长大隧道洞内导线控制施工工艺.docx

长大隧道洞内导线控制施工程序与注意事项
隧道控制测量的主要目的，就是保证隧道在两个或两个以上开挖面的相向施工中，使其中线符合线路平面和纵断面的设计要求，在允许误差的范围内，在满足限界要求的条件下正确贯通。多年来，在隧道控制测量方向，尤其是中长隧道的控制测量，取得了丰富的测量经验，每座隧道的贯通，都取得理想的结果。本文结合已经运营的深圳梧桐山隧道、京珠高速公路靠椅山隧道、株六铁路复线新倮纳隧道的控制测量技术，介绍中长隧道控制测量方面的有关经验和体会。
1 隧道概况
(1)3座隧道的概况(表1)
表1 隧道概况
隧道 隧隧道名称 道长 隧道 曲线半 曲线长 隧道 线路类型 度／m 线形 径／m 度／m 地址 等级深圳梧 城市 2 270
． 4曲线 2 487 463 圆曲线 广东 一级
桐山隧道 隧道 隧道 932．81 深圳市 公路京珠高速 直线 广东 高速公路靠 公路 3 OlO椅山隧道 隧道 隧道 韶关市 公路进口 缓和曲线株六铁路 铁路2 l 8O曲线 500 进口段
复线新倮 隧道 隧道 出口 l13．45 贵州六 电气化纳隧道 出口段 枝特区 铁路
1 000
71．24
(2)3座隧道测量设计(表2)表2 隧道控制测量设计隧道名称 控制点 洞外控 控制点 控制点 高程控制点
等级 制点数 坐标系 网形式 等级、数目深圳梧桐山隧道 四等 lO 深圳独立 导线环 四 2坐标系
京珠高速公路 四等 15 高斯投靠椅山隧道 影坐标系 导线网 三、2株六铁路复线 二等 5 线路中桩 线路中线 四
、新倮纳隧道 2
2 平面控制测量
由于隧道是一个狭长的构筑物，不易布设成三角网或三边网等其他形式，因此多采用导线环或导线网。
2．1 洞外导线布设
前面所述的3座隧道洞外均有控制点，深圳梧桐山隧道与靠椅山隧道洞外已布设了精度较高的导线环、导线网，交接桩后，进行了复测，这些控制点精度较
高，可作为隧道的控制点；新倮纳隧道洞外只有线路中线点及曲线交点，为了保证隧道准确贯通，在线路复测完成之后，进行了加桩，布设成一个导线环。由于这3座隧道控制测量基本相同，下面仅以株六复线新倮纳隧道为例，介绍隧道洞内外控制测量。株六复线新倮纳隧道洞外有JD107、ZD106—4、ZD106—3、ZD106—2、JD106—4五个点，其中JD107、JD106—4为曲线交点，在隧道进出口两端，与洞门位置不通视，洞外导线布网时，未采用这两个点，新增两个控制点出口A、进口E作为进洞点；ZD106—4、ZD106—3、ZD106—2三点在线路中线上，布设洞外导线环时保留这3个点，由于这3个点在同一直线上，为了提高观测精度，避免人为误差产生，洞外导线布设成折线直伸形导线环，导线等级为四等，见图1。
C￡图1 新倮纳隧道洞外导线布置由于受地形、地物的影响，洞外导线边长度随现场情况具体确定。依据现场通视条件，按照《工程测量
规范》(GB50026-93)要求，选择合适的长度，满足相邻边长比不大于1：3即可。选点确定后，可埋预制混凝土桩，钢筋头刻十字，也可刻石。铁道标准设计RAI LWAY STANDARD DESI GN 2004 f10)维普资讯 2．2 洞内导线形状为保证隧道准确贯通，增加洞内导线的检核条件，洞内布设成附合导线。为减少观测误差及布点工作量，可将洞内部分中线点作为导线点，导线易布设成折线直伸形，按照由高级到低级的控制原则，洞内导线为一级导线，按四等导线技术要求进行观测，布设见图2。咎点 导线点=== === 堂垡导线点进洞点中线 ＼ —／导线点图2 新倮纳隧道洞内导线布置前面所讲的3座隧道，洞内导线控制形式均采用上述方法。这种布设方法的优点是，将部分中线点纳入导线中，一可以检查中线点精度(根据中线点里程，
外，由于采用了部分中线点，减少了埋点的工作量。洞内导线边长度的确定：由于隧道空间有限，加上
隧道的通风设施、施工设备干扰，曲线段最大的通视距离及洞内目标清晰情况影响，导线边长一般在250～
350 m。如深圳梧桐山隧道曲线半径R=2 487．463 m，R外=2 492．463 m，R ：2 482．463 m，于是最大通视距离D=2√(R外 一 )一446 m，实际导线边长度在
300～350 m。洞内中线点采用10 cm×10 cm 的钢板桩，导线点为西22刻“十”字钢筋桩。
2．3 导线观测方法
(1)角度观测
按《工程测量规范》(GB50026-93)要求，将已检定过的、在检定期内的全站仪进行下列检查：照准部旋转轴、光学测微行差、水平轴与竖轴垂直、垂直微动螺
旋的水平偏移、仪器底部在照准部旋转时的位移及光学对点器的对中检查。
观测时，为提高观测精度，在通视好、无风或微风的条件下，前后视架角架，吊垂球，以垂球线作为观测目标；在隧道内测量时，必须吊垂球，以垂球线作为观
测目标，同时增加照明(可用碘钨灯在观测线上，背向测站照垂球线，碘钨灯距垂球线1．5～2 m)，确保目标视像清晰
角度观测采用方向测回法，使用1”或2”的全站仪，依据《工程测量规范》四等导线技术要求，左角观测4测回，右角观测4测回，个别测回超限时，适当增
加测回数。计算左右角的观测平均值及左右角闭和差W， =左角平均值+右角平均值一360。，本站最终角值为平差后化规到左角的角值，即 ：Ol观-I-w／2。
(2)边长观测铁i酋标准设计RAI L h『Ay S丁A～DARD DESIG～ 2004 f10)
· 隧道／地下工程·出测前，对测距系统进行检查，合格后进行外业测量。按四等导线技术要求施测，边长观测采用对向观测，观测前，测量测站、镜站的温度和气压，计算两地的平均温度和气压值，将平均值输入仪器中。每方向观
测2～3测回，对向观测4～6测回，取互差满足规范要求的两测回作为单方向边长观测值，计算平均值；比较往返两方向测距较差d，由于观测条件基本相同，相邻边长相差满足规范要求，因此平均测距中误差m ，=([dd]／2n)(式中m ，为测距中误差，n为测距边数，d为往返测距较差)，最终边长为往返测距平均值。
3 高程控制测量(1)外业测量依据现场地形条件及水准点的等级，一般采用四
等水准测量。目前，高精度的全站仪使用比较普遍，可以用四等三角高程测量来代替四等水准测量，也可以两种测量方法结合。以前面所述的3座隧道为例，洞
外高程测量方法见表3。
表3 高程控制测量隧道名称 高程测量方法 方法比较 原因分析
深圳梧桐山隧 四等水准、三 洞外三角高程，水准线路走道 角高程 互差不大 上行线隧道， 测站少京珠高速公路 四等水准、三 互差较大 洞外三角高程，水准线路沿靠椅山隧道 角高程 公路走，测站较多，超百站株六铁路复线 四等水准、三 洞外三角高程，水准线路走新倮纳隧道 角高程 互差不大 既有线隧道
． 测站少根据多年测量经验，地表起伏较大或水准测量测站较多时(往返测站80站以上)。宜用三角高程代替水准测量。进行三角高程测量，按四等三角高程测量的技术要求施测。三角高程测量可随平面控制测量一起测量。采用对向观测，每方向观测2～3测回。对向观测4～6测回。取互差小于规范要求的两测回的平均值作为该方向的观测高差；在测前、测后量取仪器高、镜高，精确至1 mm。
水准测量采用双镜法，按四等水准技术要求进行水准测量，测闭合水准线路。
(2)高程测量内业计算水准测量，由于采用闭合水准线路，每台仪器独立
计算，计算高程线路闭和差 ，高差全中误差M =±√ ’[ 】(式中，L为计算 时相应的线路长度；N为附合或闭合线路环的个数)，水准线路测段往返高
差不符值△，高差偶然中误差 =±√ [ ](式77维普资讯
· 隧道／地下工程·中， 为水准测段长度，n为往返测的水准线路测段
数)。按距离成比例进行闭合差分配，计算出各测点高程。三角高程计算方法基本与水准测量计算方法相同，在此不再多述。4 平面控制测量内业计算前面已提到新倮纳隧道没有坐标系，因此在计算前必须确定一个坐标系。由于坐标系的建立直接影响到贯通的精度及计算工作量。为提高贯通精度，要求在选轴时应使各控制点在横轴上的投影越小越好。为此，选定JD107、ZD106—4、ZD106—3、ZD106—2四点所在的直线为 轴，方向指向线路前进的反方向即由六盘水指向株洲，垂直 轴、方向背向既有线为y轴。因此ZD106—4、ZD106—3、ZD106—2三点在y轴上的投影理论值为零；由于A、B、C、D、E五点离中线点较近，所以这5个点在y轴上的投影长度也比较小。理论坐标原点为ZD106—2。见图3。六盘水 既有线 株洲X￡图3 隧道坐标系示意有了坐标系，依据不同要求，可进行简易平差，也
可使用PCE500或计算机平差软件进行严密平差。计算出各点的点位精度及测角中误差、坐标增量闭合差和相对闭合差等。深圳梧桐山隧道采用独立坐标系，京珠高速公路靠椅山隧道采用高斯投影坐标系，这两座隧道直线部分较长，分别为1 337．6 m和3 010 m，在计算中也可采用假定坐标系。以直线段为 轴，方向指向里程增加，垂直 轴，方向为 轴逆时针转90。为y轴。进行坐标轴换算后，为以后放样、计算提供方便条件。在直线段， 坐标值为里程，y坐标值可直接反应点位偏位情况，非常直观。5 结语深圳梧桐山隧道横向贯通误差为1．8 cm京珠高速公路靠椅山隧道横向贯通误差为1．5 cm，株六铁路
复线新倮纳隧道横向贯通误差为1．7 cm；高程贯通误差均在2 cm内。在已完成的其他隧道贯通测量中，横向贯通误差均远小于相应长度隧道贯通误差允许值，控制测量达到预期目的。
根据笔者10年的隧道控制测量经验，有以下几点体会。(1)长度在500 m 以下的隧道，洞内外可用线路中线控制，在洞口处确定中线点，选后视距离较长、通
视良好的两个点作为后视方向，一点放样，一点检查。(2)长度在1 000 m以下500 m以上的隧道，洞内外可用线路单导线控制；长度在4000 m以下1 000 m以上
的隧道，洞外可布设导线环，洞内可布设附合导线；长度在4 000 m以上的隧道，洞内外可布设导线网。(3)依据设计情况，建立假定坐标系，选取适合的坐标轴，使洞内外各导线边在坐标轴上的投影尽可能小，以提高贯通精度。在已完成的几座铁路长隧道控制测量中，均采用这种方法。如朔黄铁路东风隧道、渝怀铁路武隆隧道等。(4)将部分中线点纳入导线中，即可检查中线点精度，又减少布点工作量。(5)用垂球线作为观测目标，减少照准误差。(6)适当增加测角的测回数，提高测角精度，以减少由于测角对横向贯通误差的影响__