工工程運行和施工期間的監測對于質量控制具有重要意義，為了確保工程質量還要不斷強化臨時監測，以確保工程質量控制工作可持續。

1 監控量測斷面及測點布置原則

1.1 沉降測點和內測點的設置。淺埋隧道地表沉降測點應在隧道開挖前布設，并且要和隧道內測點應布置同一斷面里程。地表沉降測點橫向間距一般為2～5m，測量時要在隧道中線附近測點應適當加密，而且中線兩側量測范圍不應小于H0+B。

1.2 拱頂下沉測點和凈空變化測點的設置。這兩點的設置要堅持布置在同一斷面上，并且要盡量對稱布置，且布置時應避開鋼架和脫空回填處。凈空變化量測測線數必須要按每個開挖臺階布設1條，全斷面開挖可布設1條的原則進行布設。

1.3 監控量測布點的密度要與實質情況結合。對于地質條件差、開挖斷面大和施工工序復雜的隧道，監控量測布點應適當加密，增設量測斷面；對于那些有選測項目量測斷面，應在相應段落優先設置。

1.4 異常情況或不良地質應增大監控量測頻率。隧道施工后要及時進行地質素描及數碼成像，對那些無法確定的因素要進行必要的物理力學試驗。并且要對開挖面地質素描、支護狀態、影響范圍內的建（構）筑物的描述要堅持每施工循環記錄一次。

2 隧道施工的控制測量主要方法

2.1 施工用控制點的核定。施工前要組織測量人員對交接的導線網點和水準基點進行反復的復核測量，必須要確保復核導線點的坐標和水準基點高程的準確性，得出測量結果后，還要經過平差后與所交的控制點結果進行對比，以核定完全無誤后，方可作為施工用控制點。

2.2 導線點的增設。地面控制導線網要盡量利用業主提供的控制點，并且在適當的部位加設少量導線點，加設的原則要按照線路走向布設，采用附和導線多測回測量的方式，提高測量精度，增加復核條件，增加各開挖洞口的控制樁個數和觀測檢查方向，以及將施工測量的精度結果與業主的測量成果進行比較。

2.3 導線點位的固定與布設。洞口導線點位要使用鋼筋埋于洞口附近，并且要用混凝土固定樁位堅固穩定的地面上，而且要保持點與點之間通視良好。在點位布置完畢后，還要利用設計院交接的導線網GPS點作基準點，使用全站儀引測附合導線上各點的精確坐標值，使用精密水準儀從高等級的2個BM點測定導線上各點的準確高程。

2.4 導線的標準要求。在施工過程中要利用業主及監理批準的測量成果書，以離盾構井最近的導線點為基點，引測1～3個導線點至每個端頭井附近，布設成三角形且形成閉合導線網。除近井點要設置固定標志外，其它地面趨近導線點均要設置臨時標志。

2.5 高程控制點的布設。這需要利用平面控制點的埋石作為高程控制點，如特殊需要時要進行加密，并且加密的水準點精度一般不低于高程控制點的精度，其布置形式也要為附合水準線路。

2.6 地下導線的布設。地下施工導線和施工控制導線布設一般采用分級布設的方法布設，為了保證點位的穩定和避免觀測時不受施工環境的影響，施工導線點布設在管片側面的儀器臺上時，為確保儀器的穩定性，儀器采用強制歸心，測量人員可在走道板上觀測并與儀器臺完全分離。

3 隧道施工水準控制要求

3.1 變形監測的精度。隧道施工期要求拱頂下沉的監測精度為1mm，收斂監測精度為2mm。為了保證監測精度，整個作業期間要確保不能更換觀測人員和主要觀測的儀器，而且要保證每次觀測次序和行進路線相同。用于監測的測量儀器設備要在滿足精度要求的前提下，保證絕對的先進和經濟實用，且快速高效。

3.2 高程傳遞測量包括地面水準測量和地下水準測量。利用業主及監理批準的水準網，以離端頭井最近的水準點為基點，將水準點引測至端頭井附近，測量等級達到國家二級。隧道進出洞口設置2個以上水準點，按閉合路線測量并進行嚴密平差。精密水準點選在離施工場地變形區外穩固的地方，墻上水準點選在永久性建筑物上。水準點點位應便于尋找.保存和引測。精密水準點間距平均300m。

3.3 拱頂下沉監測點和收斂監測的基準點的建立。鑒于隧道自身條件的限制，隧道開挖施工過程要逐步向前推進的，導線也是逐步向前延伸的。在隧道貫通前，因為導線無法閉合或附和因而導線控制網采用復測支導線的形式布設，一定要按規范要求進行作業。由于隧道開挖過程中所做導線點容易受到破壞，要堅持利用復測支導線每周進行一次重測和延伸。水準基點和工作基點的分布也應按照監測點的分布的需要，選在觀測斷面附近，同時要求基準點應定期與洞外的水準點聯測。

3.4 洞內監測基準點和工作基點的設定要點。洞內監測基準點和工作基點設定時一定要設定在巖體穩定、方便測量、受交通影響小的區域。設定點也要注意避開爆破影響區域。洞內觀測基準點和工作基點設定時要采用特制托架。在設定占由于拱頂較高，測量時不便放置棱鏡的，監測點的設定要事先用錨釘打入巖體，然后用儀器的免棱鏡條件下測距，為方便水準儀作業，有利于懸掛鋼尺，要事先在錨釘端部設計吊鉤，要注意的是兩種標志可分別布設。工程中為了反映縱向和橫向不同部位的位移變化情況，可沿隧道橫向布設多個監測斷面，并且在各個斷面起拱線和邊墻底面以上2m和10m處兩個部位各埋設一組測點。為確保質量，各個測量點的安裝埋設必須按設計要求精心施工，現場測量點應嚴格保護措施，一旦發生損壞或失效現象，應及時恢復。

3.5 拱底下沉的監測。對于拱頂下沉的監測操作，一般可采用精密水準，按二等水準的精度要求進行操作作業。鑒于隧道內拱頂的形式不便于水準作業，在監測中可以用特制的長掛桿把鋼尺倒掛在拱頂的側點上。每次監測時，可以使用水準儀讀取鋼尺的讀數和后視水準尺的讀數，然后可根據水準測量原理求出測點的相對高程和絕對高程。

3.6 地表下沉量測點埋設。為了便于量測淺埋段預測地表坡面的穩定和根據地表建筑物，控制最大地表下沉量。地表的沉降測點一般保持橫向間距為2m～5m。而且每個斷面要設7～11個點，且要確保監測范圍應在隧道開挖影響范圍以內。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍不應小于Ho+B（Ho為隧道埋深，B為隧道開挖寬度），地表有控制性建（構）筑物時，量測范圍應適當加寬。

參考文獻

[1] 鐵路隧道工程施工技術指南（TZ204-2008）.

[2] 徐世強，屈戰輝.隧道監控量測相關標準[J].筑路機械與施工機械化，2011（01）.