隧道內(nèi)CPⅡ平面控制網(wǎng)與施工導(dǎo)線網(wǎng)差異探討

譙生有

(中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西寶雞 721006)

隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，在全面總結(jié)鐵路工程測(cè)量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)吸收和總結(jié)近年來(lái)鐵路測(cè)量新技術(shù)、新方法，鐵路工程測(cè)量提出了勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)“三網(wǎng)合一”的理念［1-3］，高速鐵路隧道、鋪設(shè)無(wú)砟軌道的普通鐵路隧道需要在隧道內(nèi)布設(shè)CPⅢ控制網(wǎng)，作為軌道施工測(cè)量的基準(zhǔn)，以保證軌道的高平順性要求。因此，隧道洞內(nèi)平面控制測(cè)量工作不僅要在隧道施工期間布設(shè)隧道施工導(dǎo)線網(wǎng)，滿足線下施工放樣和貫通測(cè)量的需要，還要在隧道貫通后重新布設(shè)隧道內(nèi)CPⅡ平面控制網(wǎng)，為軌道控制網(wǎng)CPⅢ提供高精度的測(cè)量基準(zhǔn)。通過(guò)分析兩者之間的差異，采取針對(duì)性的技術(shù)策略滿足隧道不同施工階段的要求，合理布設(shè)洞內(nèi)平面控制網(wǎng)。

1 控制網(wǎng)共性分析

隧道內(nèi)CPⅡ平面控制網(wǎng)與施工導(dǎo)線網(wǎng)的共性有以下幾點(diǎn):

(1)隧道內(nèi)CPⅡ平面控制網(wǎng)與洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)均采用導(dǎo)線測(cè)量施測(cè);

(2)同等級(jí)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)測(cè)角中誤差、方位角閉合差、測(cè)回?cái)?shù)等技術(shù)指標(biāo)相同;

(3)測(cè)量?jī)x器主要為高精度全站儀，對(duì)中裝置為精密對(duì)點(diǎn)器;

(4)觀測(cè)條件受隧道內(nèi)條件限制，施工干擾大;

(5)控制網(wǎng)平差采用嚴(yán)密平差;

(6)控制網(wǎng)放樣的中線應(yīng)滿足隧道建筑界限要求。

2 控制網(wǎng)測(cè)量差異分析

隧道線下施工過(guò)程中，為了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)或附屬結(jié)構(gòu)放樣、斷面測(cè)量、指導(dǎo)開(kāi)挖方向并確保隧按要求貫通，需要布設(shè)洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng);隧道貫通后無(wú)砟軌道施工前，應(yīng)通過(guò)隧道進(jìn)出口或者輔助導(dǎo)坑洞口的洞外控制點(diǎn)在隧道內(nèi)布設(shè)洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)。線下施工過(guò)程中布設(shè)的洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)與為滿足軌道施工而建立的CPⅡ平面控制網(wǎng)有諸多不同之處。

2.1 控制網(wǎng)用途

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)的主要用途有兩個(gè)方面:一方面是在隧道線下工程施工期間進(jìn)行施工放樣，另一方面是為了控制測(cè)量誤差積累，確保隧道相向開(kāi)挖面按精度要求正確貫通。滿足隧道橫向貫通精度是洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。

洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)主要用途是為測(cè)設(shè)CPⅢ平面控制網(wǎng)提供起算依據(jù)，進(jìn)一步為無(wú)砟軌道施工提供精密的測(cè)量基準(zhǔn)。

2.2 控制網(wǎng)施測(cè)時(shí)機(jī)

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)在隧道開(kāi)挖期間從洞外控制點(diǎn)逐段引測(cè)，一般情況下，離工作面最近的導(dǎo)線點(diǎn)與工作面間的距離大于2倍洞內(nèi)導(dǎo)線設(shè)計(jì)邊長(zhǎng)時(shí)向工作面延伸測(cè)量一次施工導(dǎo)線，隨隧道開(kāi)挖逐段延伸測(cè)量，直至隧道貫通進(jìn)行貫通測(cè)量。

無(wú)砟軌道隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)一般在隧道全面貫通，隧道二襯、水溝電纜槽施工完畢、沉降觀測(cè)通過(guò)評(píng)估后，全隧整體布網(wǎng)施測(cè)。

2.3 點(diǎn)位埋設(shè)位置

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)在隧道線下工程施工期間布設(shè)，為避免風(fēng)管、水管等遮擋視線，點(diǎn)位一般埋設(shè)在隧道中線附近(如圖1所示)。

隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)在線下工程結(jié)束后布設(shè)，控制點(diǎn)一般在隧道左右兩側(cè)水溝和電纜槽中隔墻頂部成對(duì)布設(shè)，點(diǎn)間視線應(yīng)旁離洞內(nèi)設(shè)施0.2m以上，削弱旁折光對(duì)水平角測(cè)量的影響，導(dǎo)線邊長(zhǎng)300～600m，點(diǎn)位埋設(shè)為不銹鋼標(biāo)志，可永久保存，如圖1所示。

圖1 隧道內(nèi)CPⅡ及洞內(nèi)施工控制點(diǎn)埋設(shè)位置(單位:cm)

2.4 控制網(wǎng)類(lèi)型

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)只能在隧道內(nèi)布設(shè)成閉合導(dǎo)線環(huán)，閉合環(huán)邊數(shù)一般為4～6條，隧道貫通前無(wú)法與對(duì)向開(kāi)挖面洞外控制點(diǎn)形成附合路線，如圖2所示;隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)施測(cè)時(shí)，隧道一般已全面貫通，洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)可與各開(kāi)挖面洞外控制點(diǎn)形成附合路線，洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)一般布設(shè)為交叉導(dǎo)線網(wǎng)，如圖3所示，測(cè)量時(shí)聯(lián)測(cè)部分施工控制點(diǎn)檢核CPⅡ控制網(wǎng)與施工控制網(wǎng)的一致性。

圖2 洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)基本網(wǎng)形

圖3 隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)布設(shè)基本網(wǎng)形

2.5 外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)施測(cè)時(shí)，各施工環(huán)節(jié)作業(yè)循環(huán)緊湊，施工干擾大，觀測(cè)條件差，施工機(jī)械和施工人員的走行造成一個(gè)測(cè)回內(nèi)多次中斷觀測(cè)，或者一個(gè)測(cè)站多次中斷觀測(cè)。煙塵較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)能讀取角度觀測(cè)值但無(wú)法讀取距離觀測(cè)值的情況，一個(gè)測(cè)站的角度和距離需要在不同時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)，造成自動(dòng)觀測(cè)模式不能正常操作，多采用人工照準(zhǔn)測(cè)量模式采集觀測(cè)數(shù)據(jù)。

無(wú)砟軌道洞內(nèi)CPⅡ測(cè)量時(shí)隧道已經(jīng)貫通，施工工序減少，觀測(cè)條件相比施工導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量時(shí)大為改善，可以通過(guò)調(diào)整施工工序?yàn)镃PⅡ控制網(wǎng)測(cè)量創(chuàng)造較好的觀測(cè)條件，導(dǎo)線邊長(zhǎng)一般布設(shè)為300m左右，便于采用智能型全站儀自動(dòng)照準(zhǔn)模式配合CPⅢ采集軟件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)，提高觀測(cè)效率和觀測(cè)質(zhì)量。

2.6 平差原則

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)一般隨開(kāi)挖進(jìn)展分段施測(cè)，后一次延伸導(dǎo)線網(wǎng)以前一次靠近開(kāi)挖面的導(dǎo)線邊位起算依據(jù)，因此以分段平差為原則。平差后點(diǎn)位精度反映的是控制點(diǎn)相對(duì)于各分段起算點(diǎn)之間的精度，不能反映控制點(diǎn)相對(duì)于洞外控制點(diǎn)之間的精度。

道洞內(nèi)CPⅡ整體布網(wǎng)，整體測(cè)量，控制網(wǎng)平差以整體平差兼顧界限為原則。控制網(wǎng)平差時(shí)，需考慮平差后控制網(wǎng)成果既要滿足軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)測(cè)設(shè)的精度要求，又要兼顧無(wú)砟軌道施工中線與隧道線下工程施工中線具有良好的兼容性，不能因CPⅡ控制網(wǎng)平差成果造成隧道建筑界限侵限，平差時(shí)需通過(guò)反復(fù)試算來(lái)確定如何約束聯(lián)測(cè)的施工控制點(diǎn)，試算過(guò)程中需分析控制點(diǎn)相對(duì)中誤差、測(cè)角中誤差、附合導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差等技術(shù)指標(biāo)是否滿足精度，以及采用試算成果檢測(cè)隧道斷面是否侵限等綜合因素，確定控制網(wǎng)平差方案。

2.7 貫通測(cè)量

洞內(nèi)施工導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量前須通過(guò)貫通誤差預(yù)計(jì)確定測(cè)量方案，隧道貫通后需要立即進(jìn)行貫通測(cè)量，測(cè)量貫通誤差，對(duì)隧道施工中線進(jìn)行調(diào)整，隧道橫向貫通誤差應(yīng)滿足規(guī)定限差。因縱向貫通誤差對(duì)隧道線下施工縱坡影響甚小，因此對(duì)縱向貫通誤差值沒(méi)有做嚴(yán)格規(guī)定，洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)整體測(cè)量整體平差，在貫通面上無(wú)需做貫通測(cè)量，測(cè)量技術(shù)方案編制時(shí)無(wú)需進(jìn)行貫通誤差預(yù)計(jì)，各工作面間貫通精度主要體現(xiàn)在附合路線閉合差上，縱向貫通體現(xiàn)在導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差上。縱向精度過(guò)低將導(dǎo)致軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)邊長(zhǎng)改正數(shù)、邊長(zhǎng)中誤差、點(diǎn)位相對(duì)中誤差等技術(shù)指標(biāo)超限，難以建立精度合格的CPⅢ控制網(wǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)是高速鐵路施工測(cè)量引入的一個(gè)新概念，與隧道洞內(nèi)施工控制網(wǎng)在部分技術(shù)指標(biāo)上有相同之處，但在施測(cè)細(xì)節(jié)上具有顯著的差異。應(yīng)分析隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)與隧道施工控制網(wǎng)在用途、點(diǎn)位埋設(shè)、測(cè)量時(shí)機(jī)、數(shù)據(jù)采集、平差原則、貫通測(cè)量等方面的差異，制定相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，才能正確建立滿足無(wú)砟軌道施工精度要求的CPⅡ控制網(wǎng)，為后續(xù)軌道工程施工提供精準(zhǔn)可靠的測(cè)量基準(zhǔn)。

隧道內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)與施工導(dǎo)線網(wǎng)分期建網(wǎng)的特點(diǎn)使兩個(gè)控制網(wǎng)在一定程度上存在“兩張皮”現(xiàn)象，隧道建筑限界要求二者在線形上應(yīng)保持一致，但軌道高平順性又要求CPⅡ控制網(wǎng)必須滿足軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)測(cè)設(shè)的高精度要求，兩者同時(shí)兼顧給CPⅡ控制網(wǎng)數(shù)據(jù)平差處理帶來(lái)極大的困難，能否將施工控制網(wǎng)與CPⅡ控制網(wǎng)合二為一，既解決“兩張皮”現(xiàn)象又避免重復(fù)測(cè)量，需要在今后的測(cè)量實(shí)踐中進(jìn)行研究和探討。

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