相向掘進(jìn)隧道貫通誤差的控制與調(diào)整

趙月平（甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司，甘肅蘭州 730050）

相向掘進(jìn)隧道貫通誤差的控制與調(diào)整

趙月平
（甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司，甘肅蘭州 730050）

臘子口隧道；平面坐標(biāo)系和高程系的選擇；貫通誤差的控制、測定與調(diào)整。我標(biāo)段進(jìn)口段承建1890m，其中K24+086.135-K24+768.26段位于半徑為2500m的平曲線上，其余為直線；隧道縱坡為+2%/130m、-1.6%/3560m。位于宕昌縣南河鎮(zhèn)，2011年開工，至2013年12月順利貫通。貫通面位于直線上，由甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司二分部（五公司）與三分部（四公司）相向掘進(jìn)共同完成。

隧道 貫通 誤差 測量 調(diào)整

1　工程概況

1.1概況

臘子口隧道位于宕昌縣和迭部縣的分界大拉梁分水嶺，進(jìn)口位于宕昌縣南河鄉(xiāng)池溝的溝腦，出口位于迭部縣朱力溝溝腦。隧址區(qū)位于青藏高原東部邊緣，岷山山脈脊線東延的大拉梁高中山，屬西秦嶺地槽褶皺系。臘子口隧道起訖樁號K23+385～K27+120總長，最大埋深約522m；全長3735米。隧道平面682.08米段位于半徑為2500米的平曲線內(nèi)，其余為直線；隧道縱面縱坡為+2%/175米、-1.6%/ 3560米，豎曲線半徑為7000米。進(jìn)口海拔2745m，為全線海拔最高的隧道。年平均氣溫7.0℃，年平均降水量595.9mm，最大凍土深度72cm。

1.2測量準(zhǔn)備

我標(biāo)段為確保臘子口隧道的順利貫通，并使隧道的施工線形最大限度地接近設(shè)計，在隧道貫通前，已經(jīng)做好地面控制測量、聯(lián)系進(jìn)洞測量和洞內(nèi)控制測量的建網(wǎng)及復(fù)測工作。由于各項測量工作中都存在誤差，從而使貫通產(chǎn)生偏差。貫通誤差在隧道中線方向的投影長度稱為縱向貫通誤差；在垂直于中線方向的投影長度稱為橫向誤差；在高程方向上的投影長度稱為高程誤差。導(dǎo)線的終點是導(dǎo)線精度的最弱點，橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測角誤差及導(dǎo)線邊長誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧道的貫通精度，橫向誤差對隧道質(zhì)量有很大的影響。所以我們應(yīng)做好這些貫通誤差的控制與實測、處理和調(diào)整工作。

2　控制測量及隧道貫通測量坐標(biāo)系選擇

2.1地面控制網(wǎng)

相向隧道貫通是長隧道施工過程中最重要的環(huán)節(jié)，洞內(nèi)外平面控制網(wǎng)的精度，直接影響到地下進(jìn)出口兩個分部在平面上的橫向誤差，即直接影響到橫向貫通誤差的數(shù)值大小。三分部（四公司）應(yīng)用GPS技術(shù)布設(shè)隧道洞、內(nèi)外平面控制網(wǎng)；我標(biāo)段則是使用拓普康GPT7501型全站儀，根據(jù)實際地形及隧道中線采用導(dǎo)線法布設(shè)洞、內(nèi)外平面控制網(wǎng)。兩標(biāo)段均由設(shè)計提供的洞外控制點，各自分別由進(jìn)出口引測至貫通面。

2.2高程控制網(wǎng)

采用水準(zhǔn)測量，我標(biāo)段根據(jù)隧道的長度、所在地的地形情況等確定水準(zhǔn)測量的等級為四等。洞、內(nèi)外水準(zhǔn)點基本沿導(dǎo)線點布設(shè)，但要確保形成環(huán)，以保證各點與已知點相互閉合。

2.3貫通測量坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇

通過隧道GPS控制網(wǎng)橫向貫通誤差計算，可以證明橫向貫通誤差與坐標(biāo)系選擇無關(guān)，故兩標(biāo)段貫通測量采用坐標(biāo)系與隧道設(shè)計相同坐標(biāo)系。

3　隧道貫通測量誤差控制

3.1精度控制

根據(jù)宕迭項目設(shè)計文件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等要求，參考JTG/ TF60-2009《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》，隧道洞內(nèi)、外控制測量誤差在每個貫通面上產(chǎn)生的中誤差規(guī)定如表1。

3.2誤差控制

日常施工中，隧道內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)多為復(fù)測支導(dǎo)線，由于隧道貫通面距洞外控制點較遠(yuǎn)，導(dǎo)致誤差較大。因臘子口隧道單向掘進(jìn)長1.9km左右，縱坡度控制在洞口水準(zhǔn)閉合的基礎(chǔ)上采用四等水準(zhǔn)測量來控制縱坡的走向，高程誤差較小，對貫通影響很小。而洞內(nèi)導(dǎo)線測量誤差則由地面控制測量、聯(lián)系進(jìn)洞測量和洞內(nèi)控制測量形成的多邊形導(dǎo)線環(huán)的精度確定。我標(biāo)段導(dǎo)線按照一級導(dǎo)線敷設(shè)，（即全長相對閉合差＞1/17000；方位角閉合差＜±10）。同時結(jié)合設(shè)計線路的長度及走向、日常施工、現(xiàn)場地形條件等，進(jìn)口洞內(nèi)分別布置了DX01-DX17（位于隧道中線附近）共18個控制點；出口洞采用GPS技術(shù)洞內(nèi)分別布置了DK01-DK17，共18個控制點，各控制點位置如圖1所示。

3.3影響隧道貫通誤差的因素

臘子口隧道貫通測量采用2″（GPT7501型）全站儀和DS3型水準(zhǔn)儀使得測量，測量之前對全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行了鑒定，保證儀器的使用在鑒定周期內(nèi)；各項精度要滿足設(shè)計及規(guī)范等相關(guān)要求。

全站儀主要進(jìn)行水平角及距離的測量，誤差來源主要為儀器自身因素的誤差、測量工程師誤差及外界干擾誤差構(gòu)成。水準(zhǔn)儀主要進(jìn)行水準(zhǔn)測量，誤差包括儀器誤差、操作誤差及外界條件影響產(chǎn)生的誤差。所以在測量過程中一定要認(rèn)真細(xì)心，精益求精。

4　實際貫通誤差的測定

隧道貫通后，應(yīng)實際測量貫通誤差。包括縱、橫向貫通誤差和方位角貫通誤差以及高程貫通誤差，測量人員應(yīng)詳細(xì)收集整理資料，積累數(shù)據(jù)，這也是確定隧道施工中線外觀鑒定、檢驗隧道施工測量控制系統(tǒng)精度和適用性的經(jīng)驗參照及源頭數(shù)據(jù)。

4.1縱、橫向貫通誤差的測定

隧道于2013年12月貫通，貫通當(dāng)天，在實際的貫通面附近任選一點E作為縱、橫向貫通誤差測量的貫通點；分別由進(jìn)、出口分部的洞內(nèi)控制點，測量E點的實際坐標(biāo)。由二分部進(jìn)口端DX17置鏡，后視DX16，測的E點的坐標(biāo)為X2、Y2；由三分部出口端DK17置鏡，后視DK16測的E點的坐標(biāo)為X3、Y3；則：

橫向貫通誤差Fx=X2-X3；

圖1　導(dǎo)線控制點布置圖

縱向貫通誤差Fy=Y2-Y3。

4.2方位角貫通誤差的測定

用貫通導(dǎo)線將兩端洞內(nèi)導(dǎo)線連通后，對于同一方位邊SDX17-E，由進(jìn)口端導(dǎo)線和出口端導(dǎo)線測得該邊的方位角之差△f=fsDX17-E-fsE-DX17，即為該隧道的實際方位角貫通誤差，該誤差是洞內(nèi)和洞外角度測量誤差的總影響。

4.3高程貫通誤差的測定

由兩標(biāo)段分對洞內(nèi)貫通面E點實際高程進(jìn)行精確測量，可得到E點的2個高程值H進(jìn)口2和H出口3，則該兩點的高差：△H=H進(jìn)口2-H出口3，即△H為實測高程貫通誤差數(shù)值大小。

5　實際貫通誤差的調(diào)整方法

5.1實際平面貫通誤差的調(diào)整方法

實際平面貫通誤差的調(diào)整，按有關(guān)文件及《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》JTG/TF60-2009要求：在貫通的未襯砌地段，即調(diào)線地段進(jìn)行調(diào)整，一般調(diào)線地段的長度不宜小于200m（貫通面兩側(cè)對稱），可按下述方法和步驟進(jìn)行調(diào)整：（1）將方位角貫通誤差在調(diào)線地段的貫通導(dǎo)線上進(jìn)行平均分配；（2）坐標(biāo)閉合差在貫通誤差調(diào)整段的導(dǎo)線上，按照邊長比例進(jìn)行分配；（3）采用調(diào)整后的導(dǎo)線坐標(biāo)作為貫通誤差調(diào)整段的重要放樣依據(jù)。

本隧道貫通后，通過二分部、三分部臨近貫通面的兩個控制點聯(lián)測平差，重新調(diào)整控制點的坐標(biāo)。分別將隧道洞內(nèi)的支導(dǎo)線與出口聯(lián)測為附合導(dǎo)線，進(jìn)行平差計算，按平差后的坐標(biāo)成果在貫通面兩側(cè)各100m范圍內(nèi)對未襯砌段隧道中線及其它各分項工程重新放樣。因隧道襯砌在設(shè)計的基礎(chǔ)上放大了5cm，根據(jù)實際貫通誤差大小，在不影響隧道凈空的情況下盡可能的加長調(diào)整段設(shè)置s曲線，保證隧道貫通面的縱向線性直順圓滑。

5.2高程貫通誤差的實際具體調(diào)整方法

由兩端洞內(nèi)的水準(zhǔn)點分別引測到實際貫通點附近的高程貫通點，求得同一點E的2個高程值H進(jìn)口和H出口，取高程貫通點E點的2個高程平均值作為調(diào)整后的高程，并把各高程點按照長度成比例地進(jìn)行平差分配，得到最后的調(diào)整高程。本隧道高程貫通誤差較小，按照忽略調(diào)整施工。

6　結(jié)語

施工測量是一個非常辛苦而又認(rèn)真細(xì)心的工作，要求我們測量人員時刻保持警惕，一發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)控制體系與高程控制體系中一個點有問題，就要立即進(jìn)行全盤復(fù)核。在這種隧道對打貫通的標(biāo)段，在隧道與隧道的貫通誤差，隧道中心線與路線中心線的銜接誤差方面，就是施工測量人員的控制重點。臘子口隧道順利貫通，經(jīng)過精確的測量，貫通誤差為△f，△h，施測精度在規(guī)范允許的限差范圍之內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計及規(guī)范的要求。本文屬個人見解，加上水平有限，有不到之處，歡迎批評指正。

［1］宕昌至迭部設(shè)計文件等.

［2］新建鐵路工程測量規(guī)范（TB10101-99）.

［3］公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTGF60-2009）.

［4］公路隧道施工技術(shù)細(xì)則（JTG/TF60-2009）.