隧道貫通誤差因素淺析及預防措施

摘要:以320國道改建工程道冠山隧道測量中，隧道測量在施工中得到有效控制:一方面論述了貫通誤差的原理及產生的原因，另一方面分析了隧道貫通誤差的因素及提出相應的預防措施。""

關鍵詞:貫通誤差 因素淺析 預防措施

1 前言

在隧道施工中，由于地面控制測量、聯系測量、地下控制測量以及細部放樣的誤差，使得兩個相向開挖的工作面的施工中線，不能理想地銜接，而產生錯開的現象，即產生貫通誤差。

貫通的精度至關重要，如橫向貫通誤差過大，會引起隧道中線幾何變形，嚴重會使襯砌部分侵入到建筑限界內，影響施工質量，造成經濟損失。

2 問題的提出"

隧道貫通誤差主要來源于洞內、洞外控制測量誤差。

縱向貫通誤差影響隧道中線的長度，只要它不底于路線中線測量的精度(≤L/2000，L為隧道兩開挖洞口間的長度)，就不會實際影響到路線縱坡，因此對隧道縱向誤差《公路勘測規范》未作出要求。高程貫通誤差影響隧道的縱坡，一般應用水準測量方法測定，限差較容易達到。

橫向貫通誤差主要來源于洞外的地面控制測量和洞內的導線測量。

3 主要預防措施

3.1、地面控制測量前準備工作

3.1.1收集資料

在布設控制點之前，應收集隧道所在的地形圖、隧道所在地段的路線平面圖、隧道縱、橫斷面圖、隧道施工的技術設計及各個洞口的機械、房屋的總平面圖等。還應收集設計提供的導線控制資料。

3.1.2現場踏勘

踏勘隧道兩端洞口路線走向、地形、施工設施布置情況，對已有資料與現場比較，對地面控制布設方案進行更為具體、深入研究。

3.1.3選點布設

在每個洞口附近應布設不少于三個平面控制點，且必須點點通視和兩個水準高程點。

3.2地面導線測量

3.2.1采用全站儀測量，一般通過兩端洞口已知起始導線，進行引測，組成一個附合導線網，即從進洞口導線符合到出洞口導線。

3.2.2采用GPS定位技術，在導線附合測量條件不允許的情況下，如由于過隧道山體過大，來回附合導線測量精度達不到相應公路等級精度要求。用GPS定位導線點，直接附合了兩洞口端三角導線網，而且GPS測量精度高，布網及觀測方便，在隧道地面控制測量中得到廣泛應用。

3.3路線進洞測量

3.3.1洞內導線測量以支導線往返測量為主，與洞外導線控制網聯測，如用全站儀測量，應采用角度距離法測量而不主張采用坐標測量法，因儀器本身存在視準軸線偏差，采用坐標法很難用正倒鏡觀測來抵消測角中的系統誤差，及在內業整理中的測站平差與方向改化計算。

3.3.2洞內導線布設

3.3.2.1洞內導線點須隨隧道掘進不斷向前延伸，在隧道貫通以前，得依據導線測設路線中線，進行隧道施工放樣，因此，洞內導線應滿足以下條件:①應盡可能提高開挖面前導線點的點位精度。②新設立的導線點必須有可靠的檢驗，避免發生任何錯誤。在把導線點向前延伸的同時，對已設立的導線點應進行聯測檢查，經常性的觀測由于山體壓力、洞內施工、運輸等影響而產生點位位移。

3.3.2.2洞內導線布設形式:①單導線，一般用于短隧道，角度采用左、右角觀測法，計算時再將所有角度統一歸算為左角或右角，取平均值。距離測量采用光電測距。②導線網，一般布設成若干個彼此相連的帶狀導線環。導線網可對角度進行檢驗外，由于測量了全部邊長，故計算坐標有兩條傳算路線，對導線點坐標進行檢核。

3.3.3洞內導線埋設

3.3.4洞內導線測角和測邊

3.3.4.1洞內導線測角

①洞口內外兩個測站測角，應給予足夠的重視。由于洞內外溫差大，空氣密度變化劇烈，使得測角時，目標成像極不穩定，嚴重影響照準精度，而且折光影響異常顯著，給洞口內外兩個測站的測角帶來極大的困難。而這兩個測站又距貫通面最遠，其測角誤差對貫通影響最大。因此，洞口內外兩個測站的測角，應安排在最有利的觀測時間進行。通常選擇大氣穩定的陰天或夜間。

②由于洞內導線邊短，儀器對中和目標偏心對測角影響較大，因此，測角時在測回之間，儀器、目標均應重新對中，以減弱對中與照準誤差。

③洞內測角，照準的目標，通常采用后視棱鏡與垂線球結合目標，將燈光照準棱鏡頭，背后用明顯的反光標志作為提醒，以免洞中由于光線昏暗長時間找不到目標。

④洞內每次爆破后，會產生大量煙塵，影響成像清晰度，因此，測角必須等通風排煙，成像清晰后方能進行。對有洞內有積水時，應做好導線點樁志的排水工作，避免儀器對中不準。

3.4洞內水準測量

洞內水準測量的目的是為了洞內建立一個與地面統一的高程系統，以作為隧道施工放樣的依據，確保隧道在豎向正確貫通。

洞內水準測量的方法與地面水準測量基本相同，但由于隧道施工的具體情況，有具有以下特點:

3.4.1在隧道貫通以前，洞內水準路線均為支水準路線，必須用往返測量進行檢核。由于洞內施工場地狹小，運輸頻繁、施工繁忙，會影響水準標志的穩定性，應經常性地由地面水準點向洞內進行重復的水準測量，進行復核。

3.4.2為了滿足洞內襯砌施工的需要，水準的密度一般要達到安置儀器后，可直接后視水準點就能進行施工放樣，而不需要轉站。一般情況下，水準點間距應小于200m。

4 貫通誤差的測定與調整

4.1貫通誤差的測定

4.1.1縱、橫向貫通誤差測定

①采用中線法貫通的隧道，當隧道貫通后，應從相向的兩個方向各自向貫通面延伸中線，并定出各臨時樁A和B，如圖所示，量測兩臨時點A、B之間的距離，得到實際縱、橫向誤差。②采用導線法貫通的隧道，當隧道貫通后，應通過洞外導線點，在貫通面上用極坐標法，定出隧道中心臨時點A、B、C、D點，B點與C點為同一里程樁號的隧道中心點，A、D點分別為進口端與出口端距B、C點10~20m 左右的隧道中心點，通過A B連線與CD連線，可得到貫通面進出口端隧道中心方向，延長方向線至E點，量測BE與CE分別得到縱、橫向貫通誤差。(圖略)

4.1.2豎向貫通誤差測定

隧道貫通以后，在貫通面附近設置一個臨時水準點E。分別以進、出口水準點往返引測的兩條水準路線均連測至E點上。在E點上得到兩個高程HJE和HCE，實際貫通誤差為 fh= HJE-HCE

4.2貫通誤差調整

貫通誤差調整應在隧道襯砌為施工地段進行，一般不再變動已襯砌地段的中線。所有未襯砌地段的工程，均應以調整后的中線進行施工。

4.2.1洞內導線控制貫通的隧道。以附合導線閉合進出口地面導線控制點，計算方位角貫通誤差，并平均分配到附合導線的角度上。以調整后的角度，推算附合導線各邊的坐標方位角，根據邊長計算各邊的坐標增量，并計算坐標增量閉合差fx、fy。將閉合差fx、fy按邊長比例對各邊的坐標增量進行修正，最后算出調整后的各點坐標。

4.2.2以中線法貫通的隧道。調線段為直線時采用折線法進行調整;調線段為曲線時，應根據實際橫向貫通誤差，有調線地段曲線兩端向貫通面按長度在偏距上比例內插調整中線位置。

參考文獻:

1、聶讓許金良 鄧云潮《公路施工測量手冊》(北京:人民交通出版社)