公路隧道施工測量及其注意事項分析

謝啟金

(黔南州交通設計院)

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公路隧道施工測量及其注意事項分析

謝啟金

(黔南州交通設計院)

對于公路隧道施工而言，其施工測量有利于確保了隧道的順利貫通。在具體的工程中，必須根據工程的地形條件與測量要求，選擇合適的測量方案，并在施工過程中做到嚴謹、規范。主要根據具體的工程實例分析了公路隧道施工測量及其注意事項。

公路隧道；施工測量；注意事項

1 工程概況

本文主要以某高速公路的隧道施工項目為例，該隧道共計1 241m，左右洞為分離布置，左洞共計1 217m，右洞共計1 265m，屬于長隧道。該隧道區處于丘陵地貌，殘丘山脊呈現為北西—南東走向，相對高差為150m，進出口山坡的坡度近20°～25°。因此，為了確保該隧道的順利貫通，在施工之前對其進行了控制測量。

2 隧道控制測量方法

隧道的控制測量主要可以分為兩個部分，一為平面控制測量，即測定點位的X，Y坐標；二為高程控制測量，即測定點位的H坐標。

平面控制測量主要可以使用GPS測量、導線測量、三角測量或是三邊測量的方法，其中，路線的平面控制測量應使用導線測量的方法。高程控制根據精度可以分為五個等級，針對各等級的高程控制，可以使用水準測量的方法，四等及以下的等級使用電磁波測距三角高程測量，五等使用GPS擬合高程測量。

3 隧道洞外控制測量

(1)對隧道的進出口進行聯測。綜合相關規范中對于長隧道的洞外控制測量精度要求以及本工程的測設條件，決定使用精密導線法對隧道的進出口進行洞外平面控制網聯測，在四等水準測量的導線聯測中，將隧道進口的設計點L5、L6作為起算邊，沿著縣道與省道布點，進行導線點的加密聯測，一共布設了15個加密點，從而聯測至該隧道的出口設計點L1、L2。導線共計5 155.120m，觀測了17站。角度的閉合差是+6″，與容許值相差±41″，達到要求；導線全長的閉合差f為0.061，全長相對閉合差K為1/84 510，與規范相差1/17 000，達到精度要求。在水準聯測中，將該隧道的進口設計點L6作為起點，根據四等水準測量精度要求進行測量，沿著縣道、省道聯測至隧道出口設計點L1，并開展往返測量，一共為116站。聯測結果顯示水準閉合差是+15mm，容許閉合差是±64mm，達到了精度的要求。

(2)對設計水準點于導線點進行復測，確認達到精度要求后，對施工控制網進行加密處理。在洞外選擇合適點位(穩固、可靠、通視良好)加密洞口的四等三角網。因為該隧道左右洞均是曲線進洞、直線出洞，因此，在選擇點位時應考慮到后期洞內加密網型的走向以及洞外控制網如何相連才能夠到達最優，防止因為洞外添加轉點而出現累計誤差。

在本工程中，為了使得施工控制網精度達到相應的要求，使用了徠卡TS06全站儀觀測，而水平角觀測使用的為方向觀測法六測回，奇測回觀測左角，偶測回觀測右角，方向觀測的過程中各項限差滿足相關規范的精度要求。在測量的前后，測定溫度與氣壓輸入儀器，經過儀器加常數、乘常數以及氣象、傾斜改正化算成水平距離。若是洞口高差較大，則觀測距離成果應進行投影改正，其計算公式如下所示

式中：D為歸算到投影高程面上的測距邊長度，m；D0為測距邊兩端平均高程面上的平距，m；H0為測區的投影面高程，m；HM為測距邊兩端的平均高程，m；RA為地球曲率半徑，m。

洞外高精度水準點大多數都和導線控制點重合，以便在施工測量中使用。在進行水準測量的過程中，實施往返測量。將隧道進口設計點L6作為起點，往進洞口的方向測設加密點JK-1的高程，采取往返測量，一共12站，水準閉合差是+6mm，容許閉合差是±20mm；將隧道出口將設計點L1作為起點，向著洞口的方向測設加密點CK-1高程，采取往返測量，一共14站，水準閉合差是-4mm，容許閉合差是±22mm。

4 隧道洞內控制測量

4.1 洞內平面控制測量

(1)本隧道洞內平面控制網使用的是導線形式，并將洞口投點(插點)作為起始點，沿著隧道的中線或是隧道的兩側布設成直伸長邊導線，或是狹長的多環導線。

(2)導線的邊長要求應近似相等，直線段必須≥200m，曲線段必須≥70m，導線邊與洞內設施的距離應≥0.2m。

(3)在雙線隧道或是其他的輔助坑道同時掘進的過程中，必須分別布設導線，并且通過橫洞連成閉合環。

(4)當隧道掘進到導線設計邊長2～3倍，必須進行一次導線的延伸測量。

(5)針對長距離隧道，應加測一定數量的陀螺經緯儀定向邊。

(6)當隧道封閉進行氣壓施工，應對觀測距離作氣壓改正。

圖1 隧道進口右洞洞內導線布設示意圖

從圖1中可以看出，該隧道進口右洞掌子面掘進到400m左右，進行了一次洞內平面控制測量，由于洞口段處于曲線段，點Y-1～Y-3，點Y-2～Y-4距離處于100～150m，從而確保互相通視，Y-5處于已經澆筑的整平層最前端，導線為狹長形。在該次平面控制測量過程中，共計架設了7站，角度閉合差是+4″，容許值是±26″，導線全長閉合差是0.007，全長相對閉合差是1/162 921，其精度均達相應要求。

4.2 洞內高程控制測量

洞內的高程控制測量主要使用的是水準測量方法，和洞口水準點、相關洞口水準點(含豎井和平洞口)以及必要的洞外水準點，應組成閉合或是往返水準路線。為了確保施工、復測方便，洞內的水準點布設密度必須較大。

5 隧道施工的注意事項

5.1 貫通誤差對隧道貫通的影響

(1)縱向誤差影響隧道中線的長度和線路的設計坡度。(2)橫向誤差影響線路方向，如果超過一定的范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段襯砌拆除重建，既給工程造成重大經濟損失又延誤了工期。因此，必須對橫向誤差加以限制。(3)高程誤差主要影響線路坡度。

5.2 貫通誤差估算的方法

貫通誤差估算的方法因控制網的形式不同而異。

5.2.1 導線測量誤差對橫向貫通精度的影響估算

(1)測角誤差

設RX為導線環在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點至貫通面的垂直距離(m)，則導線的測角中誤差mβ(″)對橫向貫通中誤差的影響為

圖2 測角誤差的估算

(2)測距誤差

設導線環在鄰近隧道兩洞口連線的一列測邊上的各邊對貫通面上的投影長度為dy(m)，導線邊長測量的相對中誤差為ml/l，則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為

圖3 測距誤差的估算

受角度測量誤差和距離測量誤差的共同影響，導線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為

5.2.2 三角測量誤差對橫向貫通精度的影響估算

(1)按照嚴密公式計算。(2)按導線估算：偏于安全，目前不提倡。

5.2.3 高程控制測量對高程貫通誤差的影響估算

在貫通面上，受洞外或洞內高程控制測量誤差影響而產生的高程中誤差為

式中：MΔ為每千米水準測量的偶然中誤差，mm；L為洞外或洞內兩開挖洞口間高程路線長度的公里數。

5.3 隧道貫通誤差的測定

(1)平面貫通誤差的測定。隧道貫通之后，在隧道的貫通面上釘一根臨時樁，并利用隧道進口控制點與出口控制點，分別向著臨時樁測量，測取臨時樁點平面坐標，把兩組坐標差值投影至貫通面上與隧道中線上，則貫通面上投影就是橫向貫通誤差，中線上投影就是縱向貫通誤差。(2)高程貫通誤差的測定。高程貫通誤差的測量主要使用的是水準測量的方法，由隧道的進口與出口附近水準點開始，分別向著洞內測量，從而得出貫通面上同一點高程，并得到兩個高程之差。

5.4 隧道貫通誤差的調整

(1)平面貫通誤差調整。當貫通誤差≤50mm，為了確保達到隧道建筑限界要求，可不調整線路中線。當貫通誤差>50mm，應使用線位擬合的方法進行調整，并且調整后的線路必須達到平順性標準以及隧道建筑限界的要求。

(2)高程貫通誤差調整。貫通點附近的水準點高程，使用從貫通面兩端引測的高程平均值，作為調整后高程。洞內未襯砌地段各水準點的高程，應按照水準路線長度對高程貫通誤差進行按比例分配，得到調整后高程，作為施工放樣依據。

6 結 語

綜上所述，隧道工程施工質量直接影響到整個高速公路運行安全性與可靠性。而在隧道工程施工過程中，其測量是確保施工質量的重要基礎，這就要求技術人員不斷創新，熟練掌握測量技術，從而確保隧道施工的順利進行。

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[2] 李從德.公路橋隧施工測量放樣應用技術[J].中國科技博覽,2009,(35):98-99.

[3] 徐英杰.隧道工程施工測量之我見[J].科技致富向導,2013,(21):354-354.

2014-12-16

謝啟金(1979-)，男，貴州余慶人，工程師，主要從事公路測量與設計研究。

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1008-3383(2015)09-0095-02