特長隧道貫通測量誤差與精度的分析

任向輝

摘要：隨著人們對交通運輸便利性的要求，特長隧道工程在國內外得到了越來越廣泛的應用。結合實際的隧道工程施工經驗，總結出對隧道貫通產生影響的主要測量誤差來源，并詳細的敘述了為實現貫通精度，而采用的相應控制方法，希望對今后特長隧道貫通的測量工作有一定的指導作用。

關鍵詞：特長隧道；貫通測量；誤差；精度控制

近年來，在我國便利的交通網絡建設中，隧道建設發揮著相當重要的作用，占據著不可替代的位置，發展勢頭也越來越猛。在對隧道長短的限定中，通常情況下隧道長度小于五百延長米的稱為短隧道，而長度限定在五百至三千延長米之間的隧道被稱之為中長隧道，而處于三千至一萬延長米的隧道稱之為長隧道，大于一萬延長米的隧道就被稱之為特長隧道。根據相關的統計數據得知，現在我國的公路隧道達到2889處，當中包括有43處的是特長隧道，如何做好特長隧道的高精度貫通是特長隧道工程中的重中之重。這就需要施工人員在相關的技術指導下采用相應的技術措施及設備，做好精度分析，從而保證特長隧道工程的貫通質量。

1.貫通測量概念

貫通誤差是指相向或同向掘進的隧道，在施工中線的貫通面上，因未準確接通而產生的偏差。隧道貫通誤差的主要來源為洞外控制測量、聯系測量、洞內控制測量的誤差，洞內施工放樣所產生的誤差。從貫通誤差的性質可分為：橫向貫通誤差，縱向貫通誤差，高程貫通誤差。橫向及縱向貫通誤差屬于平面貫通誤差。正確的貫通測量是按照相關的規范精度要求、施工圖設計要求，編制相應可行技術方案，使用符合精度要求的儀器設備，采用可靠的人員及方法來實現。

2.進行貫通測量的方法以及對其誤差分析計算

2.1高程控制測量

高程控制測量的任務是按規定的精度施工測量隧道洞口附近水準點的高程，作為高程引測進洞的依據。對于短隧道，使用三角高程測量還是能夠滿足測量要求的，但是對于特長隧道來說，隧道洞外貫通測量的方法需要采用高精密水準的方法才可以。水準測量應選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達到設站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設的水準點應不少于兩個，且以安置一次水準儀即可聯測為宜。高精密水準測量方法雖然可以滿足測量的精度要求，但其缺點是勞動強度大，工作效率不高，所以這種方法也逐漸被GPS擬合高程代替精度相當的水準測量。而特長隧道洞內的高程貫通測量主要采用高精密水準的測量方法。

2.2洞外平面貫通測量的方法

隧道工程平面控制測量的主要任務是測定各洞口控制點的平面位置，以便根據洞口控制點將設計方向導向地下，指引隧道開挖，并能按規定的精度進行貫通。洞口外的平面控制測量可采用GPS測量、三邊、導線測量或者多種測量方法相組合的形式進行綜合性的測量工作。在現代隧道施工中大部分采用的貫通測量方法是GPS測量，對于特長隧道的貫通GPS網形，從這種測量方法的靈活性出發，在隧道洞口線路中線位置上增設進出口點位，再增設其他的點位，組成的網形如圖1所示。從此圖中也可以看出，必須減小垂線方向上的偏差，每個端位的控制點高度都不能差的太大。

2.3洞內平面控制測量的方法及精度分析

隧道工程的洞內是非常狹窄的沿著一個方向進行延伸的巷道，巷道里的條件與外界的地面具有很大的差距，在隧道內部進行平面控制測量的一般方法是支導線法。支導線法適用于隧道長度小于3km的長隧。對于隧道工程中的特長隧道工程，在貫通測量中經常采用的方法是使用導線網的方式建立隧道洞內平面控制測量網。通常隧道內的導線布置方式有兩種，分別為大地四邊形構成的直伸型導線網以及雙導線構成的交叉雙導線網。這兩種方式中因為直伸型導線網的特點為觀測量大，并且在靠近隧道洞壁的兩邊非常容易受到折光影響，所以在特長隧道貫通測量時采用交叉雙導線網比較有優勢。

誤差預計與精度分析理論是依據現行的誤差理論，根據實際的隧道工程貫通測量設計方案在施工的過程前對貫通相遇點偏差量可能出現的誤差范圍進行預計。倘若預計的范圍值超過了相關規定的范疇，那么應該對現在的設計方案進行調整修訂，提高設計的精度，從而滿足實際工程中的誤差要求；倘若誤差的預計值小于相關規范的要求，那么可以改變貫通測量的方案，降低觀測量，從而減少成本支出。

在按照計劃的貫通測量方案中，進行實際的測量工作時，一定有偏差最小的貫通相遇點的位置，此位置也被稱之為最佳貫通點。在應用誤差限差與精度分析公式時，要根據設計方案、誤差理論求得最佳貫通點的位置。在具體的分析過程中，依據貫通測量的數據進行誤差的分析，需要明確的一點是橫向貫通誤差預計的方法是對過程中已經被確定好的特長隧道貫通相遇點位置為基礎的。倘若因為其他的狀況改變了此點的具體位置，也就是改變了洞內導線測角。因此對于特長隧道的貫通測量工序，在實際的施工中出現貫通點變化時只需要在這個限定的范圍內就可以仍然按照原來設計的測量方案進行，且保證貫通測量的誤差不會超過規范內的要求。

3.結語

綜上所述，特長隧道的貫通測量的誤差限差以及精度的確定與分配是非常亟待解決的問題，需要使用系統的完整的解決方案，而GPS技術在隧道控制測量中應用是非常的廣泛的，前景也是不容忽視的，尤其是適用于特長隧道，這種技術的優點是節省人力與時間，而且能夠使工作效率大大提升，其次是能夠大大的提高洞外控制測量的精度。在本文中分析了對特長隧道有影響的主要測量誤差，尤其是隧道的橫向貫通誤差的限定問題，此誤差主要來源于洞內導線測角誤差，針對此種狀況必須依據具體的施工特點進行合理的布網工作。隧道的洞內平面控制網采用交叉雙導線網布網形式能夠較好的對此項誤差進行限制。