隧道洞內(nèi)控制測量方案淺析

隧道洞內(nèi)控制測量方案淺析摘要：隧道的順利貫通，洞內(nèi)控制測量至關(guān)重要，本文作者結(jié)合工作經(jīng)驗，對隧道洞內(nèi)控制測量進行了論述，引發(fā)思考。

關(guān)鍵詞 ：隧道貫通洞內(nèi)控制測量測量方案

1概述

隧道貫通時，貫通誤差的影響值，由洞外和洞內(nèi)控制測量兩部分組成。由于洞外控制測量現(xiàn)如今多采用gps靜態(tài)觀測控制網(wǎng)，精度高，且觀測條件不利影響因素對測量精度的影響較小，易于控制，本文主要對洞內(nèi)控制測量方案進行論述、分析。本文以作者主持施測的G314國道奧依塔克鎮(zhèn)至布倫口段公格爾隧道工程為例進行論述、分析。

2測量方案的要求及精度

2.1洞內(nèi)導(dǎo)線測量。根據(jù)《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）規(guī)定，洞內(nèi)的平面控制網(wǎng)宜采用導(dǎo)線形式，并以洞口投點（插點）為起始點沿隧道中線或隧道兩側(cè)布設(shè)成直伸的長邊導(dǎo)線或狹長多環(huán)導(dǎo)線。導(dǎo)線的邊長宜近似相等，直線段不宜短于200m，曲線段不宜短于70m，導(dǎo)線邊距離洞內(nèi)設(shè)施不小于0.2m。當(dāng)雙線隧道或其他輔助坑道同時掘進時，應(yīng)分別布設(shè)導(dǎo)線，并通過橫洞連成閉合環(huán)。

本次論述、分析的實例公格爾隧道全長為2.3km，根據(jù)測量規(guī)范要求，本次洞內(nèi)導(dǎo)線測量的等級應(yīng)為四等。2.2洞內(nèi)水準(zhǔn)測量。根據(jù)《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）規(guī)定，洞內(nèi)的高程控制測量宜采用水準(zhǔn)測量方法。隧道兩端的洞口水準(zhǔn)點、相關(guān)洞口水準(zhǔn)點（含豎井和平洞口）和必要的洞外水準(zhǔn)點，應(yīng)組成閉合或往返水準(zhǔn)路線。洞內(nèi)水準(zhǔn)測量應(yīng)往返進行，且每隔200~500m應(yīng)設(shè)立一個水準(zhǔn)點。

本次論述、分析的實例公格爾隧道全長為2.3km，根據(jù)測量規(guī)范要求，本次洞內(nèi)高程控制測量的等級同樣分為四等。

3測量方案的設(shè)計對比及選定

3.1隧道洞內(nèi)平面控制網(wǎng)布設(shè)方案設(shè)計。由于隧道內(nèi)施工場地狹小，控制網(wǎng)布設(shè)難度較大，為了提高導(dǎo)線端點的精度，在不增加較多工作量的前提下，提出以下兩個方案。方案一：支導(dǎo)線法（單導(dǎo)線）。傳統(tǒng)的支導(dǎo)線布設(shè)方案（如下圖）簡單，觀測工作量少，布設(shè)靈活，但由于沒有多余觀測和其他約束條件，在實際工作中即使發(fā)生錯誤也無法檢查，同時隨著導(dǎo)線長度的增加，端頭點橫向誤差隨機迅速變大。

支導(dǎo)線法控制點布置對隧道貫通誤差預(yù)計的影響計算如下：結(jié)合洞內(nèi)施工條件，洞內(nèi)導(dǎo)線平均邊長200m，從洞口至貫通面設(shè)7個導(dǎo)線點，按四等導(dǎo)線測量技術(shù)要求，測角中誤差2.5義，導(dǎo)線全長相對閉合差1/35000。

①測角中誤差對貫通的影響：

②測邊中誤差對貫通的影響：因為支導(dǎo)線控制點基本在隧道中線附近布置，測邊中誤差對貫通誤差的影響極小，故將測邊中誤差對貫通的影響忽略不計。

所以公格爾隧道支導(dǎo)線法布置控制點洞內(nèi)測量對貫通誤差的影響為±45mm。

方案二：雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）。沿洞內(nèi)布置控制點形成閉合導(dǎo)線環(huán)，沿隧道中線布設(shè)主導(dǎo)線，在主導(dǎo)線旁靠隧道邊布設(shè)副導(dǎo)線，構(gòu)成主、副導(dǎo)線環(huán)，組成一個閉合導(dǎo)線環(huán)。觀測閉合環(huán)的所有內(nèi)角，進行角度檢核，測量各條導(dǎo)線的邊長，通過角度閉合差可以評定角度觀測的質(zhì)量和提高測角的精度，對提高導(dǎo)線端點的橫向點位精度非常有利（主副導(dǎo)線網(wǎng)布置見下圖）。

雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）控制點布置對隧道貫通的影響：

結(jié)合洞內(nèi)施工條件，洞內(nèi)導(dǎo)線平均邊長200m，從洞口至貫通面設(shè)7個導(dǎo)線點，按四等導(dǎo)線測量技術(shù)要求，測角中誤差2.5義，導(dǎo)線全長相對閉合差1/35000。

①測角中誤差對貫通的影響：

②測邊中誤差對貫通的影響：因為雙導(dǎo)線導(dǎo)線控制點基本在隧道中線附近布置，測邊中誤差對貫通誤差的影響極小，故將測邊中誤差對貫通的影響忽略不計。

所以公格爾隧道雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）布置控制點洞內(nèi)測量對貫通誤差的影響為±24mm。

根據(jù)以上綜合分析可得出以下結(jié)論：①導(dǎo)線橫向誤差隨導(dǎo)線延伸成遞增趨勢，導(dǎo)線越長增加速度越快，當(dāng)采用雙導(dǎo)線法方案時，橫向誤差精度明顯提高。在上述兩個方案中，支導(dǎo)線的精度最低，雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）精度較高。②在工作量方面，雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）較高，支導(dǎo)線法較低。結(jié)合以上兩方面，按《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）中規(guī)定，本隧道洞內(nèi)控制測量橫向貫通中誤差的限值為45mm，本隧道采用支導(dǎo)線法橫向貫通中誤差影響值已經(jīng)達到45mm，故本隧道不可采用支導(dǎo)線法布置洞內(nèi)控制點；本隧道采用雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）布置洞內(nèi)控制點，經(jīng)計算橫向貫通中誤差影響值為24mm，小于《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）中規(guī)定的45mm，故決定本隧道洞內(nèi)應(yīng)使用雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法）布置洞內(nèi)控制點。

3.2隧道洞內(nèi)高程控制網(wǎng)布設(shè)方案設(shè)計。為保證隧道豎向施工的精度，首先對隧道洞口附近至少2個已知高程點進行附合測量，合格后方可進行后續(xù)高程測量。高程控制網(wǎng)布設(shè)直接利用雙導(dǎo)線發(fā)布置的平面控制點，布置圖見前文雙導(dǎo)線法布置示意圖。

本隧道高程測量設(shè)計為四等水準(zhǔn)，每公里(km)高程測量高程中數(shù)中誤差m塄=±5mm。

則m塄h=±m(xù)塄姨L=±5×姨2.4=±7.7mm。

結(jié)合以上計算，按《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）中規(guī)定，本隧道洞內(nèi)控制測量高程貫通中誤差影響值的限值為25mm，本隧道采用四等水準(zhǔn)高程測量設(shè)計經(jīng)計算高程貫通中誤差影響值為7.7mm，小于《工程測量規(guī)范》（GB50026-2024）中規(guī)定的25mm，故決定本隧道洞內(nèi)高程測量采用四等水準(zhǔn)。

4技術(shù)總結(jié)及結(jié)束語

由于隧道洞內(nèi)施工條件的限制，隧道洞內(nèi)施工控制網(wǎng)在保證隧道順利貫通有著重要的地位和起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，而如何合理、嚴(yán)密的建立隧道洞內(nèi)施工控制網(wǎng)，便成了決定工程質(zhì)量和生產(chǎn)效益的必不可少的先決條件。因此，在國內(nèi)外各種長大隧道施工中，測繪工作人員之間也對如何能夠建立滿足更高精度要求的施工控制網(wǎng)進行了各種論證研究。本著為工程服務(wù)的原則，本文以作者主持施測的公格爾隧道控制測量方案的研究簡要歸納出以下提高隧道洞內(nèi)工程控制測量精度的現(xiàn)場施測方案、方法。

通過對兩種導(dǎo)線控制網(wǎng)方案的分析比較最終確定采用雙導(dǎo)線法（主副導(dǎo)線法），因為此種方法在保證精度的同時又能檢核測量成果。此種方法可以使長度在1000米以上隧道的控制測量取得良好效果，可長期運用到隧道控制測量中。不過隧道工程洞內(nèi)施工控制網(wǎng)的建立都大同小異，很難找到具有突破性質(zhì)的新方法，但并不是說所有施工控制網(wǎng)的精度都一樣，而相同的最佳布置形式在不同的情況下也不一定是最佳方案。因此，控制測量沒有定論，如何選擇更好的布置形式不單取決于外界等因素，也要依靠測量工作者長期的經(jīng)驗積累和大量的知識積累。

參考文獻：

[1]GB50