淺析隧道洞內控制測量技術

夏滔

（重慶川九建設有限責任公司 重慶渝北區 401120）

淺析隧道洞內控制測量技術

夏滔

（重慶川九建設有限責任公司 重慶渝北區 401120）

在鐵路、高速公路快速發展的今天，隧道施工技術日趨成熟。在隧道控制測量方面，方法和設備也在不斷更新發展中，為隧道的后續施工方案的制定和施工技術的選用提供了技術基礎。本文根據長期以來隧道控制測量方面經驗，對隧道的洞內平面控制測量技術進行了詳細的闡述和討論，以供參考。

隧道；貫通精度；控制測量技術

引言

隧道控制測量包括洞外控制測量、洞內控制測量以及聯系測量，洞外和洞內的控制測量的方法有所不同。對洞內測量而言，由于洞內環境條件差、干擾大等，要保證測量的精度以及可靠性，使隧道貫通工作能夠順利進行，就需對隧道洞內孔子測量方法的分析和研究。

1 隧道洞內控制測量概述

由于隧道洞內施工條件的限制，隧道洞內施工控制網在保證隧道順利貫通起著相當關鍵的作用，而如何合理測量方法，嚴密地建立隧道洞內施工控制網，便成了決定工程質量和生產效益的必不可少的條件。因此，在國內外各種長大隧道施工中，測繪工作人員對如何能夠建立滿足更高精度要求的施工控制網進行了各種論證研究。不過隧道工程洞內施工控制網的建立都大同小異，很難找到具有突破性質的新方法，但并不是說所有施工控制網的精度都一樣，而相同的最佳布置形式在不同的情況下也不一定是最佳方案。因此，控制測量沒有定論，如何選擇更好的布置形式不單取決于外界等因素，也要依靠測量工作者長期的經驗積累和大量的知識積累。

2 隧道洞內控制測量技術

2.1 平面控制測量技術

由于隧道洞內的環境和洞外的環境截然不同，針對洞內的施工的干擾大、場地也比較狹窄的特點，通常采用中線法和導線法進行平面控制測量：

（1）中線法。在小于500m的曲線隧道和小于1000m的直線隧道的洞內布設導線時常常采用中線法，它的原理是采用直線定線法，洞內隧道中線點是根據洞外控制測量定測的洞口投點直接測設的，而且通過不斷的延伸形成洞內平面控制網，也可視其為支導線的一種特殊形式。待定中線點通常是以定測精度測設的，而放樣數據，如距離和角度，則是根據理論坐標反算得來的，然后可根據反算出來的放樣數據以及測設的中線點，可計算出新的中心位置，再將其和理論數值比較就能夠得出誤差，從而根據誤差將新點移到正確的位置。這種方法的缺點是受施工運輸的干擾大，不方便觀測，點位易被破壞，在洞內平面控制測量中不常采用。

（2）導線法。在長隧道洞內布設平面控制網通常采用導線法的形式，導線在洞內的壞境中有其它布設方法不可比擬的優點，導線的布設方式靈活，點位容易選擇、測量起來比較方便，而且有很多檢驗和復核的方法，當布設的導線形式是閉合導線時，其角度經過平差，角度的精度會得到提高，橫向精度也會相應提高。導線法又可分為以下方法：

①支導線法（單導線）。傳統的支導線布設具有眾多優點，如布設方案較為簡單、觀測工作量少、布設靈活等，但由于沒有多余觀測和其他約束條件，在實際工作中即使發生錯誤也無法檢查，同時隨著導線長度的增加，端頭點橫向誤差會迅速變大。因為支導線控制點基本在隧道中線附近布置，測邊中誤差對貫通誤差的影響極小，故將測邊中誤差對貫通的影響忽略不計。某工程采用該法的控制測量示意圖見圖1。

圖1 支導線法控制測量示意圖

②雙導線法（主副導線法）。這種方法主要是指沿洞內布置控制點，并形成閉合導線環，沿隧道中線布設主導線，在主導線旁靠隧道邊布設副導線，構成主、副導線環，組成一個閉合導線環。觀測閉合環的所有內角，進行角度檢核，測量各條導線的邊長，通過角度閉合差可以評定角度觀測的質量和提高測角的精度，對提高導線端點的橫向點位精度非常有利，某工程主副導線網布置見圖2。

圖2 主副導線網布置圖

2.2 高程控制測量技術

根據《工程測量規范》（CGB50026-2007）規定，洞內的高程控制測量宜采用水準測量方法。隧道兩端的洞口水準點、相關洞口水準點（含豎井和平洞口）和必要的洞外水準點，應組成閉合或往返水準路線。洞內水準測量應往返進行，且每隔200～500m應設立一個水準點。注意：水準測量是隨著施工的進度布設的，因此，需要進行往返觀測的方式進行檢核；洞內高程控制測量的主要布設方法有兩種，水準測量適用于三等以上的高程控制網，而光電測距三角高程測量則適用于四等以及五等高程控制網，在采用此種方式時需要進行對向觀測；由于洞內的高程控制點會受到施工的影響，所以高程控制點應該定期進行復測，在布設新的水準點時，要檢查上一個水準點的穩定性；在進行水準測量布設高程控制網時，常使用懸掛鋼尺傳遞高程。

3 結合實例對隧道洞內的控制測量技術進行具體分析

3.1 工程概況

某特長隧道為分離式，左洞全長13654m，右洞全長13570m。S3標承擔隧道出口端的施工任務，其中左洞長7110m（ZK7+ 550-ZK14+660），右洞長7030m（YK7+550-YK14+580）。S3標隧道平面設計為直線夾半徑5000m的圓曲線。隧道左、右洞中心間距55m。針對該特長隧道地質情況復雜，工期十分緊迫的實際情況，采取斜井輔助正洞施工的方案，在線路右側設斜井一座，與隧道右洞交于YK9+500處，與右洞平面交角為21.1°，井身為反坡，最大坡度12.5%，全長1130m。根據施工組織安排，斜井進入正洞后同時向進、出口兩個方向掘進施工，其中S3標斜井口與正洞出口之問長度為6210m，S3標斜井口距S2標1號斜井口之問長度為5880m。

3.2 控制測量方案

本隧道的洞外控制測量由業主委托專業測繪單位，按二等UPS網和二等水準網布設完成，提供給施工單位，施工前已經對該洞外控制網進行了復核并報監理審批，本方案僅對洞內控制測量進行設計。

3.3 控制測量技術要點

3.3.1 平面控制測量

（1）洞內平面控制測量等級的確定。《工程測量規范》要求，隧道洞內平面控制測量的等級，應根據隧道兩開挖洞口長度按表1選取。S3標斜井口距出口、距S2標1號斜井口之問的長度均超過5km，洞內平面控制測量應按三等導線網進行，導線測角中誤差要求1.8″，測距相對中誤差要求1/150000。

表1 隧道洞內平面控制測量的等級

（2）洞內基本導線網的布設。該特長隧道設計為分離式雙洞，洞內基本控制網必須布設成狹長導線網。根據本隧道的實際情況，將右洞內基本導線網布設成對稱交叉導線網，作為隧道的洞內控制網，如圖3所示。左洞內基本導線網布設成單導線，通過人行和車行橫通道與右洞的導線網聯測，進行檢核。洞內導線邊應在環境允許的情況下盡量采用長邊，邊長宜近似相等，根據本隧道實際情況，洞內導線邊長不小于250m，右洞的導線點成對布設，橫向間距2m以上。

圖3 測量導線網布設示意圖

（3）洞內導線測量采用的儀器和精度。為提高洞內平面控制測量的精度，儀器采用徠卡TCA2003全站儀，測角精度為0.5″，測距精度為±（（1mm+lppm×D）。洞內控制測量按三等導線精度，角度采用方向觀測法分別觀測3個測回，距離采用對向觀測法各觀測3個測回，測回間的較差滿足規范要求時，取用平均值進行坐標推算。內業計算時統一投影到920m高程面，并采用專業軟件進行嚴密平差。

3.3.2 高程控制測量

按照《工程測量規范》要求，隧道洞內高程控制測量的等級，應根據隧道長度按表2選取。S3標斜井口距出口之間的長度超過6000m距S2標1號斜井口之間的長度接近6000m，為統一起見，洞內高程控制測量應按三等水準網進行。儀器采用DS3水準儀，洞內高程控制測量應往返進行，每隔300m左右設一水準點，往返較差應符合三等水準測量的要求。

表2 隧道洞外、洞內高程控制測量的等級

4 結束語

洞內控制測量精度是保證隧道正確貫通以及正確放樣的前提，所以在施測過程中應按照設計的等級規范進行布設，并根據實際工程特點選擇合理的測量點布設方法，這樣可提高測量精度，并提高布設的速度。并注意在隧洞開挖到一定階段時對導線進行檢查、重復測量及精度估算；水準測量時，要嚴格按操作程序進行，以在保證洞內控制測量精度的前提下，保障隧道施工的順利完成。

[1]劉承宏.關于隧道洞內控制測量的探索[J].山西建筑，2009（8）：356～357.

[2]池軍鋒.淺析隧道控制測量[J].民營科技，2010（6）：6.

[3]董漢.淺析石林隧道洞內平面控制測量及監控[J].鐵道勘測與設計，2012（5）：110～112.

U452.1+3

：A

：1673-0038（2015）05-0148-02

2015-1-4

夏滔（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事隧道施工方面的工作。