長大隧道控制測量方案設(shè)計(jì)與貫通誤差

陳偉平

摘要：隨著我國綜合國力的不斷提升，我國交通事業(yè)迅速發(fā)展，極大程度的方便了居民的出行，促進(jìn)了城市經(jīng)濟(jì)的增長。隧道公路工程是交通工程中的重要組成部分，控制測量方案是隧道工程施工中的重要環(huán)節(jié)，也是測量工作開展的基礎(chǔ)工作。本文以實(shí)際工程為例，對長大隧道控制測量方案設(shè)計(jì)與貫通誤差進(jìn)行研究與分析，旨在為相關(guān)人員提供參考，促進(jìn)我國交通工程的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：長大隧道;控制測量方案，貫通誤差

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提升和建筑行業(yè)的發(fā)展，投入建設(shè)的隧道工程數(shù)量不斷增多，在隧道工程的建設(shè)過程中，由于施工因素或細(xì)部放樣因素的影響，可能會在相向開挖洞段中線出現(xiàn)銜接不準(zhǔn)確、不理想的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的專業(yè)術(shù)語叫貫通誤差。為減少貫通誤差對隧道工程施工帶來的影響，保障隧道施工的順利推進(jìn)，相關(guān)人員應(yīng)在滿足控制測量精度和成果的前提下進(jìn)行施工測量放樣工作。在建設(shè)隧道工程時，減少控制精度在橫向和高程上的貫通誤差對保證隧洞內(nèi)外的準(zhǔn)確性具有非常重要的意義。為確保隧道的貫通能在允許精度范圍能施工，應(yīng)在施工前科學(xué)設(shè)計(jì)洞內(nèi)外平面和高程的控制測量方案，做好充分的精度估算，以科學(xué)的手段控制測量精度，依托于精度測量結(jié)果指導(dǎo)施工測量工作的進(jìn)行，為工程的有序推進(jìn)提供保障。

1 ?工程概況與設(shè)計(jì)實(shí)施

1.1 ?工程概況

本文采用的工程是位于我國某南方城市的長大隧道，該隧道采用雙線雙洞設(shè)計(jì)，左線全長22332m，右線全長22358m。

1.2 ?控制網(wǎng)布設(shè)

1.2.1 ?洞外控制網(wǎng)布設(shè)

在洞外平面控制網(wǎng)，測量方式采用靜態(tài)測量弄濕，標(biāo)準(zhǔn)為一等GPS精度要求，將接收機(jī)精度指標(biāo)控制在5mm±ppm范圍內(nèi)。對平面GPS控制網(wǎng)布設(shè)來說，需要充分考慮GPS在觀測方面的額環(huán)境要求、隧道線路平面和洞口的位置要求等因素，最終確定以洞口子網(wǎng)砼子控制網(wǎng)構(gòu)成。

需要在布網(wǎng)工作開展前，在比例為1：10000的地形圖上設(shè)計(jì)控制網(wǎng)，做好前期分析工作，并且制定全面且詳細(xì)的質(zhì)量保障措施[1]。控制點(diǎn)的詳細(xì)選擇內(nèi)容，應(yīng)既能滿足GPS觀測需求，又能有效保障隧道控制測量質(zhì)量。通過布設(shè)4個或5個控制點(diǎn)進(jìn)行洞口子網(wǎng)控制測量，控制點(diǎn)的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮后視進(jìn)洞的便捷性。控制點(diǎn)的設(shè)置位置應(yīng)滿足兩點(diǎn)原則：第一，洞口設(shè)點(diǎn)應(yīng)能與兩個以上后視點(diǎn)通視;第二，應(yīng)控制洞口設(shè)點(diǎn)后視豎直角度在5°之內(nèi)。利用GPS接收機(jī)對線路中線控制點(diǎn)和洞口設(shè)點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)處理，科學(xué)的應(yīng)用全站儀對結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

1.2.2 ?洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)

在布設(shè)洞內(nèi)導(dǎo)線時，應(yīng)充分結(jié)合洞內(nèi)施工特點(diǎn)和洞外控制測量基礎(chǔ)兩項(xiàng)因素。具體操作時，起始點(diǎn)設(shè)為洞口控制點(diǎn)，將兩組導(dǎo)線進(jìn)行沿線布置，完成布置后構(gòu)成一個多變性的閉合導(dǎo)線環(huán)，一次完成測量。導(dǎo)線邊長的設(shè)置應(yīng)結(jié)合實(shí)際通視條件和實(shí)際測量需求，長邊的長度應(yīng)為300m以上，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在施工感染小、可靠性高的區(qū)域中，并保持洞內(nèi)設(shè)施和點(diǎn)間視線距離為0.2m以上。應(yīng)用雙照準(zhǔn)法進(jìn)行水平角的觀測，測角順序?yàn)閺亩赐庀蚨磧?nèi)，觀測時間應(yīng)為夜間或陰天，并且使用全站儀和Ⅱ級以上觀點(diǎn)測距儀進(jìn)行洞內(nèi)邊長的觀測。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理方法與精度

1.3.1 ?平面控制數(shù)據(jù)與精度

應(yīng)用LGOC軟件對基線進(jìn)行結(jié)算處理，根據(jù)規(guī)范要求做好基線觀測值的異步環(huán)閉合檢核及重復(fù)基線檢核[2]。該網(wǎng)格中共有重復(fù)基線60條，觀測基線133條，多變性閉合環(huán)共40個。該網(wǎng)絡(luò)由6個洞口子網(wǎng)和5個聯(lián)系網(wǎng)共同構(gòu)成。洞口子網(wǎng)閉環(huán)核差最大三維的絕對閉合差為18mm，聯(lián)系網(wǎng)環(huán)閉合差最大相對閉合差為1.288ppm，以上參數(shù)都符合規(guī)范要求。

1.3.2 ?高程控制數(shù)據(jù)與精度

利用電子水準(zhǔn)儀的自帶軟件處理原始數(shù)據(jù)，形成高差距離文件。利用相關(guān)軟件計(jì)算水準(zhǔn)網(wǎng)平差的嚴(yán)密平差，將案例工程隧道進(jìn)口附近定測水準(zhǔn)點(diǎn)及出口定測水準(zhǔn)點(diǎn)的高層作為成果計(jì)算的起算高程，共有閉合環(huán)13個，127短高差觀測值，68個共處理水準(zhǔn)點(diǎn)。

整個隧道高程控制網(wǎng)站紅，閉合環(huán)總數(shù)為13個，閉合差最大2.79mm，閉合差最小-0.04mm。平差在處理前每公里整網(wǎng)高差偶然誤差值為0.44mm，處理后最大高差改正值是-1.24mm，最弱點(diǎn)高層精度為4.01mm，符合水準(zhǔn)網(wǎng)閉合精度的要求。

1.3.3 ?質(zhì)量檢查

檢查平面控制網(wǎng)質(zhì)量。對比全站儀的測量數(shù)據(jù)和控制網(wǎng)的成果，通過對比結(jié)果確定平面控制網(wǎng)的可靠性[3]。開展隧道施工角度以及距離檢查工作時，需要在隧道的進(jìn)口以及出口兩個位置之上所設(shè)定的控制網(wǎng)內(nèi)，各選擇一個三角形配合檢查工作推進(jìn)，檢查完成后，還需針對檢查結(jié)果進(jìn)行對比和分析。整項(xiàng)檢查工作開展中，技術(shù)人員需按照不同的頻次進(jìn)行隧道水平角和距離往返的觀測，前者觀測標(biāo)準(zhǔn)為4測回，后者往返需各2測回，此間需注意，應(yīng)直接在隧道獨(dú)立坐標(biāo)系投影面之上完成觀測距離數(shù)值的改畫處理。

上述檢查工作完成后，技術(shù)人員需繼續(xù)執(zhí)行下述工作流程：

①比較GPS成果計(jì)算數(shù)值與現(xiàn)場使用全站儀實(shí)際測量結(jié)果之間的較差，經(jīng)對比得出最大、最小較差分別為2.18”、0.17”，統(tǒng)計(jì)其平均值為1.51”。

②比較GPS成果計(jì)算數(shù)值與現(xiàn)場使用全站儀測出的邊長進(jìn)行結(jié)果較差，發(fā)現(xiàn)最大、最小較差分別為-5.6mm、-0mm，統(tǒng)計(jì)其平均值為2.07mm。綜合上述兩項(xiàng)工作流程的執(zhí)行結(jié)果分析可知，GPS平面控制測量后的精度完全滿足項(xiàng)目的施工標(biāo)準(zhǔn)，值得推廣使用。

檢查高程控制網(wǎng)質(zhì)量。在相關(guān)規(guī)范的要求下，根據(jù)測量數(shù)據(jù)的結(jié)果，實(shí)際測量檢查水準(zhǔn)網(wǎng)中的5個測段，檢查方式應(yīng)用單程二等水準(zhǔn)測量，將檢測高差和原測高差進(jìn)行對比，最大較差-2.2mm，最小較差-0.41mm，較差平均值1.37mm，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合限差標(biāo)準(zhǔn)，高程控制網(wǎng)的精度符合要求。

2 ?結(jié)語

綜上所述，本文以實(shí)際工程案例對隧道建設(shè)過程中整體方案的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討，主要對貫通誤差指導(dǎo)下的隧洞內(nèi)外、布設(shè)高程控制網(wǎng)、處理數(shù)據(jù)的方法、檢查質(zhì)量的方法等進(jìn)行介紹。若發(fā)現(xiàn)實(shí)際與設(shè)計(jì)不符，必須對誤差原因進(jìn)行深入檢查并且調(diào)整測量方案，使貫通誤差值和測量精度都符合相關(guān)要求，才能保證隧道的掘進(jìn)質(zhì)量，保障工程的順利開展。通過對工程案例長大隧道控制測量方案設(shè)計(jì)與貫通誤差的分析與討論，可為其他隧道工程的施工設(shè)計(jì)提供參考，希望能促進(jìn)我國隧道建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭貴平. 長大隧道貫通誤差監(jiān)測[J]. 建筑·建材·裝飾， 2019， 000（008）：71-72.

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[3]段太生， 郭平， 李學(xué)仕，等. 基于高速鐵路長大隧道平面控制測量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 路基工程， 2019（4）.

（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司）