隧道测量误差控制方案浅析任亮

隧道测量误差控制方案浅析任亮

任亮

哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江哈尔滨150000

摘要：随着我国经济的进步和科技的发展，越来越多的先进科学仪器和方法被应用以适应不断提高的路的建设要求。隧道建设与路的建设有着密切的联系，如山区的铁路，地下公路，管道等，不少路的建设离不开隧道。贯通测量这一项综合性的测量工作是体现隧道技术发展水平的重要指标之一，其中贯通误差精度的控制更是地铁施工贯通测量中的难点，本文将主要从理论角度对隧道贯通测量中的误差控制进行浅显的分析。

关键词：隧道测量；贯通测量；误差控制

前言：我国平原稀少，平原主要有东北平原、华北平原，以及以长江中下游平原为代表的河口冲积平原，大约占我国陆地面积的12%，其余地形占我国陆地面积的比例分别为：丘陵10%，盆地19%，高原26%，山地33%，那么，为了贯通祖国各地，势必要进行必要的隧道建设。同时，如今为了节能减排，越来越多的城市展开了地铁建设，隧道建设的应用越来越广泛。

1.误差分析

1.1偶然误差

偶然误差指是由人的操作失误等主观因素引起的误差，从单个误差看，偶然误差没有规律，而从整体角度分析，偶然误差可以显现出一定的统计学规律，部分误差可以通过扩大样本容量来消除，而另一部分偶然误差，例如隧道内复杂多变的情况使得工作人员难以给实验仪器设定稳定的温度湿度等参数，这类误差难以消除，最后一部分误差最为严重，它是由于工作人员工作不仔细认真造成的，部分员工工作不注意会造成一些错误，在这种情况下如果工作人员不能从众多误差中挑出这些错误，他们将极大地影响结果的准确性。

1.2系统误差

系统误差是指由实验仪器不精确，实验方法粗略等客观因素引起的误差。现实中，对于贯通测量这一过程，有太多的地方可能会产生系统误差，至少使用的仪器就那么多了，同时，系统误差具有累积性，无论是哪一种系统误差都可能联系在一起，一步一步的误差不断累积，将会对结果产生较大的影响。如今的测量方法都已经比较精确，部分不够精确的误差可以在测量结果中加入一定的数值修正结果，从而达到减弱甚至消除误差的目的。但是，针对不同的实际情况，往往不能采取合理的测量方式。同时，当下所使用的实验仪器不够精准，这种误差是难以消除的，也许或是，实验仪器很准，但是由于校正次数太少，或是配套设施的不合格，导致实验仪器的准度下降，最终造成了难以修正的误差。

2.误差控制方案

2.1对于偶然误差的控制方案

对于偶然误差的控制首先需要减少人的操作，将大部分的工作交给系统，提高测量的自动化率，其次需要用人工与系统相结合的方法减少误差的干扰。通过多组测量来减少误差，并派专门人员对于部分员工粗心造成的错误进行排查。加强对员工的训练，提高员工对于工作的重视度，以减少员工的失误率。对工作优秀的员工实施奖励措施，对工作上马虎大意的员工实施惩罚措施，以此迫使员工有一个认真的工作态度，减少错误的发生。

2.2对于系统误差的控制方案

众所周知，偶然误差中除了人为的错误造成的误差，其余的都是难以消除的。更何况现实中，对于贯通测量这一过程，有太多的地方可能会产生系统误差，至少使用的仪器就那么多了，同时，系统误差具有累积性，无论是哪一种系统误差都可能联系在一起，一步一步的误差不断累积，将会对结果产生较大的影响。因此，笔者认为对于系统误差的控制方案是最值得探讨的，首先，笔者从最为简单的说起，要不断地开拓新的合理的测量方法以减小误差。最后就该探讨一下在什么情况下该采用何种测量方法了。特长隧道中横向贯通测量和高程贯通测量均是洞外控制测量的误差最小。较大的问题。其次，要及时的校正测量仪器，精准的测量仪器是得出准确测量结果的前提条件，当然也不是说越精密的仪器越好，仪器精密的同时会有副作用，精密的仪器昂贵的价格，动辄几十万，其次越精密的仪器越要细心的保养，比较金贵，所以说仪器精度不是越高越好，首先要能满足误差要求且稳定就好。除了仪器，一些和仪器配套使用的东西同样非常重要，比如三角架、棱镜、基座也非常重要，质量好的三脚架在各种环境下都非常稳定，不会随着气温的变化发生形变，这一点至关重要，是考量一个脚架质量非常重要的因素。棱镜之中，不同的棱镜会有不同的棱镜参数，如果所选的棱镜和仪器里面输入的棱镜参数不一致，就会出现测距误差。控制测量方法有：导线测量、三角测量、GPS测量、三边测量、边角网测量、交会测量等方法。而在隧道里面常用的方法为导线测量，不同的控制网布设方法会有不同的结果，要根据实际情况选择相应合适的控制网方案，这样才能达到预期结果。导线测量会有多余观测，多余观测揭示了测量误差，反映了测量成果之间的矛盾，不管是手工计算还是软件计算都要遵从一定的法则消除矛盾，一个单导线计算，虽然单导线法适用于较短的隧道，估算横向贯通中误差大于允许误差。菱形导线锁有近似平差和严密平差两种方案估算横向贯通中误差小于允许误差，满足横向贯通精度要求，但是在估算较长隧道的误差时，为了减少误差，常常采用严密平差法，采用严密平差法和菱形导线锁估算横向贯通中误差比单导线法精度提高50%以上。同时，对于低于国家四等的导线一般用近似平差，而高于国家四等导线用严密平差计算。隧道贯通测量种导线的平均边长一般为30m，但是在地铁隧道场地允许的条件下，应尽量拉长导线边长、减少测站数、合理布设点位，提高贯通测量精度。在洞内测量中，导线测量只测水平角和距离。水平角是指空间内两条相交的线在水平面内投影的夹角，在导线测量中需要进行多次进行观测，也就是所谓的测回法，测出4次结果。且测误差不能超限，否则要重测。距离测量就是空间内两个点之间距离的测量，现在的科学仪器对距离测量的精度比较高，能达到1mm±1mm/KM。现在科学仪器普遍使用的是电磁波测距，电磁波测距又分为变频法、相位法、干涉法、脉冲法。由于干涉法过于昂贵，而变频法精度较低，所以一般使用的是脉冲法测距和相位法测距。控制网的铺设是给整条导线提供了基点，必须要谨慎，首先要在地形图上进行控制网的前期分析与设计，制定质量保障措施。然后进行洞外进行GPS控制网的布设以及高程控制网的布设。GPS控制网的布设考虑了控制隧道线路平面和洞口斜井位置的需要以及GPS观测对控制点周围环境的要求，由洞口子控制网和洞口子网间的联系网组成。洞口子网由大地四边形、中点多边形等强度较高的网形构成，子网内相互通视的边采用GPS直接观测基线；联系网均由三角网构成。两种控制网布置完成后，要及时对平面控制网的可靠性和高程控制网的质量进行检查。如果基点存在的误差较大，那么整条导线的误差就会成倍增加，直接影响导线的质量，对测量结果产生不良影响。在进行导线测量之前也应先对基点进行GPS静态观测，取得精度比较高的数据后再进行导线测量。那么，对平面控制网的可靠性和高程控制网的质量的检查的重要性也就不言而喻了。

结语

隧道贯通测量中误差是不可避免的，但是我们可以通过误差分析来减小、消除这些误差。隧道贯通误差预计这项工作是十分重要，这时隧道工程质量的基础所在，我们不能因为赶工期就忽视了误差的分析，盲目的追求速度只会造成工程质量不过关、精度不达标，适当的误差分析和控制对各类隧道的贯通有着十分重要的意义。同时，测量人要有认真，负责的态度做好每一件测绘工作，要让测量人知道他们的每一次错误，都有可能对结果产生不良的影响。

参考文献：

[1]周亮，石阳威，陈智聪，等.隧道贯通误差的控制与估计理论及其程序实现【J】.测绘信息与工程.2011，36（1）：42-44

[2]刘循．城市隧道工程测量技术研究【J】．科技资讯，2014，（24）：43-44.