張 飛
中鐵隧道股份有限公司 河南 鄭州 450000
高速鐵路簡稱高鐵,是指基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)高、可供火車在軌道上安全高速行駛的鐵路,列車運(yùn)營速度在250km/h以上。為了保證高鐵的列車運(yùn)行速度,高速鐵路對建設(shè)的線性、地形要求都非常高,需要有一條超長、不間斷且平穩(wěn)的鐵路。為了突破各種地形建設(shè)鐵路,就要運(yùn)用隧道修建對長線進(jìn)行延伸和連接。因此,我國長大隧道在高鐵線路中占比量大,也非常常見。而長大隧道的施工由控制測量技術(shù)貫穿著始終,促使長大隧道科學(xué)地修建,對長大隧道的工程質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。
隧道工程測量(tunnel engineering survey)[1]是在隧道工程的規(guī)劃、勘測設(shè)計(jì)、施工建造和運(yùn)營管理的各個(gè)階段進(jìn)行的測量。目前我國高速鐵路隧道施工控制測量方式主要采用全球定位系統(tǒng)(GPS),對隧道的洞外各數(shù)據(jù)建設(shè)定位網(wǎng)絡(luò),對洞內(nèi)測量應(yīng)用交叉雙導(dǎo)線的方式進(jìn)行監(jiān)控,隨著科技的發(fā)展,洞內(nèi)測量逐漸采用自動化機(jī)械技術(shù),全導(dǎo)線也慢慢取代雙導(dǎo)線測量方法。隧道工程測量主要分為三個(gè)部分,其分別是:洞外控制測量、洞內(nèi)外聯(lián)系測量和洞內(nèi)控制測量。
1.控制測量的設(shè)計(jì)
(1)洞外控制測量設(shè)計(jì)。在隧道施工之前,施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對隧道的性質(zhì)和作用有嚴(yán)格的了解。對隧道選址的實(shí)地勘察就需要控制測量技術(shù)??刂茰y量技術(shù)首先需要有一個(gè)統(tǒng)籌完備的測量計(jì)劃,按照施工要求設(shè)計(jì)測量工作,根據(jù)實(shí)際施工選擇測量等級,嚴(yán)格按照等級要求使用符合精度的測量儀器,從而進(jìn)行有序地測量。值得注意的是,隧道測量所使用的儀器雖然有不同精度標(biāo)注,但為了精確測量數(shù)據(jù),使用精準(zhǔn)度越高的儀器越好。
長大隧道的長度跨度大,因而利用GPS控制網(wǎng)將其網(wǎng)點(diǎn)分段,能夠更加方便地測量,且利于把握測量的精度。因此,基于隧道的長度從而在隧道洞外設(shè)立四個(gè)平面控制點(diǎn),三個(gè)高程控制點(diǎn),進(jìn)洞聯(lián)系邊邊長最好要不小于五百米[2]。以上是一般情況,如若在特殊的情境下,每個(gè)洞口可設(shè)立三個(gè)平面控制點(diǎn),兩個(gè)高程控制點(diǎn),進(jìn)洞聯(lián)系邊邊長一般不超過三百米就足夠。
經(jīng)由GPS精準(zhǔn)測量之后需要運(yùn)用相關(guān)公式對其進(jìn)行估算,從而對洞外的情況做詳細(xì)的分析和判斷。
(2)洞內(nèi)控制測量設(shè)計(jì)。洞內(nèi)運(yùn)用導(dǎo)線進(jìn)行測量,所以在洞內(nèi)每隔350米左右設(shè)立導(dǎo)線點(diǎn)[2],平面控制點(diǎn)與高程控制點(diǎn)埋設(shè)在同一樁點(diǎn)。洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)前要按照公式估算洞內(nèi)寬度貫穿性是否滿足要求。
2.洞外控制測量。首先要對洞外的平面控制網(wǎng)進(jìn)行測試,對平面控制網(wǎng)的精確度進(jìn)行檢查,如果平面控制網(wǎng)精準(zhǔn),則可以在其基礎(chǔ)上進(jìn)行加密建設(shè),設(shè)立更加精準(zhǔn)的控制網(wǎng)絡(luò)體系;如果其不精準(zhǔn),則需要再建立過一個(gè)控制網(wǎng),進(jìn)而完善新的控制體系。
3.洞內(nèi)控制測量。由于洞內(nèi)控制導(dǎo)線目前還是以人工測量為主,因此人工失誤還有儀器上的精確度誤差會對洞內(nèi)測量產(chǎn)生不利影響,另外,洞內(nèi)變化的溫度、溫差、氣壓、氣流等客觀環(huán)境因素也會的測量結(jié)果有所影響。因此,在選用儀器上要盡量選擇精準(zhǔn)度高的儀器;測量的工作人員也應(yīng)該具備素質(zhì)高的測量技術(shù);在導(dǎo)線測量前要進(jìn)行儀器的矯正,從而減小誤差;注意溫度和氣壓的改變,對洞內(nèi)環(huán)境進(jìn)行定期的通風(fēng),避免氣壓差以及施工環(huán)境差導(dǎo)致測量施工不能有效展開。
通過連接洞外GPS控制網(wǎng)和洞內(nèi)導(dǎo)線測量,對洞內(nèi)外控制測量進(jìn)行連接,從而能夠高效地聯(lián)結(jié)洞外和洞內(nèi)的測量。洞內(nèi)外控制測量也是導(dǎo)線測量的一種,因此要采用雙厚視邊的進(jìn)洞方法,在夜晚或者無風(fēng)的陰天進(jìn)行測量。
4.隧道貫通誤差測量。隧道是由兩邊洞口進(jìn)行開挖工作的,因此兩邊的開挖工作集中到中間使隧道貫通之后,兩邊的測量因?yàn)榄h(huán)境等因素的不同可能會形成誤差,因此,貫通的隧道要再一次做統(tǒng)一的測量,驗(yàn)證誤差大小,從而把控好整個(gè)隧道的質(zhì)量。在隧道貫通測量設(shè)計(jì),主要采用全站儀和電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行貫通誤差的測量。
5.貫通誤差的調(diào)治。通過貫通誤差測量之后,確定實(shí)際的誤差情況,進(jìn)而在還未進(jìn)行襯砌的隧道段進(jìn)行調(diào)整,目標(biāo)是滿足軌道的整體線性和穩(wěn)定性。以50毫米為基準(zhǔn)[3],當(dāng)誤差小于50毫米時(shí)不需要多加調(diào)整;當(dāng)大于50毫米時(shí),要通過CP 控制網(wǎng)進(jìn)行航跡的調(diào)整。通過調(diào)治誤差從而使隧道的線路符合整體軌道的標(biāo)準(zhǔn)。
測量誤差因?yàn)槿藶樵蚧蛘呤┕きh(huán)境等原因在實(shí)際測量中無法完全地避免,施工團(tuán)隊(duì)雖然在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)上都利用各種技術(shù)將誤差控制在了很小的范圍內(nèi),卻無法保證客觀環(huán)境的多變因素對精準(zhǔn)度的影響。
因此,測量誤差無法完全消除,且是必然存在的,不以施工隊(duì)伍的施工措施為轉(zhuǎn)移的。目前,我國施工團(tuán)隊(duì)只能采用先進(jìn)的精準(zhǔn)儀器減少測量的誤差,為了避免人工誤差而逐漸普及自動化測量技術(shù),在測量是對環(huán)境的狀況多加監(jiān)控,在施工過程中對測量結(jié)果多加驗(yàn)證,從而在各個(gè)步驟中反反復(fù)復(fù)對測量進(jìn)行精確度地實(shí)驗(yàn),從而確保測量結(jié)果誤差最小化。
長大隧道施工測量貫徹著長大隧道施工的始終,作為衡量施工效果的重要指標(biāo),指導(dǎo)著長大隧道施工的方向,影響著整個(gè)長大隧道的安全質(zhì)量和實(shí)用性質(zhì)。因此,在長大隧道施工控制測量的環(huán)節(jié)中,需要施工建設(shè)方對其工作加以重視,通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和操作,對測量的每一步進(jìn)行嚴(yán)格的控制,確保隧道貫通誤差,從而保障高速鐵路隧道的工程質(zhì)量,為我國高鐵建設(shè)保證通行安全。