顧宏 韓鵬程 李熙乾

確保超長隧洞高精度貫通所采取的措施和方法

顧宏 韓鵬程 李熙乾

隧洞導線測量和普通地面導線測量的區(qū)別在于，隧洞導線測量不能和普通地面導線測量一樣對導線點一次性先進行符合測量。隧洞測量由于是地下工程，只能邊掘進邊布點，以支導線的形式進行測量，沒有檢核條件。隨著隧洞的延伸，導線誤差將越來越大，為了保證隧洞的正確貫通，需要采取不同于地面測量的特殊方法，由高精度的施工測量來保證，否則超長隧洞高精度貫通將無從談起。

隧洞測量 精確貫通 超長隧洞

1 工程概況

東北某工程主洞全長約100 km，由于整條隧洞從進口到出口都在地下，中間無連接出口，為超長隧洞。為確保施工方便和保證控制測量與施工測量精度，在主洞沿線共布設14條施工支洞，滿足設計對主、支洞結構尺寸的要求。即便如此，一部分隧洞兩支洞間貫通距離仍然太長，最長兩支洞間隧洞貫通距離加上支洞有約16 km之多。為增加隧洞正確貫通的可靠性，設計與測量監(jiān)理對隧洞測量工作制定了詳細的細則。

2 施工復測與控制測量

2.1 施工復測的程序

（1）施工單位應對所交的控制點進行復測，復測應包括下列內容：①GPS點的基線邊長度；②導線點的轉角、導線點間的距離；③水準點間的高差；④復測應與相鄰標段進行貫通測量，確保標段施工交界處正確銜接。

（2）復測結果與設計單位的勘測成果不符時，必須再次復測進行確認。當確認設計單位勘測資料有誤或精度不符合成果要求時，應積極與設計單位協(xié)商對勘測成果進行改正。

（3）控制點復測完成后，應編制詳細的復測成果書并形成交樁文件，復測成果應報送監(jiān)理人和設計單位，復測成果滿足要求并經監(jiān)理人批復后方可進行后續(xù)的測量工作。

（4）施工單位應將進洞及洞內的基本導線點布設成多環(huán)狀導線網向前延伸，但每環(huán)的邊數不得超過5條。要盡量布設成距離近似相等的長邊導線網。在不得已發(fā)生短邊時，相鄰的長、短邊比值不得大于3∶1。一般情況下，邊長不應短于500 m，任何情況下，平均邊長都不得短于450 m，且在有條件的情況下應當盡量拉長距離，以減小轉折角觀測誤差對貫通精度的影響。

（5）隧洞長度大于1 000 m時，應根據隧洞橫向貫通精度的要求進行平面控制測量設計；隧洞相鄰兩開挖口間的高程路線長度大于5 000 m時，應根據隧洞高程貫通精度的要求進行隧洞高程控制測量設計。

2.2 洞內平面控制測量

洞內平面控制測量以不低于三等的光電測距導線網的方式進行。

基本導線點的點位應設置為強制對中的觀測墩。

平面觀測采用設備的精度指標要求為：測角部分的標稱精度不大于2 s，測距部分的標稱精度a≤5 mm，b≤2 mm/km。

導線測量主要技術要求：測角中誤差不大于1.3 s，測距中誤差不大于±5.0 mm。

進洞及洞內基本平面控制點應當定期進行復測。復測周期應根據工程進展情況按照監(jiān)理人的要求進行。

2.3 洞內高程控制測量

洞內高程控制測量必須采用三等（或以上）幾何水準方式進行，不得采用光電測距三角高程的方式代替。高程控制測量采用水準儀的標稱精度要求如下：（1）高差觀測偶然中誤差不大于±3 mm/km。

（2）施測過程中，應當按照相關規(guī)范要求定期對投入使用的水準儀進行i角檢驗，并將檢驗觀測記錄及檢驗結果報送監(jiān)理人。

（3）進洞及洞內水準測量應當采用左右路線分別觀測并經常聯(lián)測的方式進行，以加強校核。經監(jiān)理人同意，也可采用其他能夠有效防止粗差出現(xiàn)的方式進行。

（4）承包人應每隔500 m左右設置一基本水準點?；舅疁庶c也可與基本導線點同點設置，但應滿足水準標志的設置要求。

（5）洞內高程控制點應當定期進行復測。復測周期應根據工程進展情況按照監(jiān)理人的要求進行。

2.4 依據規(guī)范

承包人應當依據GB 50026—2007《工程測量規(guī)范》SL 52—1993《水利水電工程施工測量規(guī)范》、DL/5173—2003《水電水利工程施工測量規(guī)范》及SL 378—2007《水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范》中關于三等光電測距導線觀測、三角觀測及水準觀測的要求，結合本工程對平面控制測量、高程控制測量和隧洞貫通的精度要求。對平面控制測量、高程控制測量的觀測實施與數據處理及施工誤差控制制定具體的實施計劃書，報送監(jiān)理人審核。

3 貫通誤差估算

超長隧洞在掘進前要進行貫通誤差估算，根據隧洞長度和貫通測量容許極限誤差值選擇相應的儀器標稱精度、水準測量等級和平均邊長。按規(guī)范嚴格施測，才能夠在規(guī)定限差要求下正確貫通。如東北某工程某標段主洞為TBM掘進施工，貫通點在施工終點樁號處。7#、9#、10#、11#支洞及其主洞雙向掘進施工，導線長度均大于5 km，9#支洞長度加上主洞到7#洞服務區(qū)長度，約為11 km，7#支洞加上主洞到6#洞服務區(qū)長度，約為8.5 km，洞外控制點布置相差不大。按水工隧洞開挖極限貫通誤差要求，對9#支洞與主洞方向貫通誤差做出估算。其余支洞、主洞貫通中誤差均小于此分析中誤差。貫通中誤差要求見表1，水準測量的精度見表2。

表1 貫通測量容許極限誤差值

表2 水準測量的精度

3.1 估算依據

3.1.1 所用規(guī)范

所用規(guī)范有DL/T 5173—2003《水電水利工程施工測量規(guī)范》；GB/T 12898—2009《國家三、四等水準測量規(guī)范》。

3.1.2 擬使用儀器的精度

3.1.3 誤差選擇

貫通中誤差的控制指標，見表1。

7#支洞及其主洞適用5～10 km的貫通誤差的要求。

9#支洞及其主洞適用10～13 km的貫通誤差的要求。

3.2 估算網形的選擇

由于隧洞具有長且寬度窄的特點，本估算擬采用支導線形式向前傳遞。水平角觀測時采用強制對中；采用工程測量中高精度測角方法，即對單邊進行盤左、盤右測回法觀測墩測量，一條邊測完，再對另一條邊進行同樣的測回方法觀測，即不因為兩條導線邊不相等而反復調焦，以減小調焦對測角的影響。

3.3 估算公式

由于影響隧洞的貫通，主要是橫向貫通誤差及豎向貫通誤差，所以本次估算只對橫向及豎向貫通誤差進行估算。由于洞內基本導線，在主洞未貫通時，都是閉合導線，無法形成符合導線。為了強化點位誤差對隧洞貫通的影響，簡化計算，把支導線端點的點位誤差看作橫向貫通中誤差。

3.3.1 橫向貫通誤差估算公式

式中mb——橫向貫通中誤差，mm；

ms——測距中誤差，mm；

n——導線邊數；

mβ——測角中誤差，（″）；

ρ——206 265″；

L——基本導線總長，mm。

3.3.2 豎向貫通誤差估算公式

式中mh——豎向貫通中誤差，mm；

MΔ——每千米高程測量高差中數的偶然中誤差，mm；

L——水準路線長度，km。

3.4 估算過程

3.4.1 橫向貫通誤差估算

根據公式：

通過上述估算，標稱精度2″2 mm+2 ppm全站儀無法滿足洞內控制要求，必須采用標稱精度1″1 mm+1.5 ppm型全站儀進行控制作業(yè)，總長度8.5 km長平均邊長不小于224 m能夠滿足橫向貫通誤差為150 mm的要求，總長度11 km長平均邊長不小于225 m能夠滿足橫向貫通誤差為220 mm的要求，但在實際工作中洞內通視條件比較好的情況下，采用400 m的邊長進行估算。

根據公式(邊長400 m，9#洞共28條邊，7#洞22條邊)：

3.4.2 豎向貫通誤差估算

根據公式：

5 結語

通過以上估算，測角1.0″，按照標稱精度1 mm+1.5 ppm全站儀估算，導線邊長采用400 m，理論貫通誤差為167 mm，所用儀器及洞內控制網布設（三等導線）能夠滿足貫通要求。高程采用三等水準測量，同時按技術要求和規(guī)范嚴格施測，能夠在規(guī)定限差要求下正確貫通。

顧宏男 工 程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

韓鵬程 男 助理工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

李熙乾 男 助理工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

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2015-05-28）