特長隧道貫通測量誤差與精度的分析

任向輝

摘要：隨著人們對交通運輸便利性的要求，特長隧道工程在國內(nèi)外得到了越來越廣泛的應(yīng)用。結(jié)合實際的隧道工程施工經(jīng)驗，總結(jié)出對隧道貫通產(chǎn)生影響的主要測量誤差來源，并詳細(xì)的敘述了為實現(xiàn)貫通精度，而采用的相應(yīng)控制方法，希望對今后特長隧道貫通的測量工作有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：特長隧道；貫通測量；誤差；精度控制

近年來，在我國便利的交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，隧道建設(shè)發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，占據(jù)著不可替代的位置，發(fā)展勢頭也越來越猛。在對隧道長短的限定中，通常情況下隧道長度小于五百延長米的稱為短隧道，而長度限定在五百至三千延長米之間的隧道被稱之為中長隧道，而處于三千至一萬延長米的隧道稱之為長隧道，大于一萬延長米的隧道就被稱之為特長隧道。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知，現(xiàn)在我國的公路隧道達(dá)到2889處，當(dāng)中包括有43處的是特長隧道，如何做好特長隧道的高精度貫通是特長隧道工程中的重中之重。這就需要施工人員在相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)下采用相應(yīng)的技術(shù)措施及設(shè)備，做好精度分析，從而保證特長隧道工程的貫通質(zhì)量。

1.貫通測量概念

貫通誤差是指相向或同向掘進(jìn)的隧道，在施工中線的貫通面上，因未準(zhǔn)確接通而產(chǎn)生的偏差。隧道貫通誤差的主要來源為洞外控制測量、聯(lián)系測量、洞內(nèi)控制測量的誤差，洞內(nèi)施工放樣所產(chǎn)生的誤差。從貫通誤差的性質(zhì)可分為：橫向貫通誤差，縱向貫通誤差，高程貫通誤差。橫向及縱向貫通誤差屬于平面貫通誤差。正確的貫通測量是按照相關(guān)的規(guī)范精度要求、施工圖設(shè)計要求，編制相應(yīng)可行技術(shù)方案，使用符合精度要求的儀器設(shè)備，采用可靠的人員及方法來實現(xiàn)。

2.進(jìn)行貫通測量的方法以及對其誤差分析計算

2.1高程控制測量

高程控制測量的任務(wù)是按規(guī)定的精度施工測量隧道洞口附近水準(zhǔn)點的高程，作為高程引測進(jìn)洞的依據(jù)。對于短隧道，使用三角高程測量還是能夠滿足測量要求的，但是對于特長隧道來說，隧道洞外貫通測量的方法需要采用高精密水準(zhǔn)的方法才可以。水準(zhǔn)測量應(yīng)選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達(dá)到設(shè)站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點應(yīng)不少于兩個，且以安置一次水準(zhǔn)儀即可聯(lián)測為宜。高精密水準(zhǔn)測量方法雖然可以滿足測量的精度要求，但其缺點是勞動強(qiáng)度大，工作效率不高，所以這種方法也逐漸被GPS擬合高程代替精度相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)測量。而特長隧道洞內(nèi)的高程貫通測量主要采用高精密水準(zhǔn)的測量方法。

2.2洞外平面貫通測量的方法

隧道工程平面控制測量的主要任務(wù)是測定各洞口控制點的平面位置，以便根據(jù)洞口控制點將設(shè)計方向?qū)虻叵?，指引隧道開挖，并能按規(guī)定的精度進(jìn)行貫通。洞口外的平面控制測量可采用GPS測量、三邊、導(dǎo)線測量或者多種測量方法相組合的形式進(jìn)行綜合性的測量工作。在現(xiàn)代隧道施工中大部分采用的貫通測量方法是GPS測量，對于特長隧道的貫通GPS網(wǎng)形，從這種測量方法的靈活性出發(fā)，在隧道洞口線路中線位置上增設(shè)進(jìn)出口點位，再增設(shè)其他的點位，組成的網(wǎng)形如圖1所示。從此圖中也可以看出，必須減小垂線方向上的偏差，每個端位的控制點高度都不能差的太大。

2.3洞內(nèi)平面控制測量的方法及精度分析

隧道工程的洞內(nèi)是非常狹窄的沿著一個方向進(jìn)行延伸的巷道，巷道里的條件與外界的地面具有很大的差距，在隧道內(nèi)部進(jìn)行平面控制測量的一般方法是支導(dǎo)線法。支導(dǎo)線法適用于隧道長度小于3km的長隧。對于隧道工程中的特長隧道工程，在貫通測量中經(jīng)常采用的方法是使用導(dǎo)線網(wǎng)的方式建立隧道洞內(nèi)平面控制測量網(wǎng)。通常隧道內(nèi)的導(dǎo)線布置方式有兩種，分別為大地四邊形構(gòu)成的直伸型導(dǎo)線網(wǎng)以及雙導(dǎo)線構(gòu)成的交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)。這兩種方式中因為直伸型導(dǎo)線網(wǎng)的特點為觀測量大，并且在靠近隧道洞壁的兩邊非常容易受到折光影響，所以在特長隧道貫通測量時采用交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)比較有優(yōu)勢。

誤差預(yù)計與精度分析理論是依據(jù)現(xiàn)行的誤差理論，根據(jù)實際的隧道工程貫通測量設(shè)計方案在施工的過程前對貫通相遇點偏差量可能出現(xiàn)的誤差范圍進(jìn)行預(yù)計。倘若預(yù)計的范圍值超過了相關(guān)規(guī)定的范疇，那么應(yīng)該對現(xiàn)在的設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整修訂，提高設(shè)計的精度，從而滿足實際工程中的誤差要求；倘若誤差的預(yù)計值小于相關(guān)規(guī)范的要求，那么可以改變貫通測量的方案，降低觀測量，從而減少成本支出。

在按照計劃的貫通測量方案中，進(jìn)行實際的測量工作時，一定有偏差最小的貫通相遇點的位置，此位置也被稱之為最佳貫通點。在應(yīng)用誤差限差與精度分析公式時，要根據(jù)設(shè)計方案、誤差理論求得最佳貫通點的位置。在具體的分析過程中，依據(jù)貫通測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差的分析，需要明確的一點是橫向貫通誤差預(yù)計的方法是對過程中已經(jīng)被確定好的特長隧道貫通相遇點位置為基礎(chǔ)的。倘若因為其他的狀況改變了此點的具體位置，也就是改變了洞內(nèi)導(dǎo)線測角。因此對于特長隧道的貫通測量工序，在實際的施工中出現(xiàn)貫通點變化時只需要在這個限定的范圍內(nèi)就可以仍然按照原來設(shè)計的測量方案進(jìn)行，且保證貫通測量的誤差不會超過規(guī)范內(nèi)的要求。

3.結(jié)語

綜上所述，特長隧道的貫通測量的誤差限差以及精度的確定與分配是非常亟待解決的問題，需要使用系統(tǒng)的完整的解決方案，而GPS技術(shù)在隧道控制測量中應(yīng)用是非常的廣泛的，前景也是不容忽視的，尤其是適用于特長隧道，這種技術(shù)的優(yōu)點是節(jié)省人力與時間，而且能夠使工作效率大大提升，其次是能夠大大的提高洞外控制測量的精度。在本文中分析了對特長隧道有影響的主要測量誤差，尤其是隧道的橫向貫通誤差的限定問題，此誤差主要來源于洞內(nèi)導(dǎo)線測角誤差，針對此種狀況必須依據(jù)具體的施工特點進(jìn)行合理的布網(wǎng)工作。隧道的洞內(nèi)平面控制網(wǎng)采用交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)布網(wǎng)形式能夠較好的對此項誤差進(jìn)行限制。