摘要：隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路工程項(xiàng)目越來越多，隨之而來的是日益凸顯的隧道質(zhì)量問題，特別是可能會引發(fā)安全事故的隧道測量誤差問題直接關(guān)系到高速公路工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量?；诟咚俟饭こ探ㄔO(shè)中的隧道控制測量原則，為確保隧道控制測量的準(zhǔn)確性探討了相應(yīng)的控制測量方法。

關(guān)鍵詞：高速公路;隧道;控制測量;測量方法

隧道建設(shè)是公路建設(shè)的非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，隧道為交通運(yùn)輸業(yè)和城市的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。但是，與其他工程項(xiàng)目相比，隧道工程的施工環(huán)境本身更為復(fù)雜，需要考慮的因素很多，導(dǎo)致施工更加困難。隧道工程控制測量是隧道工程勘察設(shè)計(jì)、工程施工等其他建設(shè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)和前提，其結(jié)果是否準(zhǔn)確直接影響隧道工程的質(zhì)量?；诖?，探討高速公路隧道控制測量的原理和方法及其他相關(guān)內(nèi)容對于提高高速公路工程建設(shè)質(zhì)量來說至關(guān)重要。

一、高速公路隧道控制測量原則

為保證施工時(shí)高速公路隧道能夠順利貫通，確保隧道開挖及支護(hù)位置的準(zhǔn)確性，需要做好控制測量和施工放樣工作，在工程實(shí)踐中要遵循的基本原則主要有以下兩個(gè)方面：

首先，測量時(shí)必須遵循“首先測量整體，然后測量局部”的順序。即，在達(dá)到從高水平測量到低水平測量的轉(zhuǎn)變之前，必須按順序及精度指標(biāo)由高到低測量，直到滿足規(guī)范或設(shè)計(jì)參數(shù)為止。然后，將相應(yīng)的儀器按規(guī)劃好的控制網(wǎng)或?qū)Ь€形式依次安置在每個(gè)加密控制點(diǎn)上，以執(zhí)行測量任務(wù)。通常，隧道施工控制測量有兩種類型：平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。

其次，測量控制網(wǎng)的布局應(yīng)遵循“因地制宜，質(zhì)量第一”的原則。 （1）“因地制宜”的原則：主要是在建設(shè)隧道控制網(wǎng)絡(luò)之前負(fù)責(zé)調(diào)查施工現(xiàn)場的人員要認(rèn)真復(fù)核移交的測量控制點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)，測量公路隧道的水文條件，地形等，為布設(shè)測量控制網(wǎng)方案提供關(guān)鍵參考信息。同時(shí)，在擬定測量控制網(wǎng)形時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分了解現(xiàn)場的各種測量儀器，熟悉控制等級的相關(guān)規(guī)范以及操作要點(diǎn)，全面深入地掌握現(xiàn)場的交通因素和其他外部環(huán)境因素，必須將質(zhì)量要求與實(shí)際工程條件相結(jié)合，持續(xù)優(yōu)化隧道測量控制網(wǎng)絡(luò)布設(shè)方案，不斷提高控制網(wǎng)絡(luò)的合理性和準(zhǔn)確性。（2）“質(zhì)量第一”的原則：在布設(shè)公路隧道測量控制網(wǎng)時(shí)，有必要提高等級精度，將其作為各項(xiàng)操作的基礎(chǔ)。例如，在隧道測量過程中，請確保在每個(gè)隧道的入口及出口附近設(shè)置至少三個(gè)平面控制點(diǎn)，以確保對隧道內(nèi)部測量的度量有參考和校核作用。又如，為方便起見，對施工中線進(jìn)行放樣和測量。當(dāng)在隧道洞口投點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，洞內(nèi)傳算的起算邊長一般為300m或以上，相鄰的控制點(diǎn)需要確保相互可見，并更好地執(zhí)行檢查和定向操作。（3）“技術(shù)先進(jìn)”的原則：為提高公路隧道控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)的測量精度，不僅要嚴(yán)格遵守規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，而且還采用了一些先進(jìn)的測量設(shè)備和測量技術(shù)，同時(shí)還需要注意控制網(wǎng)布局的整體質(zhì)量。

二、隧道平面控制網(wǎng)精度要求

1、測量控制網(wǎng)精度

隧道測量控制網(wǎng)的布局應(yīng)確保其能夠順利貫通，控制網(wǎng)絡(luò)的等級和精度要求取決于隧道長度，公路等級、貫通誤差要求及施工技術(shù)。隧道控制測量有三種常見的控制網(wǎng)類型：

（1）GPS網(wǎng)絡(luò)。是最常用的的一種控制網(wǎng)，通常也是首級控制網(wǎng)。由于控制點(diǎn)之間無需通視，因此網(wǎng)絡(luò)布設(shè)限制更少，網(wǎng)絡(luò)精度相對較高，適用于做隧道內(nèi)控制的起算網(wǎng)點(diǎn)。

（2）三角網(wǎng)。適用于地形起伏較大，能見度較高的施工場地，適用于做大范圍測區(qū)的施工控制網(wǎng)。

（3）導(dǎo)線網(wǎng)。適用于地勢相對平坦、要求通視的施工場地，適用于做帶狀測區(qū)及隧道內(nèi)的施工控制網(wǎng)。

現(xiàn)階段，控制網(wǎng)布設(shè)主要采用GPS控制網(wǎng)的形式，主要特點(diǎn)是點(diǎn)位之間不需通視，可以直接連接隧道中的兩個(gè)投點(diǎn)，顯著減少控制點(diǎn)數(shù)量。GPS定位精度很高，特別是由較長測量基線邊緣（≥1000m）組成的控制網(wǎng)絡(luò)。GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)還需要考慮隧道的貫通精度，以確保項(xiàng)目的安全性及準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)精確控制。

2、GPS控制網(wǎng)精度

假設(shè)在隧道開口處控制點(diǎn)的坐標(biāo)精度為m2，GPS觀測精度以m0表示，

則有

其中，m0由GPS接收機(jī)決定，Q表示GPS控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度，和控制網(wǎng)的幾何形狀直接相關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)隧道網(wǎng)的布設(shè)和精確設(shè)計(jì)可以基于隧道的總長度，測量區(qū)域的地形以及每個(gè)坑口的初步位置模擬幾種不同邊長的GPS測量網(wǎng)絡(luò)方案，并根據(jù)圖形和GPS向量的協(xié)方差矩陣解計(jì)算Q值，然后求解出隧道開口控制點(diǎn)的精度，方案不但要滿足m2<±20mm的精度，而且必須高效。

三、建立隧道控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)

高速公路上的直線隧道長度超過1000m，彎曲隧道的長度超過500m的情況下必須根據(jù)橫向貫通精度的要求建立任意平面坐標(biāo)系，坐標(biāo)系應(yīng)便于隧道施工放樣。需要考慮隧道兩端的精準(zhǔn)連接，可采用國家的高斯平面坐標(biāo)系，也可以是任何經(jīng)度的中央子午線高斯平面坐標(biāo)系。但是實(shí)際上普遍使用獨(dú)立坐標(biāo)系。傳統(tǒng)的測量網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該為施工提供便利。從隧道主軸的入口到出口的方向始終是正x軸方向，隧道中特定線的中心線的里程數(shù)是X坐標(biāo)系的起始值。向右旋轉(zhuǎn)90°以建立Y軸。坐標(biāo)的原點(diǎn)值可以是任意樁號。也可以為0。在實(shí)際施工中可以選擇隧道底部的平均高程面作為投影面高程，隧道的中心線被認(rèn)為是中央子午線。根據(jù)高斯共形投影計(jì)算平面的直角坐標(biāo)系也可以將偏移高程面用作投影面，并根據(jù)高斯共形投影計(jì)算該平面的直角坐標(biāo)，還可以根據(jù)橢圓的投影選擇合適的中央子午線。即，由于將長度投影到投影區(qū)域而引起的變形，這與投射到橢圓球體上的長度變形完全相同。

結(jié)語

綜上所述，完善的測量控制網(wǎng)形、測量技術(shù)以及滿足精度要求的測量儀器是確保隧道順利貫通并減少項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的先決條件。從某種意義上說，高效的隧道工程控制測量不僅能確保高速公路工程項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度，而且降低了項(xiàng)目成本。

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作者簡介：高國強(qiáng)，男（1991.11-）陜西省咸陽市，大學(xué)專科，中級職稱， 路橋方向。

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