特長隧道測量的貫通誤差控制

冉一豐

【摘? 要】隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國國內(nèi)的一些隧道工程隨之不斷增多。在隧道工程挖掘過程中，所有的規(guī)范標準也比較多，精度也相對較高，特別是特長隧道，由于實際測量階段很容易造成貫通誤差，所以，在具體的施工過程中，要對貫通誤差進行合理控制，保證不會對實際工程造成影響。本文就對特長隧道測量的貫通誤差控制措施進行深入探討。

【關(guān)鍵詞】特長;隧道;測量;誤差

1、隧道貫通誤差控制的意義

隧道誤差控制是個繁瑣的過程，是通過很多步驟才完成的，每一步都至關(guān)重要，都直接影響了整個貫通誤差的數(shù)值。下面分各個步驟依次說明。測量講究的是先整體后局部、先控制后碎部。隧道貫通誤差是隧道兩端相向施工的中線因地表控制測量及隧道內(nèi)導(dǎo)線測量的誤差使其在貫通面處不能理想地銜接而產(chǎn)生的縱向，橫向及高程誤差。由于測量過程中不可避免地帶有誤差，因此貫通實際上總是存在偏差的。隧道貫通接合處的偏差可能發(fā)生在空間的3個方向中，即沿隧道中心線的長度偏差，為縱向貫通誤差;垂直于隧道中心線的左右偏差，為橫向貫通誤差;和上下的偏差，為高程貫通誤差?？v向貫通誤差只對貫通在距離上有影響，對隧道的質(zhì)量沒有影響，而后兩種方向上的偏差對隧道質(zhì)量有著直接影響。在隧道施工當(dāng)中，如果貫通誤差超過規(guī)定的范圍，將會引起隧道中線的偏差，甚至使洞內(nèi)建筑物侵入規(guī)定的界限而使洞內(nèi)已襯砌的部分被報廢，給工程帶來重大的損失。

2、特長隧道測量貫通誤差控制措施

2.1建立洞外控制網(wǎng)

實際工程測量當(dāng)中，規(guī)定在區(qū)內(nèi)的實際變形值要在2.5cm/km，因為隧道是線性的，如果按照常規(guī)3°高斯投影進行坐標估算，隧道出口的長度投影將變成14cm/km，這和規(guī)定的實際要求相差甚遠。為了進一步縮小實際投影，一定要建立一個中央子午線選擇測區(qū)中央，高程化面則選擇平均高程面建立相應(yīng)的直角坐標系，同時建立出一套供應(yīng)工程使用的基礎(chǔ)坐標，唯有如此才能確保隧道貫通正常。平面控制網(wǎng)主要是借助GPS進行測量，將實際測量控制點掩埋成具有強制觀測裝置的混凝土墩。如此可以有效確保洞外控制網(wǎng)的準確性，控制網(wǎng)當(dāng)中最長的邊達到12Km以上，最短的邊長超過200米。最弱點的點位中誤差是在±1cm之間。建議改為“洞外平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)的等級分別達到了一級和四等。

2.2明確超出規(guī)范的貫通誤差值

由于實際相向挖掘長度具有一定限差，因此需要解決的基本問題就是明確貫通的目標，也就是貫通中誤差。在確定貫通中誤差時需要注意兩項原則：一，可以順利實現(xiàn)原則，也就是給定的誤差精度要求不能過高，否則就會對實際測量技術(shù)及設(shè)備要求過高，進而造成大量的成本投入;二，滿足實際工程需求，以便于更好地開展下一步的工程襯砌，同時滿足相應(yīng)的過水?dāng)嗝娌俾市枨?，將襯砌厚度的一半當(dāng)做貫通測量的最低限差，確保實際貫通誤差不超過這一具體數(shù)值即可，如此就不會對實際襯砌操作帶來影響。具體方法：針對數(shù)值在10km內(nèi)的要參考相關(guān)隧道貫通測量規(guī)范要求;針對數(shù)值在10km以外的，則要結(jié)合實際工程技術(shù)與支護需求，選用工程測量中的隧道誤差統(tǒng)計分析，對實際測繪結(jié)果進行推算。針對特長隧道測量，因地球曲率與地面高差投影等誤差的影響，及地下導(dǎo)線測量誤差與地面施工控制網(wǎng)等方面的影響，使隧道挖掘中出現(xiàn)一定的中線偏移情況，也就是產(chǎn)生所謂的貫通誤差。在隧道中線這一方向的投影長度稱為縱向貫通誤差，垂直于中線方向的投影長是橫向貫通誤差，高程方向的投影長度是豎向誤差也叫高程貫通誤差。因?qū)嶋H施工中，縱向誤差對工程的影響較小，再加上電磁波的測距精度較高，因而可以將縱向誤差合理的控制在一定范圍內(nèi)。豎向誤差可用精密水準法進行測量，因此隧道的實際貫通誤差主要表現(xiàn)在橫向貫通誤差上。

隧道貫通挖掘的基本特點是由支洞口的對面方向開始挖掘，從而不斷提升實際挖掘效果。在洞外要布設(shè)一定的地面控制網(wǎng)，比如GPS網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等，在隧道內(nèi)要布支導(dǎo)線。例如，設(shè)定隧道分別從左右的洞口相向開挖，這時引起橫向貫通誤差的主要來源為：洞外控制測量產(chǎn)生的橫向中誤差m1，左端支導(dǎo)線測量產(chǎn)生的橫向中誤差m2，相應(yīng)的右端支導(dǎo)線產(chǎn)生的橫向中誤差m3，洞內(nèi)外測量誤差以及施工測量誤差等。同期三個誤差相比，最后的誤差相對較小，因此可以忽略不計。因前三項誤差對橫向貫通誤差的影響相對獨立，按照相應(yīng)的等影響原則，如果讓m1=m2=m3=m，那么m4=m。進而可以明確實際洞內(nèi)外的貫通誤差分配值。

2.3明確洞內(nèi)控制網(wǎng)形及等級

結(jié)合實際推算的洞內(nèi)控制等級，明確洞內(nèi)控制實際方案與資源，確定最佳的貫通精度需要遵循經(jīng)濟、合理、適度的原則，在這里既要確保貫通偏差在適中范圍不會對實際水流產(chǎn)生一定影響，或者是對建筑物造成一定的沖刷破壞，或者是出現(xiàn)相應(yīng)的返工情況，最終造成一定的工程浪費，耽誤工期，影響隧道的最終使用;但是也不可以胡亂提高實際精度要求，進而引發(fā)工程測量階段的物力、人力、財力浪費，拖延工程時間。這一階段可以結(jié)合工程規(guī)范實際要求做好相應(yīng)的財力、人力、物力投入。明確大邊長、導(dǎo)線進洞的基本洞內(nèi)控制方案，明確基本控制參數(shù)為：將平面洞內(nèi)控制網(wǎng)鋪設(shè)成一級導(dǎo)線網(wǎng)，也就是施工和基本方面的導(dǎo)線網(wǎng)。基本導(dǎo)線網(wǎng)要鋪設(shè)成雙向閉合多環(huán)導(dǎo)線，同時結(jié)合洞內(nèi)的條件設(shè)置相應(yīng)的基本導(dǎo)線點，盡可能地將其設(shè)定在隧道中心線上，且形狀為等邊三角形。在相應(yīng)規(guī)范中光電測距導(dǎo)線的最高等級應(yīng)為一級。在布網(wǎng)設(shè)置中，要將測角測回數(shù)、測角精度、測距儀標稱精度、測距測回數(shù)等相應(yīng)的技術(shù)指標進行提升，確保導(dǎo)線網(wǎng)的等級達到相應(yīng)的一級標準。

2.4洞內(nèi)控制測量精度設(shè)計

在洞內(nèi)控制測量中，測量導(dǎo)線需要按照四等導(dǎo)線的布設(shè)要求進行作業(yè)，洞內(nèi)控制測量精度必須要達到下面幾點要求：①本工程在隧道施工中，光照強度低、受到較大的干擾，并且測角誤差很大程度上受到外部環(huán)境的影響，所以測角誤差必須能夠滿足±2.5″的測角精度。②在曲線隧道控制測量中，因為洞內(nèi)導(dǎo)線的形狀和隧道的形狀是相同的，邊長精度可以按照測量距離相對誤差的1/50000考慮。對于直線段隧道，貫通誤差和邊長誤差受到的影響比較小，主要是對測角精度進行合理的控制，所以邊長的長度是對測角精度進行影響的主要因素。在直線段隧道洞內(nèi)控制測量中，導(dǎo)線的邊長通常設(shè)置為200m，隧道曲線段的導(dǎo)線邊長為100m或者以上。③嚴格控制測量的方法，本工程洞內(nèi)導(dǎo)線測量的儀器為全站儀，全站儀的標稱的測角精度為±1.0″，測距精度±（1mm+1.0ppm）?？梢钥闯鋈緝x的精度能夠完全滿足四等導(dǎo)線測量的要求和規(guī)定。在測量的工程中，主要采用方向觀測法對測角進行測量，角度4個測回，左角和右角分別2個測回，按照相同的目標進行觀測的過程中，需對測微輪進行合理調(diào)整和控制，進行兩次照準，兩次讀秒。嚴格控制兩次照準左角和右角的和，通?？刂圃?60°±5″內(nèi)。

3、結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)如今特長隧道工程數(shù)量越來越多，而有效降低隧道洞外洞內(nèi)的貫通誤差是隧道施工重要的步驟。在隧道內(nèi)進行測量工作時，要注意點位的合理布設(shè)、適當(dāng)?shù)臏y量時間段和良好的視野。在保證隧道內(nèi)貫通誤差測量精度的同時，測量過程中還要注意自身的人身安全。測量時要嚴格遵循規(guī)范要求，確保實際貫通精度符合相應(yīng)規(guī)范標準，有效控制存在的貫通誤差，為隧道施工及順利實現(xiàn)貫通奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]劉志.超長引水隧洞貫通誤差控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2017.

（作者單位：貴州恒安工程試驗檢測有限公司）