基于隧道控制測量的研究

李福慶

(廣東華隧建設集團股份有限公司， 廣東 廣州 510335)

基于隧道控制測量的研究

李福慶

(廣東華隧建設集團股份有限公司， 廣東 廣州 510335)

隧道工程測量在隧道工程中占據著重要位置，覆蓋在隧道工程的勘測、施工、管理等不同階段，直接影響著工程的質量。進行隧道施工的過程中，隨著隧道開挖的不斷推進，需要明確隧道掘進方向，因此，為按時、高效完成施工放樣工作，避免較大施工誤差，應加大對隧道洞內控制測量工作的重視程度，通過對洞內導線形式、邊長的合理布設，從而確保隧道能夠及時、順利貫通。本文結合“珠三角城際軌道交通廣佛環城際佛山西站至廣州南站段項目GFHFG-3標”項目的盾構隧道，重點探究盾構隧道控制測量的施工技術。

隧道工程；洞內控制；施工技術；貫通

我國地域面積遼闊，地形以山地、丘陵為主，因此，隧道工程一直是我國構建完善交通網絡、配備良好基礎設施等工作的關注重點。隨著現代化施工技術的不斷發展，隧道測量方式也逐漸增多，在實際開挖的過程中，施工人員應加大對隧道洞內控制測量工作的重視程度，通過引進先進施工測量方式，對隧道測量工作進行動態、科學控制，提升隧道施工的安全性、可靠性。

1 隧道控制測量概論

進行隧道控制測量的主要目的在于在隧道開挖過程中，確保貫通面能夠按照設計要求正確地進行貫通，要求高程、橫向貫通均在規定的誤差范圍內，隧道控制測量分為高程控制、洞外平面控制、洞內平面控制等測量。平面控制測量必須綜合考慮隧道的長度、形狀、路線地形條件等，主要運用的測量方式有導線、三角形網、GPS及綜合測量等。

2 盾構隧道外控制測量施工技術

2.1 地面控制測量

因盾構隧道本身結構的特殊性，需要加大對測量工作的重視程度，為提升測量結果的準確性與可靠性，保障盾構施工的順利進行，可從以下兩方面切入：（1）重視隧道外控制測量技術的應用質量，以實際情況為基礎，構建高程控制點與平面控制網點；（2）構建高程控制點與平面控制網點的測量點，動態監測洞內外情況。通過地面平面控制網測量時，可使用兩級布設的方式，一是運用GPS網，二是運用導線網，為保障盾構機的收發工作穩定進行，應創建施工控制測量系統，如在井口同時布設多個控制點等。

2.2 豎井聯系測量技術

2.2.1 平面控制聯系測量技術

平面聯系測量應配備標稱精度不低于1″的全站儀進行測量，主要采用兩井定向為主，一井定向為輔的方法，并相互檢核。

1）兩井定向：本標段主要采用兩井定向法。在明挖區間兩端豎井中分別懸掛一根吊錘鋼絲，所用鋼絲應盡可能細，兩鋼絲間距離應不小于 30m；在鋼絲低端懸掛盡可能重的重錘（10kg以上），重錘浸沒在阻尼液中呈自由狀態。利用地面上最近的導線點，采用導線測量測定兩吊錘線的平面坐標值。在井下，將已布設的車站底板基線邊控制點與豎井中的吊錘線聯測，即可將地面坐標系中的坐標與方向角傳遞到地下去，經計算求得地下導線各點的坐標與導線邊的方向角。

2）一井定向：一井定向作業中，遵循以下幾點。

①所用吊錘和鋼絲同上兩井定向所述。

②聯系三角形定向均須獨立進行三組，互差滿足要求后，方可取三次的平均值作為該次的定向最終測量成果；

③井上、井下聯系三角形布置應滿足下列要求：

a、豎井中懸掛鋼絲間的距離c應盡可能長，須不小于5m；b、聯系三角形銳角γ、γ′宜小于1°，呈直伸三角形；

c、a/c及a′/c′宜小于1.5，a、a′為近井點至懸掛鋼絲的最短距離。

④聯系三角形邊長測量采用全站儀加反射片，并事先在同樣日照溫度等條件下，通過棱鏡和反射片對比精確的測量出反射片的距離改正數。邊長采取往返測量三測回，各測回較差井上應小于 0.5mm，井下應小于 1.0mm。井上與井下同一邊邊長較差應小于2mm；

⑤聯系三角形角度觀測應采用Ⅰ級全站儀（1″），用全圓測回法觀測四測回，各測回間同一方向觀測值互差應不超過±6″；

⑥基線邊方位角互差應滿足相關規范要求；

⑦由聯系測量所測定的基線方位角中誤差在±4″之內。

2.2.2 高程聯系測量

用鑒定后的鋼尺，掛重錘10kg用兩臺水準儀在井上下同時觀測，將高程傳至井下固定點。

高程聯系測量的具體要求：

1）近井點穩定可靠；

2）每次高程聯系測量獨立作業三組，各組高差互差應滿足相關規范要求，取其均值作為本次高程聯系測量成果。

3）三次高程聯系測量基點高程成果互差，應該小于3mm。

高程傳遞示意圖

3 隧道洞內控制測量技術

3.1 隧道洞內導線測量技術

本文選取的研究案例——珠三角城際軌道交通廣佛環城際佛山西站至廣州南站段項目GFHFG-3標項目的盾構隧道，因盾構掘進施工過程中，始發于曲線上，明挖區間已封頂，底板點距離只有約 120米，區間防淹門還未施工，隧道控制精度保證難度大。經過綜合考慮，施工團隊采取導線法，導線法容易選擇點位，測量操作過程也較為簡單，可有效提升點位的橫向精度。但在傳統導線法中，其存在以下缺點：

1）準確性差，儀器架設耗時，儀器架設存在對中誤差，測量時需人工手持照明設備，光源不穩定，測量人員業務水平參差不齊，人為誤差大。

2）點位易掩蓋及損壞，隧道底部易積水及淤泥，測量時經常需要清理，影響工作效率。

3）存在一定的安全隱患。

因此，為提高盾構隧道導線點的測量精度和效率，工程施工過程中團隊采用了以下方法來改進測量精度和效率，以充分發揮導線控制法的作用。

1）根本盾構隧道管片直徑制作鋼結構支架，安裝于管片側面，制作強制對中控制點，可減少操作用時，消除人為對中誤差，提高測量精度及準確率。

2）利用簡易懶人支架照明，解除人工持手電照明，擺棱鏡人員不需要再持手電照明，減輕工作量。觀測時光源穩定，觀測員觀測數據更穩定，更準確。

3）測角時，先正倒鏡觀測后視點，再倒正鏡觀測前視點。減少觀測時望遠鏡調焦次數，提高觀測效率和精度。正倒鏡同時觀測同一個點不需要再進行調焦，可排除因調焦帶來的誤差。

3.2 通過陀螺定向測量隧洞支導線邊的方位角

貫通盾構隧道前，應在不破壞隧道成型結構的前提下，通過陀螺定向測量方式，核驗隧道洞內支導線方位角，其方式與常規方式有著一定的差異，根據相關規定，當單線隧道的挖掘長度超過1500米時，應在挖掘800米、1600米時必須通過陀螺進行定向測量。

目前廣佛環GFHFG-3標項目的盾構隧道左右線均已貫通，貫通精度符合規范要求。

4 結語

綜上所述，隧道洞內的施工條件較為復雜，為確保隧道的順利、安全貫通，必須加大對隧道洞內控制測量工作的重視程度，以工程實際情況為基礎，綜合考慮地質條件、外部環境等因素，選擇恰當的隧道洞內控制測量方案，不斷提升測量的精度，在提升工程整體質量的基礎上，科學節約施工成本。

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1007-6344（2017）09-0322-01