浅析隧道工程的控制测量及贯通测量技术

浅析隧道工程的控制测量及贯通测量技术

陈卫国

(陈卫国青田县测绘管理办公室323900)

摘要：随着城市的发展，隧道工程是道路交通、能源开采、水电开发建设中常见的一项工程，它的特点是能减少能源消耗，提高能源利用率。其测量工作包括：建立地面控制网、地面和地下的联系测量，地下的控制、竣工以及施工测量。本文主要讲述公路、水电开发建设隧道的控制测量及组织施工贯通的一些实践经验。

关键词：隧道工程；控制测量；贯通测量；施工组织

1隧道控制测量技术

1.1地面控制测量

1.1.1工程控制网的分类

（1）项目规划设阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网；

（2）工程建筑施工放样或变形观测而建立的控制网。

隧道外平面控制测量：传统的控制网的方法有中线法、三角测量法：导线测量法；边角同测法以及三边测量法。随着新科学，新技术的发展，以全站仪、GPS、测距仪等先进仪器的出现，大大地节省了控制的测量时间。洞外平面控制测量主要采用GPS卫星定位法和精密导线法，高程利用水准测量或三角高程。

1.1.2地面控制测量技术

综合以往的经验建议还是采用全站仪对隧道进行平面，高程的控制测量。做好洞外控制测量时应设置各开挖洞口的引测投点，各开挖洞口应该布设3个以上通视的方向点而且高差不能相差太大以减少垂线偏差的影响。对于方向点距离小于300米的情况应设强制对中装置以减少对中和照准误差。据此进行隧道内控制测量，各进出洞口投点尽量纳入控制网内。对于过长的隧道，为缩短工期，设计时采用支洞的方法，即在隧道中间设计一个或多个开挖口，然后由各个开挖口向进洞口和出洞口进行对向开挖时，也应将各支洞口纳入控制网中，如图1。

图1

当然各洞口投点和支洞口可以以放样的形式进行处理。控制要求精度高，精密要求

参照《规范》，桩点必须稳定，可靠，因为隧道在施工过程中很难在隧道内用其它方法去检验结果，而且测量结果是否正确并达到必要的精度，只有在隧道接近贯通时才知道。我市缙云县金温铁路的3000米隧道在贯通时就产生了偏差，横向误差相差50cm，贯通不成功，造成了物力财力上的浪费和返工。

1.2隧道内的控制测量

隧道内导线控制测量的作用是以必要的精度建立隧道的控制系统，依据该系统可以放样出隧道的中线及其衬砌的位置，从而指示隧道的掘进方向。隧道导线的起始点在隧道口，起算坐标由地面控制测量或联系测量测定。

1.2.1隧道内导线控制测量

隧道内导线控制测量是建立隧道内平面控制的最主要方法：导线可以布支导线的形式，对于大型隧道可以布成闭合导线。

由于隧道工程为地下工程，隧道内光线的强度影响了隧道内控制的布设。受隧道内光线的影响、爆破时产生的烟尘以及隧道内外温度差异的影响，隧道内导线的长度不宜过长，一般为100-300米，洞口投点应纳入控制网内，导线点应尽量沿隧道轴线布设。以莱卡TC702全站仪操作为例，在小洞经的隧道内实际的测距小于120米，隧道内照明设施，灯光的强度对全站仪的测距影响比较大，灯光越亮测距的长度增加；对于公路隧道，控制点的距离可以适当放长；对于曲线隧道的隧道内导线测量，受隧道设计半径的影响，要充分分析隧道内导线的距离过短对隧道贯通所产生的误差进行以及可能发生的后果进行评估，尽量将控制点布设在曲线的外侧。为了不影响进度,在以后的导线延伸时,以导线网最后一条已知边作为起算边,与新布设的导线点形成闭合环进行延伸。在每次导线延伸测量时,对起算的导线边进行检查，及时发现由于山体压力或隧道内施工、运输等的影响而产生的点位位移。

采用上面所述导线布设与测量方案,虽然可以节省时间,最大程度的减少对施工进度的影响,但是由于每次的导线延伸测的边长较短，增加了方位角传递误差，并造成误差累积,使前面导线点精度不足.所以,根据掘进进度,应进行一次从洞外GPS点开始的导线复测,进行整体严密平差，以控制导线方向。

1.2.2测量作业精度控制

为保证隧道的贯通精度，隧道内的控制测量作业前最好进行控制测量的设计及精度估算。为保证测量作业精度，建议采取以下措施：

（1）严格按设计的控制测量等级相关技术要求进行施测，施测中尽量采用三联脚架法，但要注意各基座与棱镜及仪器有无隙动、气泡有无偏离、对中偏离是否较大等等，如有上述情况则要对仪器进行检修校正，找出问题所在；

（2）隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点，指导开挖的临时点要控制在2~3个以内，且要进行经常性的检测其正确性，确保洞室开挖的正确；

（3）隧洞每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算；

（4）导线要尽可能布设成似等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的选长边；

（5）要严格进行边长的投影计算，正确计算各点平面坐标；

（6）三角高程测量时，要严格按操作程序进行，如垂直角的观测要同测距在同一次照准时完成，对于三角高程等级在三等或高于三等时则要采取一些提高精度的措施进行施测，如隔点设站法、提高对中精度等等；

2隧道的贯通

2.1中线的放样

2.1.1于洞经小于4米的隧道可采用线垂定线的方法

既在洞身轴线的上方钻入两距离小于10米的两个孔并镶入木桩，全站仪架设在中线导线点上调好轴线前进方向，旋转竖直转盘，指引十字丝在木桩上的位置，并在该位置上打入铁钉以利于挂线锤，利用两点的线锤根据直线定向的方法对每排工作面进行中线放样，可缩短放样的时间。每周应利用全站仪对垂线的校正，同时将线锤往挖情况；对于大洞经的隧道可将方向点埋于地下，利用小花杆进行直线定向。利用该方工作面延伸并检测隧道开法进行洞轴线的放样误差小于5CM，符合规范要求，如图2。

图2

2.1.2利用红外导向仪

洞身轴线的上方安装红外导向仪，并在导向仪前方利用全站仪布设两条位于轴线上的垂线（方法同上），利用导向仪的微调设施进行微调使得导向仪和两垂线在同一直线上。该方法最大的缺点受爆破产生的震动影响，每排炮之后都应对导向仪进行微调。

2.2断面的放样

小洞经的隧道可用简易的模具，大洞经的隧道应利用解析法放样:将设计开挖横断面水平投影至底面分割成几段，根据横断面设计模型s1和h1的关系将点上引h1的高度将开挖断面放到设计的地点，如图3所示。

图3

2.3斜井

如遇到隧道短，而自然落差大时，设计时可能会采用斜井。斜井是隧道施工难度最大的一种，受仰角的影响，一般常规仪器难以发挥作用，如新浦乡新厂电站的隧道，设计为1.60乘1.8米，下洞口坡度为11%，上洞口坡度为4%，中间有一段仰角55度，高差为60米的斜井，采用常规仪器难以施测，所以采用悬吊钢丝利用解三角法进行施工，开挖深度用钢尺丈量。当竖井挖掘到设计高度时必须进行井上和井下的联系测量，可采用平面坐标及方位角法。

3结束语

利用上述的方法本人完成了十几个隧道的测量和施工，质量都能达到要求。这仅仅是我平常工作中的一点点经验，若有不恰当，不妥的地方，敬请大家给予指点和改正。

参考文献：

[1]公路隧道施工，人民交通出版社，2002-5

[3]测量学教程，测绘出版社，2006

[4]工程测量学，武汉大学出版社，2010

[5]控制测量学，武汉大学出版社，2009