探讨隧道施工测量及特殊地质条件下施工对策

探讨隧道施工测量及特殊地质条件下施工对策

张长先

中铁广州工程局集团有限公司

摘要：隧道工程测量是地下工程测量的重要组成部分，它是在隧道工程的规划、勘测设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量，对地下工程的施工起着关键性作用。同时复杂的地质环境也将对隧道施工产生决定性的影响。

关键词：隧道；测量；特殊地质；对策

引 言

在开展隧道工程施工之前，应要求相关人员按照适当方法对隧道各个区域展开有效测量，了解各项参数信息，根据各项参数信息规划合理施工方案，避免隧道施工过程中出现基础结构坍塌和整体质量下降等问题。且对于隧道中特殊地质区域来说，必须针对特殊区域地质条件和基础信息确定标准化施工对策，确保有关部门可以按照各项对策开展隧道施工，确保该隧道整体施工效果和质量安全得到有效保障。

1. 隧道工程施工测量的特点和内容

1.1洞外总体控制

洞外总体控制网的设置主要是为引测进洞提供更多可靠依据。根据隧道建设规模的不同，洞外总体控制网的设置也存在一定差异。对于较为大型的隧道工程来说，在开挖作业前，需要设置独立性和精确性较高的隧道洞外控制网，以此来实现引测进洞；而对于小型隧道工程，则不需要设置独立的洞外施工控制网，只需通过复测及调整洞外线路中线控制桩的方式即可完成引测进洞。

1.2洞内分级控制

分级控制是根据测量条件的不同来实现不同功能或设备的控制工作。如洞内设置的控制点，一般用来控制正式中线点，而正式中线点又可以对临时中线点进行控制，临时中线点有对掘进方向有着一定的管控，通过这样逐级控制，来提升测量效果。同时，高程控制同平面控制雷同、临时水准点对开挖面具有理想的管控，且正式水准点可对洞内的衬砌情况及建筑物高程进行控制。

1.3开挖方法影响测量方式

开挖作业中经常使用的开挖方式主要有两种，一是先导坑后扩大成型法，二是全断面开挖法。前者在测量期间采用先粗后精的测量方法，以此来对隧道位置进行纠正；而采用全断面开挖法，测量工作要做到一次成型，测量方法的选用与先导坑后扩大成型法基本类似，需要注意的是，应用该种开挖方法，测量工作对于临时中线点和水准点的精度要求较高，且在正式中线点和水准点的测量时，要采用直接测量的方式。

1.4特殊环境对于空点布设有着特殊要求

隧道贯通作业中，洞内的平面测量主要以导线测量方式为主，这使得测量工作存在一定误差，且随着施工的深入，其误差将会逐渐增大。在隧道测量中，需要加强对洞外控制网布设合理性及内部测量准确性的管控，科学设置控制点位置。

2. 隧道施工测量方法

2.1隧道洞外控制测量

隧道分为直线隧道和曲线隧道两种，当曲线隧道长度在直线隧道长度一半左右，且开挖洞口高程在5000m以上时，需要开展相应的高程测量工作，以促进施工作业的顺利进行。

2.2洞外平面控制测量

（1）中线法。在采用中线法前需要先测设洞内线路中线点的平面位置，并在确保校验中线与相邻路线衔接合理性的基础上，开展引测进洞及中线测设。该方法通常被应用在不超过1000m和500m的直线和曲线隧道中。

（2）精密导线法。在应用该测量方法时，需要将导线架设在洞口两端位置。水平角测量工作中，通常会使用观测法来加强测量的准确性。在观测过程中，如果发现角度呈现两个不同的方向，则要采用奇偶数测会法的方式进行科学测量，以此来加强测量的准确性。而在导线业内计算过程中，一般则会使用严密平差法的方式来保证计算有效性。这时隧道的外导线需要设置成一个闭合环形式，并确保环内的导线数量在4 ～ 6条，这样才能够将隧道口两端的控制点有效纳入导线环内，以提升计算的准确性。

（3）三角网法。在洞外平面控制测量时，主要采用的是三角锁的形式。在直线隧道中，三角点的设置应沿着中线布设，在条件允许的情况下，可以在每个三角点上均设置相应的三角锁，减少横线贯通误差的产生；而曲线隧道中，需要沿着两侧洞口连线方向设置，避免贯通误差的形成。

2.3洞外高程控制测量

洞外高程测量工作主要是对洞口一侧到另一侧的距离实行测量。在闭合高程段的测量时，要求施工人员合理设置段高，调整路基段，使其形成一个较为统一的整体，与周边线路有效结合，以增大测量的精准度，为后续施工作业提供保障。水准测量法和光电测距三角高程测量法都是隧道工程中高程测量经常使用的方法，尤其对于四五等高程控制测量来说，其有着显著效果。

2.4进洞关系计算和进洞测量

进洞关系计算和测量工作的开展，一方面可以帮助施工人员对隧道中心线及洞外平面控制点的实际情况进行掌握和了解；另一方面也能够进一步明确引测进洞的相关数据信息，进而为后续施工作业的开展提供充足依据，加强施工方案制定的合理性，提高隧道工程施工质量。进洞关系计算和测量工作的开展可以对隧道工程中中心线与控制网之间的关系予以明确表述，便于施工人员后续作业的开展。在内部控制管理中，其也可以为管理人员提供充足的数据支持，保证开挖等作业进展的有效性。在进洞测设过程中，一般会采用极坐标法的形式，确保现场测设的准确性。该方法在使用过程中，会先将隧道的中线控制桩设置在洞外平面控制网中，之后再采用相应的测量方式，进行坐标的准确定位。通过点坐标及洞内中线点坐标，实行极坐标的反算，得出较为准确的放样数据，为测设提供帮助。

2.5隧道洞内控制测量

目前，隧道工程中洞内控制测量的开展只能采用支线测设的方式进行，这主要是因洞内控制点的设置是依附于洞外控制点完成设置的，随着洞内作业的不断加深，控制点位置也会产生位移，通过支线测设的方式可以保证测量数据的准确率，避免较大误差的产生。

2.6洞内平面控制测量

1. 导线设置过程中要对周边环境实行检查，减少不良因素对导线性能的影响。同时导线设置还能保证良好的视野，以免影响测量结果。

2. 控制点之间的视线距离要控制在0.5m以上。导线在架设过程中，应根据隧道的曲直情况合理控制边长情况，一般直线隧道中导线边长在200m左右，曲线隧道则为70m。

3. 导线埋设深度要控制在20cm左右，并在布设完成后，利用铁板进行覆盖，以保证导线质量，减少损毁情况的产生。同时还应做好相应的标记，便于后期维护工作的开展。

4. 对于导线角的测量可采用双照准法，且要对测量使用的仪器设备实行合理的调试，以免误差的生成。

5. 对洞外引向洞内的角进行测量时，应在晚间或者无阳光的条件下进行，避免折射对测量数据准确性的影响。

6. 对洞内导线测量数据予以反复对比和分析，并做好定期检查工 作 。

7. 在新测量点设置的过程中，需要检查原有的导线点，在确认原有导线点无问题的情况下，方能开始新点的测量。

2.7洞内高程控制测量

洞内高程控制测量就是对洞内所有高程控制点实行测量，以此为依据为洞内高程放样提供帮助。在洞内高程控制点的设置上，应将控制点之间的距离设定在200 ～ 500m。控制点的设置可以在导线上，也可以在底板等较为坚硬的结构上，这样能够减少测量中不良因素的影响。因高程控制测量等级的不同，其采用的测量方式也会随之改变，如三等高程测量可以采用水准测量方式，四等以上的高程测量则可以采用光电测距三角测量方式。另外，除了这些常规方法，还会采用倒尺法完成高程控制测量工作，减少施工对测量的干扰，保证测量精准度。

3. 隧道特殊地质条件下施工对策

3.1膨胀性地层

在隧道施工中，经常会遇到很多种特殊地质条件，膨胀性围岩就是一种较为特殊的地质环境。在膨胀性围岩底层的施工上，需要尽量采取一种短台阶法或者是中央导坑法，在使用这两种方法的过程中，需要注意保持开挖的量。并且在开挖的过程中还需要注意及时地对这种膨胀性围岩进行约束，并且通过钢拱架式隔栅进行支护。如果在施工过程中产生了比较大的膨胀压力，还需要在隧道施工底部来加设出锚杆，在隧道的顶部也可也加设出超前锚杆或者是小型导管。并且注意保持这两种材料设备的斜向加设，从而形成一种闭合环。具体加设上，斜向锚杆的范围、间距、杆长以及外斜的角度等都需要根据隧道施工设计过程中的具体规范来确定。而且在开挖的实施上还应该尽量避免围岩的扰动，防止一些围岩遭受水的侵湿，因此在具体的方法选择上可以利用一种无爆破掘进的方法进行施工，这样就能够对膨胀性围岩进行很好地应对施工。

3.2隧道穿越施工

在对隧道开展穿越施工时，不仅需要强化相关人员对各项基础信息掌握力度，还应按照各项基础信息规划合理施工方案，避免隧道穿越施工出现问题，确保该隧道穿越施工可以满足当地交通运输行业发展要求。隧道穿越施工方案比较多，主要包括人工分台阶开挖、定向钻穿越和盾构机掘进这三种，而且这三种施工方案作用效果和操作流程存在很大差异，这就应要求相关人员对这三种方案展开深入研究，之后在应用适当仪器设备的条件下对隧道开展穿越施工。同时控制特殊地质对隧道穿越施工产生影响，以此彰显隧道穿越施工优势和质量效果。

3.2采空区

任何隧道内部都存在一定范围采空区。因此应按照隧道整体结构和隧道工程具体施工要求对其中采空区开展相应施工，从而避免隧道在综合施工时受到采空区固有性能影响。而且在对隧道采空区开展相应施工之前，应按照各项要求对隧道采空区进行加固处理。避免隧道采空区施工时出现岩层塌落问题，继而提高隧道采空区施工质量和安全效果。而且在对采空区进行填充处理时，应保证浆砌片石和片石混凝土等材料质量效果和现实作用。保证隧道采空区充填效果，以此推进隧道整体施工的顺利开展。

3.3瓦斯地层

施工时如果遇到瓦斯地层，必然会增加隧道内部出现爆炸问题的概率，这对于施工人员自身安全和相关工程施工质量也有很大影响。基于此，必须要求有关部门结合隧道中瓦斯地层面积和周边地下水分布趋势开展相应施工，控制瓦斯地层对隧道施工效果和安全水平产生影响，将隧道施工过程中出现爆炸事故的概率降到最低。与此同时，还应要求有关部门利用钻孔排放模式强化隧道中瓦斯地层区域综合处理效果。保障隧道施工安全性，满足当地交通运输行业良性发展要求。

3.4湿陷性黄土

隧道工程局部的地段底层大多为容易破坏的湿陷性黄土，因此施工人员必须要注意到避免机械的碾压，避免破坏基底围岩结构，在隧道工程开挖时，应该预留50cm左右的拱底土。此外，在仰拱进行施工前必须要将预留层及时清除，避免破坏基地的围岩石结构。在进行施工时要配置吨位较小的自卸车辆出碴，并增设临时的仰拱。同时要根据实际情况来实施二次衬砌，在变形完成后实施，对基底进行换填压实的时候灰与土的配合比为3：7。

3.5浅埋

隧道位于浅埋段，并且地下水位较高的时候，一般情况下可能会存在大量的渗水。可以用超前的水平钻探进行超前探水，若是隧道发生涌水情况时可以采用“以堵为主限量排放”，并且结合“防、排、堵、截”进行综合治理，避免隧道突然发生突水突泥。浅埋地面的穴、沟都要进行回填处理，能有效的防止地面发生地下渗水。洞内渗漏水时，可以采用排隐归槽的方式，避免岩层受到干扰和破坏。施工人员在进行施工时，用水要根据实际情况管理，尽可能的使用不用水的机械设备，避免水量过多而恶化基底。

结束语

通过以上文章的论述，我们能够了解到隧道工程的特殊地质必须要进行隧道测量，进而提出有针对性的施工方案，保证隧道能够顺利施工。隧道工程在施工前必须要进行控制测量技术，并且根据实际情况找出对特殊地质条件下隧道的施工方法。

参考文献

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