楊玉平 楊珂凡

（上饒市水利電力勘測設(shè)計院 江西上饒 334000）

1 設(shè)計的目的和意義

隧道控制測量的目的在于控制隧道的貫通誤差在允許的貫通誤差范圍內(nèi)，保證隧道相向開挖的工作面沿著隧道線路前進，在貫通面處將隧道貫通［1］；隧道貫通面結(jié)合處的偏差可以分解為空間的三個方向，即沿隧道中心線的長度偏差，為縱向貫通誤差；與隧道中心線垂直的方向出現(xiàn)的左右偏差，為橫向貫通誤差；高程貫通誤差就是掘進過程中出現(xiàn)的高程誤差?？v向貫通誤差只影響貫通長度，不影響隧道的質(zhì)量，只要在定測中線的誤差范圍內(nèi)，滿足隧道鋪軌要求即可［2］。高程誤差太大會改變設(shè)計隧道的坡度，而橫向誤差過大會改變隧道中線的幾何形狀，給工作帶來重大影響。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

隨著隧道貫通測量方法的多樣化，以及測量經(jīng)驗的積累，地下隧道貫通誤差愈加可靠［3］。隨著GPS空間定位技術(shù)、高精度陀螺經(jīng)緯儀的普及和自動跟蹤技術(shù)、全站儀空間交會解析技術(shù)等測繪科學新技術(shù)的大力發(fā)展與應(yīng)用，為隧道建設(shè)提供了安全與精度的保障［4-5］。

3 隧道貫通測量的主要工作

1）隧道洞外控制測量：首先在開挖口附近建立平面和高程控制網(wǎng)，然后設(shè)立高精度的平面及高程控制點作為放樣的精度依據(jù)［6］。

2）隧道進洞測量：即將洞外控制點的坐標方位及高程引測入隧道內(nèi)，保證洞內(nèi)外的坐標高程系統(tǒng)統(tǒng)一，具體步驟為首先通過控制測量測算出洞口控制點的坐標和高程，然后推算出洞內(nèi)待定點的設(shè)計坐標和高程，最后放樣出該點的點位坐標出來，這就是進洞測量。

3）隧道洞內(nèi)控制測量：即洞內(nèi)的平面控制測量和高程控制測量。

4）隧道施工中的位移觀測：主要是監(jiān)測洞內(nèi)點的位移變化，以防出現(xiàn)塌方事故。

4 隧道貫通誤差預(yù)計

隧道貫通精度的要求、隧道長度與形狀、開挖面的數(shù)量以及施工方法等都會影響貫通的準確性［7］。隧道貫通面結(jié)合處的偏差按空間三個方向可分為三種，高程貫通誤差就是掘進過程中出現(xiàn)的高程誤差，分別用m1、mq和mh表示。對于山嶺隧道來說，縱向貫通誤差只影響貫通長度，不影響隧道的質(zhì)量，只要在定測中線的誤差范圍內(nèi)，滿足隧道鋪軌要求即可［8］。一般取兩倍中誤差作為各項貫通誤差的限差。對于縱向誤差，通常都是按定測中線的精度要求給定。

式中。L為隧道兩開挖洞口間的距離。按《鐵路測量技術(shù)規(guī)則》根據(jù)兩開挖洞口間的長度確定橫向貫通誤差和高程貫通誤差的限差（見表 1）［9］。

表1 橫向與高程貫通誤差限差

4.1 實例分析

發(fā)鳩山隧道2#斜井與3#斜井施工的貫通面位于DK447+490，隧道3#斜井與4#斜井施工的貫通面位于DK450+800，隧道4#斜井與出口施工的貫通面位于DK453+200。按照《鐵路工程測量規(guī)范》TB10101-2009要求，隧道2#斜井與3#斜井以及隧道3#斜井與4#斜井的洞外、洞內(nèi)橫向綜合貫通中誤差均為65mm，其中洞外橫向貫通中誤差為40mm，洞內(nèi)橫向貫通中誤差為50mm；隧道4#斜井與出口的洞外、洞內(nèi)橫向綜合貫通中誤差均為50mm，其中洞外橫向貫通中誤差為30mm，洞內(nèi)橫向貫通中誤差為40mm。

由洞外GPS控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差采用武漢大學《COSAGPS后處理軟件》中的貫通誤差影響值計算功能進行計算。

隧道洞內(nèi)平面控制測量采用二等水準導(dǎo)線測量，二等導(dǎo)線測角中誤差mβ=±1.0″，邊長精度1/100000。由于隧道較長，為防止進行洞內(nèi)導(dǎo)線引測時出現(xiàn)粗差，減小隧道的貫通誤差，現(xiàn)設(shè)計洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)為雙導(dǎo)線，邊長約為300米，進行洞內(nèi)橫向貫通中誤差預(yù)計。

4.1.1 發(fā)鳩山隧道3#斜井與4#斜井貫通方案

1）洞外GPS控制測量對橫向貫通誤差的影響計算

采用武漢大學《COSAGPS后處理軟件》中的貫通誤差影響值計算功能進行隧道貫通誤差計算時發(fā)鳩山隧道3#斜井進洞點為NGPS9229，定向點為GPS9230；4#斜井進洞點為NGPS9233，定向點為GPS9235；貫通里程為D4K450+800，其坐標為X=3993741.420，Y=464303.013，切線方向為 77°34′15″。計算得隧道橫向貫通誤差m外=±1.73mm＜±40mm。

2）洞內(nèi)導(dǎo)線測量對橫向貫通誤差的影響計算

采用二等導(dǎo)線測量進行隧道洞內(nèi)的平面控制測量，導(dǎo)線測角中誤差 mβ=±1.0″，邊長精度按 1/100000考慮，進行洞內(nèi)橫向貫通中誤差預(yù)計。

表2 洞內(nèi)導(dǎo)線RX、DY的計算

洞內(nèi)導(dǎo)線測邊誤差對橫向貫通誤差的影響值為：

洞內(nèi)導(dǎo)線測角誤差對橫向貫通誤差的影響值為：

則由洞內(nèi)測角和測距誤差引起的橫向貫通中誤差：

5 總結(jié)與展望

隧道控制測量包括兩部分即地面部分和洞內(nèi)部分，每一部分都要分別進行平面控制測量和高程控制測量。地面平面控制測量常采用三角網(wǎng)和GPS控制網(wǎng)進行布設(shè)。地下平面控制測量主要采用鋼尺量邊導(dǎo)線和電磁波測距導(dǎo)線進行，另外還可對某些邊加測陀螺方位角。高程控制均用水準測量完成。

本設(shè)計采用導(dǎo)線測量法進行洞外平面控制測量，具體步驟為布設(shè)一條導(dǎo)線或大致平行的兩條導(dǎo)線連接兩隧道口，導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角用U2級經(jīng)緯儀觀測，距離用光電測距儀測定，相對誤差不超過1：10000。然后經(jīng)洞口兩點坐標的反算，即可得到兩點的距離和方位角，以此設(shè)計計算隧道挖掘的掘進方向。

高程控制測量主要是為了保證隧道各控制點的高程符合其引測進洞的精度標準，一般三、四等水準測量即可滿足。水準測量要盡量避免選擇地形起伏較大距離較遠的路線以達到高精度高效。

隧道貫通誤差的控制通常采用高精度的儀器，以使測角、量邊的誤差盡可能的小，讓橫向貫通誤差、縱向誤差、高程誤差達到設(shè)計的要求。隨著測繪科學的發(fā)展，各項測量技術(shù)與測繪儀器也在發(fā)生著翻天覆地的變化。相信在不久的將來，隧道貫通測量將越來越簡便、快捷、高效，而且精度也會有一個很大的提升。隨著測量技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，隧道貫通施工的各項規(guī)范也將逐步完善，未來我國的隧道和地下工程事業(yè)也將擁有無限美好的前景并且一定會取得更加輝煌的成就。