隧道贯通测量方案设计

曹帅张潮勇

摘要：误差在任何工程建设项目测量过程中都是无法避免的，隧道测量误差也不例外。在实际测量过程中，施工人员往往因为加快项目进度，缩短工程施工期限和改善隧道工作的环境，以隧道两端的开切口为施工起点，从隧道两端同时进行掘进。为了确保隧道在贯通方向与贯通点的误差符合设计规范要求，并且误差最小化，这就要求在实际施工过程中，必须重视隧道贯通测量方案的设计。

关键词：隧道；贯通测量；误差

引言：隧道贯通误差的控制通常采用高精度的仪器，以达到测角、量边的误差尽可能的小，让横向贯通误差、纵向误差、高程误差达到设计规范要求。随着测绘科学的发展，各项测量技术与测绘仪器也在发生着翻天覆地的变化。相信在不久的将来，隧道贯通测量将越来越简便、快捷和高效，而且精度也会有一个很大的提升。随着测量技术的不断更新与发展，隧道贯通施工的各项技术规范也将逐步完善，未来我国的隧道和地下工程事业也将拥有无限美好的前景，并且一定会取得更加辉煌的成就。基于此，在接下来的文章中，将围绕连霍高速宝鸡过境线冯家塬隧道贯通测量方案设计展开详细的分析。

一、隧道贯通测量方案设计的重要性简析

隧道控制测量的目的是以必要的精度，按照与地面控制测量统一的坐标系统，建立地下控制系统，保证隧道的贯通误差在允许的贯通误差范围内，保证隧道相向开挖的工作面沿着准确的隧道线路前进，在贯通面处将隧道精准贯通；隧道贯通面结合处的偏差可以分解为空间的三个方向，即沿隧道中心线的长度偏差，为纵向贯通误差；与隧道中心线垂直的方向出现的左右偏差，为横向贯通误差；高程贯通误差就是掘进过程中出现的高程误差。纵向贯通误差只影响隧道长度，不影响隧道的质量，只要在定测中线的误差范围内，满足隧道设计和规范要求即可。高程误差影响隧道的坡度，应用水准测量的方法，很容易达到所需的要求。而横向误差如果超过一定的范围，就会引起隧道中线几何形状的改变，甚至洞内建筑侵入规定限界而使之前衬砌部分拆除重建，给工程造成不必要的损失。

二、隧道工程中测量工作具有的特点

第一，施工面环境较差，经常需要进行点下对中，并且有时边长较短，测量精度难以提高。第二，隧道工程往往采用独头掘进，而洞室之间又互不通视，因此不便组织校核，并且随着坑道的推进，点位误差的累积越来越大。第三，隧道工程施工面狭窄，坑道往往只能前后通视，造成控制测量形式比较单一，比较适合布设支导线。一般先以低等级导线坑道掘进，而后布设高级等级导线进行校核。第四，为保证地下和地面采用统一的坐标系统，需要进行联系测量[1]。

三、隧道贯通误差控制策略分析

（一）隧道内导线控制点的埋设

隧道内控制点的埋设要遵从坚固，不易沉降，不容易被破坏，醒目好找的要求。同时还要兼顾距离合适，角度合适的要求。第一，隧道内控制点埋设距离应控制在200m到400m之间且不能低于200m。第二，控制点应该埋设在施工干扰小，稳固可靠的地方，同时要做好施工交底工作。第三，要避开洞内建筑物，控制点和建筑物要相隔一定距离，顶部加设护板，以免被破坏，并在附近墙上做好标记。

（二）外业数据采集中的注意事项以及各种误差处理与分析

（1）数据采集的注意事项

首先，导线测量外业中我们测的是各边的边长和各个水平角。数据采集应注意洞内外联测时应选在阴天或者夜里气温稳定、无风情况下进行，因为洞内外温差较大，阳光折射也不同。其次，在测量过程中水平角采用测回法进行两组，每组进行4测回。测距采用对向观测，同时要考虑温度、气压、湿度等情况，内业归算时要考虑投影改正。观测前先把仪器放在隧道里面晾20min，等仪器各部件不会因为气温发生细微改变，棱镜架设高度不能低于1.30m，反射棱镜有足够照亮亮度，同时关闭周围光源，避免视场中强散射光的干扰。最后，进行洞内测量要在空气情况较好的情况下进行，同时要避开施工干扰。

（2）测量误差的处理分析

测量误差的分析与处理应注意：第一，测角误差，在进行导线测量工作之前会根据导线的等级在仪器中输入相应各种误差限差，当进行测量时如果误差超过规定的限差此时就会有提醒，并设有重测次数。比如测角中误差、半测回归零差等。第二，测边误差，和测角误差相同，测量之前在仪器中输入相应的误差限差，比如测距中误差等。不管测角和测边它们的误差都可以分为两种：系统误差和偶然误差。①系统误差，在相同的条件下进行一系列的观测，如果误差在大小，符号上出现系统性，或者在测量过程中按一定的规律变化，或者为1个常数，那么，这种误差就称为系统误差。比如进行导线测量过程中钢尺量仪器高时，若钢尺不准等。系统误差具有累积性，对成果影响较大，应当设法消除或者减弱它的影响。比如在观测过程中采取一定的措施以及在测量结果中加入一些改正数，其目的可以消除或者减弱系统误差，达到可以忽略不计的程度。②偶然误差，在相同的观测条件下进行一系列的观测，如果误差在大小和符号上面都出现一定偶然性，从单个误差看，该误差符号和大小都没有规律性，但就大量误差的总体而言，又具有一定的统计规律，这种误差称为偶然误差[2]。

（三）隧道贯通误差的调整

首先，平面贯通误差调整。当贯通误差不大于50mm时，在保证隧道建筑限界要求的条件下，可不调整线路中线，按设计线位施工。而贯通误差大于50mm时，应采用洞内导线控制网实测隧道中线，采用线位拟合方法进行调整，调整后的线路应满足线型平顺性标准和隧道建筑限界的要求。其次，高程贯通误差调整。由两端测得的贯通点高程，应取两贯通点高程的平均值作为调整后的贯通点高程。高程贯通误差调整可按贯通误差的一半，分别在两端未初衬地段，以未初衬的线路长度按比例调整其范围内各水准点高程。未衬砌段高程放样应依据调整后的水准点高程进行。调整后的线路应满足线路设计和验收规范要求。最后，贯通误差的调整。冯家塬隧道横向贯通误差最大为53mm，所以在保证隧道建筑限界要求的条件下，按照贯通面前后50m的距离，每米调整1mm。高程贯通误差最大为8mm，应取平均值作为贯通点高程，高程贯通误差调整可按贯通误差的一半4mm进行，在未初衬地段，以未初衬的线路长度按比例调整其范围内各水准点高程。未衬砌段高程放样应依据调整后的水准点高程进行[3]。

结论

简而言之，测量人员在隧道贯通测量中的误差预计，必须在满足隧道贯通测量限差的基础上，结合测量实际要求，认真分析贯通测量的误差来源，以此确认贯通测量的误差参数，选择合适的测量方案，提高测量精度，从而确保隧道贯通测量的误差预计满足精度要求[4]。

参考文献：

[1]叶小明，凌模.全站仪原理误差［M］.武汉：武汉大学出版社，2017.

[2]潘正风，杨正尧，程效军等.数字测图原理与方法［M］.武汉：武汉大学出版社，2014.

[3]许娅娅，雒应，浓照庆.测量学（第四版）［M］.北京：人民交通出版社，2015.

[4]中华人民共和国国家标准.工程测量规范（GB50026-2007）［M］.北京：中国计划出版社，2007.