淺析隧道洞內(nèi)控制測(cè)量技術(shù)

夏滔

（重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶渝北區(qū) 401120）

淺析隧道洞內(nèi)控制測(cè)量技術(shù)

夏滔

（重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶渝北區(qū) 401120）

在鐵路、高速公路快速發(fā)展的今天，隧道施工技術(shù)日趨成熟。在隧道控制測(cè)量方面，方法和設(shè)備也在不斷更新發(fā)展中，為隧道的后續(xù)施工方案的制定和施工技術(shù)的選用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。本文根據(jù)長(zhǎng)期以來隧道控制測(cè)量方面經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隧道的洞內(nèi)平面控制測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和討論，以供參考。

隧道；貫通精度；控制測(cè)量技術(shù)

引言

隧道控制測(cè)量包括洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量以及聯(lián)系測(cè)量，洞外和洞內(nèi)的控制測(cè)量的方法有所不同。對(duì)洞內(nèi)測(cè)量而言，由于洞內(nèi)環(huán)境條件差、干擾大等，要保證測(cè)量的精度以及可靠性，使隧道貫通工作能夠順利進(jìn)行，就需對(duì)隧道洞內(nèi)孔子測(cè)量方法的分析和研究。

1 隧道洞內(nèi)控制測(cè)量概述

由于隧道洞內(nèi)施工條件的限制，隧道洞內(nèi)施工控制網(wǎng)在保證隧道順利貫通起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，而如何合理測(cè)量方法，嚴(yán)密地建立隧道洞內(nèi)施工控制網(wǎng)，便成了決定工程質(zhì)量和生產(chǎn)效益的必不可少的條件。因此，在國(guó)內(nèi)外各種長(zhǎng)大隧道施工中，測(cè)繪工作人員對(duì)如何能夠建立滿足更高精度要求的施工控制網(wǎng)進(jìn)行了各種論證研究。不過隧道工程洞內(nèi)施工控制網(wǎng)的建立都大同小異，很難找到具有突破性質(zhì)的新方法，但并不是說所有施工控制網(wǎng)的精度都一樣，而相同的最佳布置形式在不同的情況下也不一定是最佳方案。因此，控制測(cè)量沒有定論，如何選擇更好的布置形式不單取決于外界等因素，也要依靠測(cè)量工作者長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累和大量的知識(shí)積累。

2 隧道洞內(nèi)控制測(cè)量技術(shù)

2.1 平面控制測(cè)量技術(shù)

由于隧道洞內(nèi)的環(huán)境和洞外的環(huán)境截然不同，針對(duì)洞內(nèi)的施工的干擾大、場(chǎng)地也比較狹窄的特點(diǎn)，通常采用中線法和導(dǎo)線法進(jìn)行平面控制測(cè)量：

（1）中線法。在小于500m的曲線隧道和小于1000m的直線隧道的洞內(nèi)布設(shè)導(dǎo)線時(shí)常常采用中線法，它的原理是采用直線定線法，洞內(nèi)隧道中線點(diǎn)是根據(jù)洞外控制測(cè)量定測(cè)的洞口投點(diǎn)直接測(cè)設(shè)的，而且通過不斷的延伸形成洞內(nèi)平面控制網(wǎng)，也可視其為支導(dǎo)線的一種特殊形式。待定中線點(diǎn)通常是以定測(cè)精度測(cè)設(shè)的，而放樣數(shù)據(jù)，如距離和角度，則是根據(jù)理論坐標(biāo)反算得來的，然后可根據(jù)反算出來的放樣數(shù)據(jù)以及測(cè)設(shè)的中線點(diǎn)，可計(jì)算出新的中心位置，再將其和理論數(shù)值比較就能夠得出誤差，從而根據(jù)誤差將新點(diǎn)移到正確的位置。這種方法的缺點(diǎn)是受施工運(yùn)輸?shù)母蓴_大，不方便觀測(cè)，點(diǎn)位易被破壞，在洞內(nèi)平面控制測(cè)量中不常采用。

（2）導(dǎo)線法。在長(zhǎng)隧道洞內(nèi)布設(shè)平面控制網(wǎng)通常采用導(dǎo)線法的形式，導(dǎo)線在洞內(nèi)的壞境中有其它布設(shè)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)線的布設(shè)方式靈活，點(diǎn)位容易選擇、測(cè)量起來比較方便，而且有很多檢驗(yàn)和復(fù)核的方法，當(dāng)布設(shè)的導(dǎo)線形式是閉合導(dǎo)線時(shí)，其角度經(jīng)過平差，角度的精度會(huì)得到提高，橫向精度也會(huì)相應(yīng)提高。導(dǎo)線法又可分為以下方法：

①支導(dǎo)線法（單導(dǎo)線）。傳統(tǒng)的支導(dǎo)線布設(shè)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如布設(shè)方案較為簡(jiǎn)單、觀測(cè)工作量少、布設(shè)靈活等，但由于沒有多余觀測(cè)和其他約束條件，在實(shí)際工作中即使發(fā)生錯(cuò)誤也無法檢查，同時(shí)隨著導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加，端頭點(diǎn)橫向誤差會(huì)迅速變大。因?yàn)橹?dǎo)線控制點(diǎn)基本在隧道中線附近布置，測(cè)邊中誤差對(duì)貫通誤差的影響極小，故將測(cè)邊中誤差對(duì)貫通的影響忽略不計(jì)。某工程采用該法的控制測(cè)量示意圖見圖1。

圖1 支導(dǎo)線法控制測(cè)量示意圖

②雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）。這種方法主要是指沿洞內(nèi)布置控制點(diǎn)，并形成閉合導(dǎo)線環(huán)，沿隧道中線布設(shè)主導(dǎo)線，在主導(dǎo)線旁靠隧道邊布設(shè)副導(dǎo)線，構(gòu)成主、副導(dǎo)線環(huán)，組成一個(gè)閉合導(dǎo)線環(huán)。觀測(cè)閉合環(huán)的所有內(nèi)角，進(jìn)行角度檢核，測(cè)量各條導(dǎo)線的邊長(zhǎng)，通過角度閉合差可以評(píng)定角度觀測(cè)的質(zhì)量和提高測(cè)角的精度，對(duì)提高導(dǎo)線端點(diǎn)的橫向點(diǎn)位精度非常有利，某工程主副導(dǎo)線網(wǎng)布置見圖2。

圖2 主副導(dǎo)線網(wǎng)布置圖

2.2 高程控制測(cè)量技術(shù)

根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》（CGB50026-2007）規(guī)定，洞內(nèi)的高程控制測(cè)量宜采用水準(zhǔn)測(cè)量方法。隧道兩端的洞口水準(zhǔn)點(diǎn)、相關(guān)洞口水準(zhǔn)點(diǎn)（含豎井和平洞口）和必要的洞外水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)組成閉合或往返水準(zhǔn)路線。洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)往返進(jìn)行，且每隔200～500m應(yīng)設(shè)立一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。注意：水準(zhǔn)測(cè)量是隨著施工的進(jìn)度布設(shè)的，因此，需要進(jìn)行往返觀測(cè)的方式進(jìn)行檢核；洞內(nèi)高程控制測(cè)量的主要布設(shè)方法有兩種，水準(zhǔn)測(cè)量適用于三等以上的高程控制網(wǎng)，而光電測(cè)距三角高程測(cè)量則適用于四等以及五等高程控制網(wǎng)，在采用此種方式時(shí)需要進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)；由于洞內(nèi)的高程控制點(diǎn)會(huì)受到施工的影響，所以高程控制點(diǎn)應(yīng)該定期進(jìn)行復(fù)測(cè)，在布設(shè)新的水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，要檢查上一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性；在進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量布設(shè)高程控制網(wǎng)時(shí)，常使用懸掛鋼尺傳遞高程。

3 結(jié)合實(shí)例對(duì)隧道洞內(nèi)的控制測(cè)量技術(shù)進(jìn)行具體分析

3.1 工程概況

某特長(zhǎng)隧道為分離式，左洞全長(zhǎng)13654m，右洞全長(zhǎng)13570m。S3標(biāo)承擔(dān)隧道出口端的施工任務(wù)，其中左洞長(zhǎng)7110m（ZK7+ 550-ZK14+660），右洞長(zhǎng)7030m（YK7+550-YK14+580）。S3標(biāo)隧道平面設(shè)計(jì)為直線夾半徑5000m的圓曲線。隧道左、右洞中心間距55m。針對(duì)該特長(zhǎng)隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，工期十分緊迫的實(shí)際情況，采取斜井輔助正洞施工的方案，在線路右側(cè)設(shè)斜井一座，與隧道右洞交于YK9+500處，與右洞平面交角為21.1°，井身為反坡，最大坡度12.5%，全長(zhǎng)1130m。根據(jù)施工組織安排，斜井進(jìn)入正洞后同時(shí)向進(jìn)、出口兩個(gè)方向掘進(jìn)施工，其中S3標(biāo)斜井口與正洞出口之問長(zhǎng)度為6210m，S3標(biāo)斜井口距S2標(biāo)1號(hào)斜井口之問長(zhǎng)度為5880m。

3.2 控制測(cè)量方案

本隧道的洞外控制測(cè)量由業(yè)主委托專業(yè)測(cè)繪單位，按二等UPS網(wǎng)和二等水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)完成，提供給施工單位，施工前已經(jīng)對(duì)該洞外控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)核并報(bào)監(jiān)理審批，本方案僅對(duì)洞內(nèi)控制測(cè)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 控制測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 平面控制測(cè)量

（1）洞內(nèi)平面控制測(cè)量等級(jí)的確定?！豆こ虦y(cè)量規(guī)范》要求，隧道洞內(nèi)平面控制測(cè)量的等級(jí)，應(yīng)根據(jù)隧道兩開挖洞口長(zhǎng)度按表1選取。S3標(biāo)斜井口距出口、距S2標(biāo)1號(hào)斜井口之問的長(zhǎng)度均超過5km，洞內(nèi)平面控制測(cè)量應(yīng)按三等導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行，導(dǎo)線測(cè)角中誤差要求1.8″，測(cè)距相對(duì)中誤差要求1/150000。

表1 隧道洞內(nèi)平面控制測(cè)量的等級(jí)

（2）洞內(nèi)基本導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)。該特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)為分離式雙洞，洞內(nèi)基本控制網(wǎng)必須布設(shè)成狹長(zhǎng)導(dǎo)線網(wǎng)。根據(jù)本隧道的實(shí)際情況，將右洞內(nèi)基本導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)成對(duì)稱交叉導(dǎo)線網(wǎng)，作為隧道的洞內(nèi)控制網(wǎng)，如圖3所示。左洞內(nèi)基本導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)成單導(dǎo)線，通過人行和車行橫通道與右洞的導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測(cè)，進(jìn)行檢核。洞內(nèi)導(dǎo)線邊應(yīng)在環(huán)境允許的情況下盡量采用長(zhǎng)邊，邊長(zhǎng)宜近似相等，根據(jù)本隧道實(shí)際情況，洞內(nèi)導(dǎo)線邊長(zhǎng)不小于250m，右洞的導(dǎo)線點(diǎn)成對(duì)布設(shè)，橫向間距2m以上。

圖3 測(cè)量導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)示意圖

（3）洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量采用的儀器和精度。為提高洞內(nèi)平面控制測(cè)量的精度，儀器采用徠卡TCA2003全站儀，測(cè)角精度為0.5″，測(cè)距精度為±（（1mm+lppm×D）。洞內(nèi)控制測(cè)量按三等導(dǎo)線精度，角度采用方向觀測(cè)法分別觀測(cè)3個(gè)測(cè)回，距離采用對(duì)向觀測(cè)法各觀測(cè)3個(gè)測(cè)回，測(cè)回間的較差滿足規(guī)范要求時(shí)，取用平均值進(jìn)行坐標(biāo)推算。內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)統(tǒng)一投影到920m高程面，并采用專業(yè)軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差。

3.3.2 高程控制測(cè)量

按照《工程測(cè)量規(guī)范》要求，隧道洞內(nèi)高程控制測(cè)量的等級(jí)，應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度按表2選取。S3標(biāo)斜井口距出口之間的長(zhǎng)度超過6000m距S2標(biāo)1號(hào)斜井口之間的長(zhǎng)度接近6000m，為統(tǒng)一起見，洞內(nèi)高程控制測(cè)量應(yīng)按三等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行。儀器采用DS3水準(zhǔn)儀，洞內(nèi)高程控制測(cè)量應(yīng)往返進(jìn)行，每隔300m左右設(shè)一水準(zhǔn)點(diǎn)，往返較差應(yīng)符合三等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。

表2 隧道洞外、洞內(nèi)高程控制測(cè)量的等級(jí)

4 結(jié)束語

洞內(nèi)控制測(cè)量精度是保證隧道正確貫通以及正確放樣的前提，所以在施測(cè)過程中應(yīng)按照設(shè)計(jì)的等級(jí)規(guī)范進(jìn)行布設(shè)，并根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)選擇合理的測(cè)量點(diǎn)布設(shè)方法，這樣可提高測(cè)量精度，并提高布設(shè)的速度。并注意在隧洞開挖到一定階段時(shí)對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行檢查、重復(fù)測(cè)量及精度估算；水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，要嚴(yán)格按操作程序進(jìn)行，以在保證洞內(nèi)控制測(cè)量精度的前提下，保障隧道施工的順利完成。

[1]劉承宏.關(guān)于隧道洞內(nèi)控制測(cè)量的探索[J].山西建筑，2009（8）：356～357.

[2]池軍鋒.淺析隧道控制測(cè)量[J].民營(yíng)科技，2010（6）：6.

[3]董漢.淺析石林隧道洞內(nèi)平面控制測(cè)量及監(jiān)控[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2012（5）：110～112.

U452.1+3

：A

：1673-0038（2015）05-0148-02

2015-1-4

夏滔（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事隧道施工方面的工作。