胡飛

摘要：隧道貫通誤差一直是現(xiàn)今各個隧道工程施工單位關(guān)注的問題，能否順利貫通及貫通的精度直接影響整個工程質(zhì)量。先闡述隧道平面控制測量中各個影響因素，再以算例對橫向貫通誤差進行了計算，分析了影響橫向貫通精度的主要因素。

關(guān)鍵詞：高鐵；隧道測量；控制測量；橫向貫通誤差

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）08019702

0引言

為什么隧道測量和橋梁、涵洞、路基這些工程測量不一樣？究其原因有兩個：（1）洞外控制導(dǎo)線需要跨越隧道長度，最終只有洞口的幾個控制點起洞外控制作用。（2）隧道施工作業(yè)面沿路線方向前進，而洞內(nèi)導(dǎo)線受隧道形狀和空間的限制，只能布設(shè)成狹長導(dǎo)線。這樣就使隧道貫通時產(chǎn)生貫通誤差。

隧道控制測量的目的就是在于保證兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計要求正確貫通，即橫向和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內(nèi)。本文將著重闡述橫向貫通誤差。

1橫向貫通誤差

隧道施工測量中為了更好的計算貫通誤差一般采用隧道自己的坐標系。隧道坐標系中，以隧道中線方向為X軸正方向，貫通面垂直于X軸的投影方向為Y軸。橫向貫通誤差，實際就是貫通面處的Y坐標偏差。

當(dāng)隧道長度大于1500m時，應(yīng)根據(jù)橫向貫通誤差進行平面控制網(wǎng)設(shè)計，估算洞外控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差影響值，并進行洞內(nèi)測量設(shè)計。

2.相向開挖長度大于20km的隧道應(yīng)作特殊設(shè)計。

2洞外控制測量

由于GPS的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的隧道洞外控制測量逐漸用GPS控制測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線控制測量.普通導(dǎo)線控制測量的橫向貫通中誤差分析同洞內(nèi)導(dǎo)線相同，而GPS控制測量誤差引起的隧道橫向貫通中誤差可按下式估算：

M2=m2J+m2C+LJcosθ×mαJ1ρ2+LCcosφ×mαC1ρ2（1）

式中，mJ、mC—進、出口GPS控制點的Y坐標誤差；

LJ、LC—進、出口GPS控制點至貫通點的長度；

mαJ、mαC —進、出口GPS聯(lián)系邊的方位中誤差；

θ、φ —進、出口控制點至貫通點連線與貫通點線路切線的夾角。

3洞內(nèi)控制測量

為了進行檢核，洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成狹長的多環(huán)導(dǎo)線。一般計算中，取導(dǎo)線網(wǎng)中的一條測邊組成的單導(dǎo)線來估算值。

3.1洞內(nèi)橫向貫通中誤差

受角度測量誤差和測距測量誤差的共同影響，導(dǎo)線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為：

M=±m(xù)2yβ+m2yl（2）

式中，myβ—測角誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）；

myl—測邊誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）。

3.2測角誤差的影響

設(shè)Rx為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點至貫通面的垂直距離（m），則導(dǎo)線的測角中誤差mβ（″）對橫向中誤差的影響為：

myβ=mβ1ρ∑R2x（3）

圖1測角誤差對貫通面的影響3.3測距誤差的影響

設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列側(cè)邊上的各邊對貫通面上的投影長度為dy（m），導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l，則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為：

myl=ml1l∑d2y（4）

圖2測距誤差對貫通面的影響4算例

某高鐵隧道為直線隧道，設(shè)計長度為L=3000m，相向開挖，洞外平面控制測量設(shè)計為GPS平面控制測量。試設(shè)計測量方案并判斷該設(shè)計方案能否滿足貫通的精度要求。

4.1隧道洞外平面控制橫向貫通誤差

本例是高鐵隧道，高鐵中施工加密網(wǎng)的控制采用四等。固定誤差a≤5（mm），比例誤差系數(shù)b≤2（mm/km），基線方位角中誤差2（″），約束點間的邊長相對中誤差1/100000，約束平差后最弱邊邊長相對中誤差1/70000。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。

根據(jù)公式（1），逐項分析。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。鑒于山嶺隧道測量的復(fù)雜性等其他因素，本例mJ=mC=15mm；考慮到洞外控制點位布設(shè)里洞口有一定距離，假設(shè)GPS控制點里洞口500m，本例LJ=LC=2000m（貫通面取隧道中心）；當(dāng)θ=φ=45°時，cosθ=cosφ=0.707最大，本例取其最大值；由規(guī)范可知mαJ=mαC=2″。

解得洞外貫通中誤差M=21.2mm。

4.2隧道洞內(nèi)平面控制橫向貫通誤差

根據(jù)規(guī)范要求，本算例洞內(nèi)控制采用導(dǎo)線三等，適用長度3-6km，測角中誤差1.8″，邊長相對中誤差1/50000。洞內(nèi)設(shè)計采用交叉雙導(dǎo)線法，根據(jù)隧道斷面尺寸，將導(dǎo)線點間距離設(shè)置為縱向200m橫向6m，具體布置如圖：

組成的導(dǎo)線估算影響值，本例考慮影響值最大時的貫通誤差，取JY1-JZ2-JY3-JZ4-JY5-JZ6-JY7-JZ8-CY8-CZ7-CY6-CZ5-CY4-CZ3-CY2-CZ1作為計算導(dǎo)線。

根據(jù)公式（3），逐項分析。由規(guī)范可知mβ=1.8″；由圖可知RXJY1=1500，RXJZ2=1300，RXJY3=1100，……，RXJZ8=100，RXCY8=100，RXCZ7=300，RXCY6=500，……，RXCZ2=1300，RXCY1=1500。

解得myβ=32.2mm

根據(jù)公式（4），逐項分析。由規(guī)范可知，導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l=1/50000；由圖可知，RYJY1=RYJZ2=……RYCY1=6m。

解得myl=0.5mm。

根據(jù)公式（2），解得洞內(nèi)貫通中誤差M=32.2mm。

4.3洞內(nèi)外綜合貫通中誤差

根據(jù)誤差傳播定律M2綜和=M2洞外+M2洞內(nèi)

可得M綜和=38.6mm

4.4結(jié)果

本隧道L=3km，采用表1《隧道貫通誤差規(guī)定》中L<4km的規(guī)范要求。

M洞外=21.2mm<30mm（規(guī)范要求）

M洞內(nèi)=32.2mm<40mm（規(guī)范要求）

M綜和=38.6mm<50mm（規(guī)范要求）

設(shè)計測量方案滿足貫通精度要求。

5結(jié)束語

（1）只要嚴格按照規(guī)范要求布設(shè)控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)，設(shè)計橫向貫通誤差是滿足規(guī)范要求的。

（2）其中洞外控制點的Y坐標誤差和洞內(nèi)角度測量的精度對橫向貫通誤差的影響較大，現(xiàn)場控制測量中應(yīng)注意。

（3）當(dāng)洞內(nèi)導(dǎo)線平差后超出限差時，應(yīng)及時分析原因，進行復(fù)測，直至滿足規(guī)范要求。

參考文獻

[1]高速鐵路工程測量規(guī)范（TB 10601-2009）[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2]張項鐸，張正祿.隧道工程測量（工程測量經(jīng)驗叢書）[M].北京：測繪出版社，1998.

摘要：隧道貫通誤差一直是現(xiàn)今各個隧道工程施工單位關(guān)注的問題，能否順利貫通及貫通的精度直接影響整個工程質(zhì)量。先闡述隧道平面控制測量中各個影響因素，再以算例對橫向貫通誤差進行了計算，分析了影響橫向貫通精度的主要因素。

關(guān)鍵詞：高鐵；隧道測量；控制測量；橫向貫通誤差

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）08019702

0引言

為什么隧道測量和橋梁、涵洞、路基這些工程測量不一樣？究其原因有兩個：（1）洞外控制導(dǎo)線需要跨越隧道長度，最終只有洞口的幾個控制點起洞外控制作用。（2）隧道施工作業(yè)面沿路線方向前進，而洞內(nèi)導(dǎo)線受隧道形狀和空間的限制，只能布設(shè)成狹長導(dǎo)線。這樣就使隧道貫通時產(chǎn)生貫通誤差。

隧道控制測量的目的就是在于保證兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計要求正確貫通，即橫向和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內(nèi)。本文將著重闡述橫向貫通誤差。

1橫向貫通誤差

隧道施工測量中為了更好的計算貫通誤差一般采用隧道自己的坐標系。隧道坐標系中，以隧道中線方向為X軸正方向，貫通面垂直于X軸的投影方向為Y軸。橫向貫通誤差，實際就是貫通面處的Y坐標偏差。

當(dāng)隧道長度大于1500m時，應(yīng)根據(jù)橫向貫通誤差進行平面控制網(wǎng)設(shè)計，估算洞外控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差影響值，并進行洞內(nèi)測量設(shè)計。

2.相向開挖長度大于20km的隧道應(yīng)作特殊設(shè)計。

2洞外控制測量

由于GPS的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的隧道洞外控制測量逐漸用GPS控制測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線控制測量.普通導(dǎo)線控制測量的橫向貫通中誤差分析同洞內(nèi)導(dǎo)線相同，而GPS控制測量誤差引起的隧道橫向貫通中誤差可按下式估算：

M2=m2J+m2C+LJcosθ×mαJ1ρ2+LCcosφ×mαC1ρ2（1）

式中，mJ、mC—進、出口GPS控制點的Y坐標誤差；

LJ、LC—進、出口GPS控制點至貫通點的長度；

mαJ、mαC —進、出口GPS聯(lián)系邊的方位中誤差；

θ、φ —進、出口控制點至貫通點連線與貫通點線路切線的夾角。

3洞內(nèi)控制測量

為了進行檢核，洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成狹長的多環(huán)導(dǎo)線。一般計算中，取導(dǎo)線網(wǎng)中的一條測邊組成的單導(dǎo)線來估算值。

3.1洞內(nèi)橫向貫通中誤差

受角度測量誤差和測距測量誤差的共同影響，導(dǎo)線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為：

M=±m(xù)2yβ+m2yl（2）

式中，myβ—測角誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）；

myl—測邊誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）。

3.2測角誤差的影響

設(shè)Rx為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點至貫通面的垂直距離（m），則導(dǎo)線的測角中誤差mβ（″）對橫向中誤差的影響為：

myβ=mβ1ρ∑R2x（3）

圖1測角誤差對貫通面的影響3.3測距誤差的影響

設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列側(cè)邊上的各邊對貫通面上的投影長度為dy（m），導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l，則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為：

myl=ml1l∑d2y（4）

圖2測距誤差對貫通面的影響4算例

某高鐵隧道為直線隧道，設(shè)計長度為L=3000m，相向開挖，洞外平面控制測量設(shè)計為GPS平面控制測量。試設(shè)計測量方案并判斷該設(shè)計方案能否滿足貫通的精度要求。

4.1隧道洞外平面控制橫向貫通誤差

本例是高鐵隧道，高鐵中施工加密網(wǎng)的控制采用四等。固定誤差a≤5（mm），比例誤差系數(shù)b≤2（mm/km），基線方位角中誤差2（″），約束點間的邊長相對中誤差1/100000，約束平差后最弱邊邊長相對中誤差1/70000。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。

根據(jù)公式（1），逐項分析。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。鑒于山嶺隧道測量的復(fù)雜性等其他因素，本例mJ=mC=15mm；考慮到洞外控制點位布設(shè)里洞口有一定距離，假設(shè)GPS控制點里洞口500m，本例LJ=LC=2000m（貫通面取隧道中心）；當(dāng)θ=φ=45°時，cosθ=cosφ=0.707最大，本例取其最大值；由規(guī)范可知mαJ=mαC=2″。

解得洞外貫通中誤差M=21.2mm。

4.2隧道洞內(nèi)平面控制橫向貫通誤差

根據(jù)規(guī)范要求，本算例洞內(nèi)控制采用導(dǎo)線三等，適用長度3-6km，測角中誤差1.8″，邊長相對中誤差1/50000。洞內(nèi)設(shè)計采用交叉雙導(dǎo)線法，根據(jù)隧道斷面尺寸，將導(dǎo)線點間距離設(shè)置為縱向200m橫向6m，具體布置如圖：

組成的導(dǎo)線估算影響值，本例考慮影響值最大時的貫通誤差，取JY1-JZ2-JY3-JZ4-JY5-JZ6-JY7-JZ8-CY8-CZ7-CY6-CZ5-CY4-CZ3-CY2-CZ1作為計算導(dǎo)線。

根據(jù)公式（3），逐項分析。由規(guī)范可知mβ=1.8″；由圖可知RXJY1=1500，RXJZ2=1300，RXJY3=1100，……，RXJZ8=100，RXCY8=100，RXCZ7=300，RXCY6=500，……，RXCZ2=1300，RXCY1=1500。

解得myβ=32.2mm

根據(jù)公式（4），逐項分析。由規(guī)范可知，導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l=1/50000；由圖可知，RYJY1=RYJZ2=……RYCY1=6m。

解得myl=0.5mm。

根據(jù)公式（2），解得洞內(nèi)貫通中誤差M=32.2mm。

4.3洞內(nèi)外綜合貫通中誤差

根據(jù)誤差傳播定律M2綜和=M2洞外+M2洞內(nèi)

可得M綜和=38.6mm

4.4結(jié)果

本隧道L=3km，采用表1《隧道貫通誤差規(guī)定》中L<4km的規(guī)范要求。

M洞外=21.2mm<30mm（規(guī)范要求）

M洞內(nèi)=32.2mm<40mm（規(guī)范要求）

M綜和=38.6mm<50mm（規(guī)范要求）

設(shè)計測量方案滿足貫通精度要求。

5結(jié)束語

（1）只要嚴格按照規(guī)范要求布設(shè)控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)，設(shè)計橫向貫通誤差是滿足規(guī)范要求的。

（2）其中洞外控制點的Y坐標誤差和洞內(nèi)角度測量的精度對橫向貫通誤差的影響較大，現(xiàn)場控制測量中應(yīng)注意。

（3）當(dāng)洞內(nèi)導(dǎo)線平差后超出限差時，應(yīng)及時分析原因，進行復(fù)測，直至滿足規(guī)范要求。

參考文獻

[1]高速鐵路工程測量規(guī)范（TB 10601-2009）[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2]張項鐸，張正祿.隧道工程測量（工程測量經(jīng)驗叢書）[M].北京：測繪出版社，1998.

摘要：隧道貫通誤差一直是現(xiàn)今各個隧道工程施工單位關(guān)注的問題，能否順利貫通及貫通的精度直接影響整個工程質(zhì)量。先闡述隧道平面控制測量中各個影響因素，再以算例對橫向貫通誤差進行了計算，分析了影響橫向貫通精度的主要因素。

關(guān)鍵詞：高鐵；隧道測量；控制測量；橫向貫通誤差

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2014）08019702

0引言

為什么隧道測量和橋梁、涵洞、路基這些工程測量不一樣？究其原因有兩個：（1）洞外控制導(dǎo)線需要跨越隧道長度，最終只有洞口的幾個控制點起洞外控制作用。（2）隧道施工作業(yè)面沿路線方向前進，而洞內(nèi)導(dǎo)線受隧道形狀和空間的限制，只能布設(shè)成狹長導(dǎo)線。這樣就使隧道貫通時產(chǎn)生貫通誤差。

隧道控制測量的目的就是在于保證兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計要求正確貫通，即橫向和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內(nèi)。本文將著重闡述橫向貫通誤差。

1橫向貫通誤差

隧道施工測量中為了更好的計算貫通誤差一般采用隧道自己的坐標系。隧道坐標系中，以隧道中線方向為X軸正方向，貫通面垂直于X軸的投影方向為Y軸。橫向貫通誤差，實際就是貫通面處的Y坐標偏差。

當(dāng)隧道長度大于1500m時，應(yīng)根據(jù)橫向貫通誤差進行平面控制網(wǎng)設(shè)計，估算洞外控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差影響值，并進行洞內(nèi)測量設(shè)計。

2.相向開挖長度大于20km的隧道應(yīng)作特殊設(shè)計。

2洞外控制測量

由于GPS的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的隧道洞外控制測量逐漸用GPS控制測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線控制測量.普通導(dǎo)線控制測量的橫向貫通中誤差分析同洞內(nèi)導(dǎo)線相同，而GPS控制測量誤差引起的隧道橫向貫通中誤差可按下式估算：

M2=m2J+m2C+LJcosθ×mαJ1ρ2+LCcosφ×mαC1ρ2（1）

式中，mJ、mC—進、出口GPS控制點的Y坐標誤差；

LJ、LC—進、出口GPS控制點至貫通點的長度；

mαJ、mαC —進、出口GPS聯(lián)系邊的方位中誤差；

θ、φ —進、出口控制點至貫通點連線與貫通點線路切線的夾角。

3洞內(nèi)控制測量

為了進行檢核，洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)成狹長的多環(huán)導(dǎo)線。一般計算中，取導(dǎo)線網(wǎng)中的一條測邊組成的單導(dǎo)線來估算值。

3.1洞內(nèi)橫向貫通中誤差

受角度測量誤差和測距測量誤差的共同影響，導(dǎo)線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為：

M=±m(xù)2yβ+m2yl（2）

式中，myβ—測角誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）；

myl—測邊誤差影響在貫通面上產(chǎn)生的橫向中誤差（mm）。

3.2測角誤差的影響

設(shè)Rx為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點至貫通面的垂直距離（m），則導(dǎo)線的測角中誤差mβ（″）對橫向中誤差的影響為：

myβ=mβ1ρ∑R2x（3）

圖1測角誤差對貫通面的影響3.3測距誤差的影響

設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列側(cè)邊上的各邊對貫通面上的投影長度為dy（m），導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l，則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為：

myl=ml1l∑d2y（4）

圖2測距誤差對貫通面的影響4算例

某高鐵隧道為直線隧道，設(shè)計長度為L=3000m，相向開挖，洞外平面控制測量設(shè)計為GPS平面控制測量。試設(shè)計測量方案并判斷該設(shè)計方案能否滿足貫通的精度要求。

4.1隧道洞外平面控制橫向貫通誤差

本例是高鐵隧道，高鐵中施工加密網(wǎng)的控制采用四等。固定誤差a≤5（mm），比例誤差系數(shù)b≤2（mm/km），基線方位角中誤差2（″），約束點間的邊長相對中誤差1/100000，約束平差后最弱邊邊長相對中誤差1/70000。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。

根據(jù)公式（1），逐項分析。GPS控制測量中CPI的相鄰點間的相對點位誤差為10mm。鑒于山嶺隧道測量的復(fù)雜性等其他因素，本例mJ=mC=15mm；考慮到洞外控制點位布設(shè)里洞口有一定距離，假設(shè)GPS控制點里洞口500m，本例LJ=LC=2000m（貫通面取隧道中心）；當(dāng)θ=φ=45°時，cosθ=cosφ=0.707最大，本例取其最大值；由規(guī)范可知mαJ=mαC=2″。

解得洞外貫通中誤差M=21.2mm。

4.2隧道洞內(nèi)平面控制橫向貫通誤差

根據(jù)規(guī)范要求，本算例洞內(nèi)控制采用導(dǎo)線三等，適用長度3-6km，測角中誤差1.8″，邊長相對中誤差1/50000。洞內(nèi)設(shè)計采用交叉雙導(dǎo)線法，根據(jù)隧道斷面尺寸，將導(dǎo)線點間距離設(shè)置為縱向200m橫向6m，具體布置如圖：

組成的導(dǎo)線估算影響值，本例考慮影響值最大時的貫通誤差，取JY1-JZ2-JY3-JZ4-JY5-JZ6-JY7-JZ8-CY8-CZ7-CY6-CZ5-CY4-CZ3-CY2-CZ1作為計算導(dǎo)線。

根據(jù)公式（3），逐項分析。由規(guī)范可知mβ=1.8″；由圖可知RXJY1=1500，RXJZ2=1300，RXJY3=1100，……，RXJZ8=100，RXCY8=100，RXCZ7=300，RXCY6=500，……，RXCZ2=1300，RXCY1=1500。

解得myβ=32.2mm

根據(jù)公式（4），逐項分析。由規(guī)范可知，導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l=1/50000；由圖可知，RYJY1=RYJZ2=……RYCY1=6m。

解得myl=0.5mm。

根據(jù)公式（2），解得洞內(nèi)貫通中誤差M=32.2mm。

4.3洞內(nèi)外綜合貫通中誤差

根據(jù)誤差傳播定律M2綜和=M2洞外+M2洞內(nèi)

可得M綜和=38.6mm

4.4結(jié)果

本隧道L=3km，采用表1《隧道貫通誤差規(guī)定》中L<4km的規(guī)范要求。

M洞外=21.2mm<30mm（規(guī)范要求）

M洞內(nèi)=32.2mm<40mm（規(guī)范要求）

M綜和=38.6mm<50mm（規(guī)范要求）

設(shè)計測量方案滿足貫通精度要求。

5結(jié)束語

（1）只要嚴格按照規(guī)范要求布設(shè)控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)，設(shè)計橫向貫通誤差是滿足規(guī)范要求的。

（2）其中洞外控制點的Y坐標誤差和洞內(nèi)角度測量的精度對橫向貫通誤差的影響較大，現(xiàn)場控制測量中應(yīng)注意。

（3）當(dāng)洞內(nèi)導(dǎo)線平差后超出限差時，應(yīng)及時分析原因，進行復(fù)測，直至滿足規(guī)范要求。

參考文獻

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