隧道工程施工中的測量技術應用

孫浩

摘 要：測量技術在隧道工程施工中占據著重要地位，加強測量技術的應用，能有效保證隧道工程施工質量。由此，本文以某隧道工程為例，首先分析隧道工程施工測量的特點，然后闡述隧道貫通的測量誤差，最后提出隧道洞外控制測量和洞內控制測量的有效方式，以期為隧道工程測量提供借鑒。

關鍵詞：隧道工程;隧道施工;測量技術

中圖分類號：U452.13文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）19-0103-03

Abstract： Measurement technology plays an important role in tunnel construction. Strengthening the application of measurement technology can effectively ensure the quality of tunnel construction. Therefore， taking a tunnel project as an example， this paper first analyzed the characteristics of tunnel construction survey， then expounded the survey error of tunnel penetration， and finally put forward the effective methods of control survey outside the tunnel and control survey inside the tunnel， in order to provide reference for tunnel engineering survey.

Keywords： tunnel engineering;tunnel construction;surveying technology

隨著技術的進步，各種新型的測量技術逐步被應用于隧道工程建設中，突破了傳統測量方式的局限性。新型測量技術的應用，不易受到各方面因素的干擾，有效提升了測量結果的準確性，保障了隧道工程建設的順利進行。

1 工程概述

以某隧道工程為例，該隧道工程全長14.085 km，進口里程與出口里程分別為DK239+915、DK254+000。隧道為雙線隧道，在此隧道工程項目中，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖分別為5 630 m（39.97%）、7 720 m（54.81%）、735 m（5.22%）。在整個隧道工程中，處理隧道進口段與隧道出口段的有關區段位于曲線上，其余的地段都為直線，其曲線段包含了隧道進口DK240+608.872～DK241+664.568段，該段處于半徑在R=2.8 km的左偏曲線上，還包含了隧道出口DK251+808.465～DK254+000段，該段處于半徑在R=3 km的左偏曲線上。

本隧道工程主要包含了正洞與輔助坑道，輔助坑道包含一道斜井、進口、出口、平導。在此隧道工程中，為了保證工程在合同規定的工期范圍內順利交付，需要在工程施工中有效進行工程排水、通風、工程場地等的相關布局，設置進口、斜井與出口三個工區加以施工。

2 隧道工程施工測量的特點

2.1 隧道施工的特殊環境對控制點布設的特殊要求

隧道工程施工中需要充分考慮施工環境的特殊性，保護隧道工程區域內巖石結構的穩定性與安全性[1-2]。隧道工程測量技術的應用過程中，需要充分結合隧道特殊的地理環境，科學地進行有關控制點的布設，以提升測量結果有效性，保證測量精度，使測量結果可以為隧道工程施工提供重要的數據參考。

2.2 測量方式受開挖方式影響

隧道工程施工中，測量方式常常受到開挖方式的影響。隧道開挖應用最普遍的方式是全斷面開挖法與先導坑后擴大成型法。從開挖效果來看，全斷面開挖可以實現一次成型，而先導坑后擴大的開挖方式使得在開挖過程中就實現了逐步成型，為隧道工程糾偏等預留了一定的空間。對于不同的開挖方式，所采用的測量方式也存在一定差異，在全斷面開挖方式下，必須保證測量能一步完成，而先導坑后擴大的開挖方式要求在測量時可以遵循先粗后精的測量原則。

2.3 洞內分級控制

隧道工程施工中，中線點的測量結果直接影響隧道洞穴內的襯砌施工等，因此，在測量過程中需要重視中線點的控制。在隧道洞穴內形成分級控制系統，實現洞穴控制點對中線點的控制，正視中線點控制掘進的臨時中線點，保障隧道施工的順利進行。

3 隧道貫通的測量誤差

3.1 隧道貫通誤差及其對隧道貫通的影響

隧道貫通測量是隧道工程測量的重點。貫通測量誤差主要是在相向兩條隧道的開挖中心上，貫通面里程的中線點不重合的情況下兩點之間的空間距離。貫通測量誤差包含平面誤差與高程誤差兩種形式。在水平面中進行平面誤差分解，可以獲得測量中所包含的橫向貫通誤差與縱向貫通誤差。其中，橫向貫通誤差與隧道的線路方向緊密相關，如果其超過了正常范圍，會加大隧道幾何變形發生的概率，最終使得在工程施工中相關洞內設施被拆毀重建，對隧道工程施工的進度與成本管理極為不利;縱向貫通誤差引發的最直接的后果是隧道線路設計坡度、中線長度等與工程設計要求不相符。高程誤差直接影響著隧道線路的坡度。這些誤差的限制值如表1所示。隧道貫通誤差是由洞外平面控制測量等造成的，控制測量對貫通精度的影響存在一定的限制值，如表2所示。

3.2 貫通誤差的估算

貫通誤差的估算主要是由控制網的形式所決定的，導線測量誤差對貫通誤差有著極為重要的影響。在有關誤差計算上，需要嚴格遵循相關計算方式，根據相關誤差參數，計算最終的貫通誤差值。

4 隧道洞外控制測量

本文研究的隧道工程的直線與曲線隧道分別長1 km和0.5 km，因此，在此情況下，必須進行隧道平面控制測量。

4.1 洞外平面控制測量

洞外平面控制測量主要包含直線隧道與曲線隧道兩種。其中，直線隧道測量主要是為了獲得引測進洞的方位與精準點的平面方位等隧道參數;而曲線隧道測量除了要獲得與直線隧道測量一樣的參數外，還要獲得一些其他工程指標。洞外平面控制測量方式主要包含以下幾種。

4.1.1 中線法。中線測量先將洞內線路中線點的平面位置測設于地面，經檢核確認該段中線與兩端相鄰線路中線能夠正確銜接后，方可以此作為依據，進行引測進洞和洞內中線測設[3]。

4.1.2 精密導線法。在利用精密導線法進行測量的過程中，為保證測量結果的精確性，導線點應沿著兩端洞口科學布設。具體來說，應根據隧道的長度和輔助坑道的數量及分布情況，并結合地形條件和儀器測程選擇導線點位置。對于導線，其最短邊長不應小于300 m，相鄰邊長的比不應小于1∶3，并盡量采用長邊，以減小測角誤差對導線橫向誤差的影響。導線的水平角一般采用方向觀測法。當水平角只有兩個方向時，可按奇數和偶數測回分別觀測導線的左角和右角，以檢查出測角儀器的帶動誤差， 數據處理時可以較大程度 地消除此項誤差的影響[4]。

4.1.3 三角網法。三角網法在洞外控制測量中也發揮著重要作用。在實際應用中，在隧道洞外布設單三角鎖。對于曲線隧道，三角點必須嚴格沿隧道兩個洞口的連線方向進行布設，以有效避免邊長誤差對隧道橫向貫通所產生的不利影響;對于直線隧道，三角點需要沿著線路中線布設。

4.2 洞外高程控制測量

隧道洞外的高程測量控制也是隧道工程中的測量重點，其直接影響隧道工程的施工質量。在隧道洞外高程控制測量中，首先要確定起測高程值，以隧道洞口附近的某個線路定測點高程值作為起測高程值，而隧道另一端口定測點高程值作為高程閉合點。當高程閉合以后，需要根據工程要求對高程差值設置斷高，使在隧道工程測量中有相對統一的高程體系，使隧道工程測量中高程控制測量誤差可以在相對合理范圍內。在隧道高程控制測量中，水準測量、光電測距三角高程測量等方式的應用較為普遍。

5 隧道洞內控制測量

5.1 洞內平面控制測量

在洞內平面測量過程中，有關測量人員需要注意以下問題：如果測量時發現工程中存在平面導坑，那么要盡量使用橫向通道，使正洞的導線與平行導坑的單導線可以實現聯測，從而為后期的工程測量奠定基礎。為提高測量精度，必須在洞內建立多邊形主副導線環、閉合導線等。如果在測量過程中需要新增控制點，必須在已有導線點基礎上分析新增點布設的科學性與可行性。在隧道洞內測量過程中，必須實施多次測量，將測量誤差控制在合理范圍內，使測量結果能為工程施工提供重要參考。此外，工作人員要盡量選擇在地基穩固、受其他因素干擾小的區域設置導線點，提高測量誤差[5]。

5.2 洞內高程控制測量

隧道洞穴高程控制測量過程中，需要將海拔高度從井眼高度控制點進行傳遞，使之逐步傳遞到隧道洞穴內。在進行高程控制測量時，可將高程控制點布設在導線點，也可以設置于隧道頂板、側壁上，各個高程控制點的距離應該保持在200～500 m;同時，根據測量等級來選擇測量方式，將測量干擾控制在合理范圍內。

隧道工程施工難度大，測量技術對工程施工的順利進行起著重要作用;因此，工程單位在隧道工程施工中，需要結合工程特點，嚴格進行測量方式的選擇，盡量減小測量誤差，保證測量精度，提高測量結果的有效性，使測量結果可以為隧道工程建設提供重要參考，從而保證隧道工程建設的整體質量。

參考文獻：

[1]李宗平，張永濤，楊釗，等.三維激光掃描技術在隧道變形與斷面檢測中的應用研究[J].隧道建設，2017（3）：336-341.

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[3]劉鵬，宋曙光，周昆，等.柔性測量技術在特大斷面隧道試驗中的應用[J].山東建筑大學學報，2018（6）：75-78.

[4]趙映友.GPS測繪在隧道施工中的應用新探[J].智能城市，2019（11）：68-69.

[5]宋健.控制測量技術在復雜地形特長大山嶺隧道施工中的應用[J].佳木斯職業學院學報，2018（1）：477-479.