高速公路隧道施工測量技術研究

楊 佳

（湖南尚上市政建設開發有限公司,湖南 長沙 410000）

1 工程概況

某高速公路隧道為分離式隧道，隧道左右兩洞均位于R=1 950 m的平曲線上。左洞長1 370 m，縱坡采用+0.7%，最大埋深150 m；右洞長1 395 m，縱坡采用+0.7%，最大埋深140 m。

2 隧道施工測量的目的和內容

（1）隧道施工測量最主要的目的是確保隧道精準貫通。

（2）隧道施工測量時，要檢查隧道施工測量控制網，如發現測量控制點損壞，必須第一時間修復并聯測；

（3）應定期檢查洞外的中線點、水準點，并按照施工設計要求確定洞內的測量控制點，確保任一洞口的水準點不少于3個，以提供足夠的施工測量參照。

（4）必須嚴格按照精度要求仔細開展隧道測量工作，以免造成貫通誤差過大，導致返工。

3 洞外控制測量

為順利開展洞內測量，洞外測量時需要做好洞口的引測投點，并按照施工設計要求測設控制網[1]。常用的洞外控制測量方法有以下幾種。

3.1 三角鎖法

（1）三角鎖適用于只考慮橫向貫通精度的情況，該方法的關鍵在于布設角度測量網、邊測量網、邊交網。

（2）與洞口連接線同向布設三角鎖[2]，以三角點為洞口投點，盡量減少所需三角形數量，確保三角形總數在12以內，布設位置見圖1。

圖1 三角鎖布設示意圖

3.2 中線法

（1）洞頂直接定線，通過間隔設置控制樁精確標示中線，基于中線開展隧道洞內測量，中線法適用直線隧道，操作過程見圖2。

（2）如圖2所示，圖中點B、C和D是隧道洞頂部的中線控制樁點，點A和點E的共線是定測線路的中線。

圖2 中線法示意圖

3.3 精密導線法

精密導線法通常有四種布設類型：

（1）單導線。對于直線隧道，單導線起點是中線，對于非直線隧道，起點為洞口切線轉點、次級相交點；

（2）主輔導線環。主輔兩條平行導線，在隧道首尾相連形成閉環，適用于較長隧道的控制測量；

（3）導線網。適用于復雜線路或輔助坑道較多的隧道，所有角和邊均應測量；

（4）附合導線。可在相向開挖的隧道洞口設置附合導線，以在隧道的兩端設置測量控制點；

在處理測量數據時，應盡量減少測量誤差帶來的影響。通常導線內業采用嚴密平差法，二、三、四導線可以運用近似平差法計算[3]。

3.4 洞外平面控制測量

（1）本次測量的隧道洞外平面測量控制網采用四等附合導線，并與設計院交設的已知點相通視。

（2）測量數據符合限差要求，復測已知控制點可以有效確保施工精度。

3.5 洞外高程控制測量

（1）該隧道采用四等水準高程控制[4]。根據施工的實際情況，高程控制以SD1、SD4為基點，做附合水準路線測量。

（2）進洞處的高程測量控制點選用洞口附近設置的水準點，按照四等水準測量規范進行測量。

4 洞內控制測量

4.1 洞內導線測量

（1）隧道施工時，間隔20 m埋設中線控制樁，隧道掘進至一定長度時設置一個導線點，或者將埋設的中線控制樁作為導線點，構建隧道洞內施工導線。

（2）用全站儀觀測導線轉折角，用測距儀測定導線距離，測量操作至少重復兩次。

（3）基于導線點定位進行中線校正，導線測量要緊跟隧道掘進，及時施測，有效控制隧道貫通誤差。

4.2 洞內水準測量

（1）隧道施工高程通過洞內水準測量控制。每掘進200～500 m需在洞內設置一個水準點，基于水準點測量并布設腰線。

（2）往返觀測洞內水準線，同時還需要進行多次復測。

（3）由于隧道施工擾動大、環境惡劣、光線不足，必須進行多次觀測[5]。施工區域煙霧和灰塵較多，不宜進行角度測量[6]。

5 掘進中隧道斷面的測量

5.1 掘進方向測設數據計算

（1）完成隧道洞口外部平面和高程測控后，可以得到隧道洞口點的坐標，并根據坐標反算獲得勘測數據，進而完成洞內中線的測量和布設。

（2）如圖3所示為某直線隧道的平面控制網絡，其中平面控制點為A、B，C，D，E，F，G。圖中，A和G是洞口點，S1和S2是入洞的前兩個中線樁。要獲取從中心線到點A的隧道掘進方向以及隧道掘進后的洞內中線樁的測量值，可以通過坐標反算公式獲取測量數據，同理可以通過坐標反算公式求解洞口點G的隧道掘進測量數據。

圖3 某直線隧道的平面控制網絡

（3）如圖4所示，可以按照施工設計文件中規定的非直線隧道的中線轉折點C的坐標和曲線半徑計算出隧道兩端進洞中線的方向和里程，從而測設洞內中線。

圖4 曲線隧道掘進方向

（4）隧道掘進至曲線段時應采用平面圓曲線方法測試曲線段的里程樁。

5.2 洞口掘進方向標定

（1）中線方向的測量與布設精度直接決定了隧道橫向貫通誤差，而進入隧道時中線初始方向的測設決定了中線方向的測量與布設精度[6-7]。

（2）應在隧道入口處布設多個固定點，在地面上標定中線方向，依據測設的中線方向進行聯合勘測。

（3）在隧道掘進期間要隨時檢查洞口控制點位置、中線方向及里程，如有偏差須及時糾正。

5.3 洞內中線和腰線的測設

（1）中線的測量和布設：基于洞口中線方向樁、中線控制樁，在洞口的開挖區域表面布設中線，并引入洞內[8]，據此布設洞內中線里程樁。

（2）腰線的測量和布設：在隧道巖壁上，間隔5～10 m測量和布設標高線，即腰線，確保其高出地坪1 m，并根據洞內水準點測量和布設腰線高程。

5.4 掘進方向指示

（1）由于隧道施工環境復雜，洞內光線不足、施工空間小，需用激光指示器標示洞內中線、腰線的方向[9]。

（2）每次掘進之前必須根據施工設計要求的隧道洞內斷面類型和大小在斷面上標記。常用方法包括：三角形高程法、放大樣法、斷面支距法等[10]。

斷面支距法的基本原理是基于洞內中線和洞頂外線高程，自上到下，每隔0.5 m在中線左右測量和布設橫向支距點，構成斷面輪廓，作為隧道斷面掘進與監測、拱架安裝的重要依據。此種方法的作業程序見圖5。放大樣法的基本原理是在地面上等比放樣，測量時放出拱頂中點、兩側起拱點位置，往上套大樣，在周邊畫點即可得到斷面輪廓。三角高程法是在里程中線上用測量儀器一次放樣，測量掌子面輪廓線。

圖5 斷面支距法作業程序示意圖

5.5 襯砌位置、輔助坑道控制測量

（1）隧道襯砌不得越過隧道結構的邊界。因此，各部位的襯砌放樣必須基于正確的中心線和水平測量值，以確保隧道襯砌的位置正確，滿足施工設計要求。

（2）對于通過輔助坑道引入的中心線和水準測量，必須基于坑道的坡度、長度、方向，根據所需的精度在坑道口周邊布設洞外測量控制點。

6 隧道貫通誤差調整方法

（1）隧道貫通后，應在進行隧道襯砌前完成中線、高程貫通誤差的調整，并根據調整后的中線、高程放樣。

（2）對于直線隧道的貫通誤差，采用折線法調整。

（3）對于曲線段隧道，可以從曲線兩端向貫通面調整中線方向、里程，以調整貫通誤差。

（4）采用導線測量延伸中線時，方位角貫通誤差分配在未襯砌地段的導線角上。

（5）將入洞口處引測所得的高程均值作為調整后隧道貫通面附近的水準點高程，按照高程貫通誤差的二分之一，在隧道首尾尚未襯砌部位的高程點上，根據長度比調整。

7 隧道施工測量安全措施

（1）測量隧道時必須正確使用測量設備。例如，在安裝測量設備時，應按照規范操作，防止設備掉落、傾倒。

（2）在洞內、洞外進行測量時，應盡量選擇平穩的區域，禁止在漏水或塌方區域進行測量。

（3）測量時需要準備照明設備，配備安全防護裝備。

8 結語

為了有效保證高速公路隧道工程的施工質量，施工測量放樣點位應清晰可見、定位精準。洞內中線樁、邊墻里程、高程測控點都要準確標識。在每次掘進前，應準確標記孔眼輪廓和周圍眼位置。禁止隨意布設開挖斷面，以確保標高、中線、凈空、預留沉降及限界符合施工設計要求，有效避免超挖、欠挖。