青化砭2號隧道洞內平面控制交叉導線網法

楊柳

摘要： 結合具體工程實例和現場經驗，對隧道洞內平面控制測量方法中采用的交叉導線網法的布設方法及注意事項、具體觀測方法、提高測量精度的有效措施方面做了詳細的闡述，并對測量成果精度做了說明，滿足本隧道洞內導線的等級要求。這對類似隧道工程具有一定的參考價值。

Abstract： Combining with engineering examples and field experience， the author described detailly the layout method of cross traverse net method and matters needing attention， specific observation method， effective measures to improve measurement accuracy on tunnel plane control measurement method， and described the results of the measurement accuracy， meeting requirements of the tunnel traverse level. It has certain reference value to similar tunnel engineering.

關鍵詞： 隧道；平面控制測量；交叉導線網

Key words： tunnel；the plane control survey；cross traverse network

中圖分類號：U452.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0140-02

0 引言

在隧道施工中，如何減弱隧道的貫通誤差，使隧道按照設計的要求修建，從而提高隧道修建質量是大家所關注的焦點。那么要保證這一點，隧道洞內外控制測量方法和手段起到一定的決定性作用[1，2]。目前，隧道洞外控制主要采用的是GPS測量技術，技術已相當成熟，相比較而言，對貫通誤差影響較大的應該是洞內控制測量方法。隧道洞內平面控制測量傳統的方法有：附合單導線和導線環網。這兩種方法通常需要經過一系列的測角量邊之后才能構成檢核條件，如果經過數據處理精度不能滿足要求，則不能準確判斷出那一方面出現了問題，必須對導線進行重測，這就增加了人力和財力的投入。為此，本文結合具體工程介紹了另一種方法，即交叉導線網法，對該方法和優勢進行了詳細介紹，具有一定的參考價值。

1 工程概況

青化砭2號隧道北起青化砭鎮前石綿羊溝，終到元龍寺鄉岳家塔村附近，隧道進口里程為DK346+3255.28，出口里程為DK350+652，隧道總長4396.72m。為單洞雙線隧道，地質主要為砂質新黃土、黏質新黃土、黏質老黃土和粉質黏土等，本隧道在兩條曲線范圍內。

2 洞內交叉導線控制網布設

在隧道洞外控制測量完成之后，洞內控制導線網的建立應充分利用隧道進出口平面控制點來進行布設。為了提高測量的精度，洞內控制導線網應采用圖1所示的交叉導線網，而且點位布設應遵循以下原則：

①點位附近不宜有散熱體、測站應盡量避開高壓電線等強電磁場的干擾；視線宜高出地面和離開障礙物1.3m以上。

②相鄰邊長不宜相差過大（小于1：3），導線邊長在直線地段不宜小于200m，曲線地段不宜小于70m（斜井最小邊長50m）。

③洞外導線網應沿隧道兩洞口連線方向布設（各洞口最少布置3個可通視導線點），控制點與洞口投點的高差不宜過大；洞內導線點應布設在施工干擾小、穩定可靠的地方，點間視線應離開洞內設施0.2m以上；點埋設應利于長期保存。

線性交叉導線網布設是利用每次新增加的控制點，做為一組對稱點，每點通過不同的控制點可計算出兩組坐標數據互相檢核，最后還可通過兩點的間距再次檢核[3，4]。這種導線布網方式，可以準確快捷地發現測量粗差，采用嚴密平差法處理數據，以提高洞內平面控制測量的可靠性和精度。

3 交叉導線網的精度要求

根據《高速鐵路工程測量規范》（TB10601-2009）中的有關規定和要求[5]。本隧道長度不足2km，隧道洞內控制導線的精度等級及主要技術要求，應滿足表1的要求。導線網水平角觀測應采用方向觀測法，并符合隧道導線測量的相關規定。

4 外業測量要求

由于本隧道相鄰兩開挖洞口間長度為4.397公里，根據規范要求，洞內按三等導線控制網精度施測，采用徠卡全站儀及配套反射棱鏡，標稱精度（測角精度為1″，測距精度為2mm+2ppm）。水平角觀測采用方向觀測法6測回（測角精度不低于1.8″），當只有兩個方向時采用左右角觀測法。由于洞內外環境的特殊性，需采取一些特殊的觀測措施：

①洞口內外兩個測站的測角應給予足夠的重視，由于洞口內外溫差大，空氣密度變化劇烈，使得測角時目標成像不穩定，嚴重影響照準精度，而且折光影響顯著，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大氣穩定的陰天或夜間觀測。

②由于洞口導線邊短，儀器對中和目標偏心時對測角影響較大，因此測角時在測回之間，儀器和目標均重新對中，以減弱此項誤差的影響。觀測時采用兩次瞄準，兩次讀數以減少照準誤差和讀數誤差的影響。

③距離測量采用不低于標稱精度（1″，2mm+2ppm）的儀器，并加入氣象、儀器加、乘常數改正。

④導線測量前應對洞外控制點進行檢測，檢測較差應符合式（1）的要求。當檢測與原測成果較差滿足限差要求時對方可使用，否則需要重新分析原因，確認是點位位移后，需要重新調整洞外控制點坐標成果。

式中，m1、m2分別為原測、檢測的測邊或測角中誤差。

⑤為了有效檢查洞內導線控制點的穩定性，需每兩個月定期對交叉導線控制網進行復測。

5 交叉導線的觀測方法及成果精度

5.1 觀測方法

洞內交叉導線測量時每站至少觀測三個方向點，一般觀測四個方向點。如圖1所示，置鏡3021點，分別觀測324、314、3012和3022點，然后置鏡3011點，分別觀測3012、3022、324和314點。水平方向觀測時，應選擇距離適中、通視良好、成像清晰且垂直角較小的方向作為零方向。其中角度觀測的測回數和距離觀測的限差應滿足測量規范要求。

5.2 成果精度

導線觀測完成之后，利用科傻軟件對測量數據進行了處理，最大測距相對中誤差為1/154626，角度閉合差為6.4"，導線全長相對閉合差為1/736524，測量精度完全滿足三等導線的規范要求。

6 結束語

隧道洞內平面控制測量方法的選擇對隧道橫向貫通精度具有非常大的影響。經過現場實踐證明：交叉導線網法避免了旁折光的影響，減少了儀器的對中誤差，可以快捷準確地發現測量粗差，檢核條件多，具有很高的網型強度，如果嚴格按照相關要求觀測，能夠有效提高導線網的精度，從而滿足工程測量規范的精度要求，是隧道洞內平面控制測量中廣泛采用的一種方法。

參考文獻：

[1]李學仕，周適，等.隧道洞內平面控制網形與數據處理方法實驗研究[J].鐵道勘察，2016（5）：4-7.

[2]李建.長大隧道平行導坑平面控制網方案設計和貫通誤差分析[J].測繪與空間地理信息，2014（8）：82-85.

[3]周凌焱，劉成龍，等.高鐵隧道平面控制網橫向貫通誤差仿真研究[J].鐵道科學與工程學報，2015（1）：28-31.

[4]杜道龍.長距離貫通隧道的洞內平面控制測量[J].隧道建設，2007（3）：65-66.

[5]中鐵二院工程集團有限責任公司.高速鐵路工程測量規范[S].北京：中國鐵道出版社，2010.