長大隧道控制測量精度提高的優化策略與研究

摘"要：隨著現代隧道工程的發展，對隧道控制測量精度的要求越來越高。針對長大隧道控制測量精度提高的問題，通過對現有測量方法的分析和研究，提出了關于控制測量和測量儀器的優化策略。對某隧道工程根據地質條件、施工工藝和測量儀器進行了測量策略優化，通過實地調研和數據采集反饋驗證了提出的優化策略的有效性。通過對現有技術和具體案例的綜合分析，為長大隧道控制測量精度的提高提供了理論和實踐依據。

關鍵詞：長大隧道"控制測量"精度提高"優化策略

OptimizationStrategyandResearchforImprovingtheAccuracyofControlMeasurementinLongTunnels

ZHANGHuafeng

ShandongLuqiaoGroup"Co.，Ltd.，"Ji’nan，ShandongProvince，250014"China

Abstract：Withthedevelopmentofmoderntunnelengineering，therequirementsfortheaccuracyoftunnelcontrolmeasurementaregettinghigherandhigher.Aimingattheproblemofimprovingtheaccuracyofcontrolmeasurementinlongtunnels，theoptimizationstrategiesofcontrolmeasurementandmeasuringinstrumentsareproposedthroughtheanalysisandresearchoftheexistingmeasurementmethods.Theoptimizationofthemeasurementstrategyiscarriedoutforatunnelprojectaccordingtothegeologicalconditions，constructiontechnologyandmeasurementinstruments，andtheeffectivenessoftheoptimizationstrategyproposedinthispaperisverifiedthroughfieldresearchanddatacollectionfeedback.Throughthecomprehensiveanalysisofexistingtechnologiesandspecificcases，itprovidestheoreticalandpracticalbasisfortheimprovementofcontrolmeasurementaccuracyinlongtunnels.

KeyWords：Longtunnels;Controlmeasurement;Accuracyimprovement;Optimizationstrategy

隧道工程是現代交通和基礎設施建設的重要組成部分，在進入21世紀后，我國的隧道和地下工程得到了大力發展[1]。隨著隧道工程日益增多，目前，我國已成為世界上建設隧道數量最多、環境最復雜、施工工藝最復雜、施工難度最大的國家[2]。由于隧道長度和規模不斷增加，因此需要有更高精度、更高可靠性的施工控制測量技術作為支撐，方可滿足隧道施工測量精度及安全要求[3]。在長距離隧道施工中，為了保障隧道順利貫通，控制測量工作尤為重要[4]。長大隧道的復雜性和特殊性給控制測量帶來了很大的挑戰，因此，研究長大隧道控制測量精度提高的優化策略具有重要的理論和實踐意義。

1"相關工作綜述

1.1長大隧道控制測量的現狀和挑戰

隨著隧道工程規模的不斷擴大和復雜性的增加，對控制測量精度的要求也越來越高。長大隧道的特殊的地質條件和復雜的地下水環境、施工過程中的變形和沉降等因素給控制測量帶來了巨大的挑戰。因此，提高長大隧道控制測量的精度成為了當前研究的重點和難點。

1.2現有測量方法的優、缺點分析

針對長大隧道控制測量，目前已經有一些常用的測量方法被廣泛應用，其中包括全站儀測量、激光掃描測量、全球定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）測量等，這些方法各有優、缺點。全站儀測量具有高精度和全方位測量的優勢，但容易受到地形和遮擋物的限制；激光掃描測量可以快速地獲取大量點云數據，但對于復雜地形和遮擋物的處理較為困難；GPS測量可以提供高精度的位置信息，但在隧道內部信號接收受限。因此，現有測量方法在長大隧道控制測量中還存在一定的局限性和不足之處。

1.3研究現狀和存在的問題

目前，對于長大隧道控制測量精度提高的研究已經取得了一些進展。一些學者和工程師通過改進測量儀器的精度和穩定性、優化測量數據的處理和分析方法，以及引入先進的監測和調整技術，取得了一定的成果，但仍存在一些問題需要進一步研究和解決，如如何選擇合適的測量儀器并進行校準、如何處理和分析大量的測量數據、如何實現實時監測和調整等。此外，隧道施工過程中的優化策略也需要進一步研究，以提高控制測量的精度和可靠性。

2"優化策略的提出

2.1"測量儀器的選擇和校準

針對長大隧道控制測量，不同類型的測量儀器具有各自的特點和適用性。全站儀具有高精度和全方位測量的優勢，激光掃描儀可以快速地獲取大量點云數據，GPS可以提供高精度的位置信息。本研究將對這些測量儀器進行特點和適用性分析，以確定在不同場景下的最佳選擇。為了保證測量結果的準確性和可靠性，測量儀器的校準是必不可少的。本研究將探討測量儀器的校準方法和標準，包括使用標準器具進行校準、定期檢驗和校準等。通過建立合理的校準流程和標準，可以提高測量儀器的精度和穩定性。

2.2"控制測量的實時監測和調整

控制測量的實時監測和調整是隧道工程中至關重要的一環。隧道工程測量受洞內觀測條件限制和測量方法的制約，采用的控制方法需要結合實際，合理布置控制網和提高測定精度[5]。隨著隧道工程規模的不斷擴大和復雜性的增加，對控制測量精度的要求也越來越高。實時監測和調整可以及時發現和糾正控制測量中的偏差和誤差，提高測量的準確性和可靠性。

在實時監測方面，可以利用傳感器和監測設備對隧道的變形、沉降、位移等進行實時監測。通過合理選擇傳感器，并將其布置在關鍵位置，可以實時獲取隧道的變化情況。監測數據可以通過數據采集和傳輸系統傳輸到監測中心，進行實時數據處理和分析。通過分析監測數據的變化趨勢，可以及時發現隧道的變形和位移情況，為后續的控制測量提供參考。

在實時調整方面，可以根據實時監測數據的分析結果，對控制測量進行及時調整。例如；當監測數據顯示隧道存在變形或位移時，可以通過調整測量儀器的位置或參數來實現。實時監測和調整的優勢在于及時發現和糾正控制測量中的偏差和誤差，提高測量的準確性和可靠性。通過實時監測和調整，可以避免因為隧道變形或位移導致的控制測量誤差，保證隧道工程的質量和安全。然而，實時監測和調整也面臨一些挑戰，例如：實時監測系統的建立需要合適的傳感器和監測設備，并且需要考慮數據采集和傳輸的可靠性和實時性。

2.3"隧道案例與數據

某隧道工程全長29090.21m。洞口4個平面點全部采用強制對中（見圖1），通過優化，保證定向邊長長度不小于500m。洞內導線邊按照400～450m布設交叉雙導線（見圖2），強制對中，測角中誤差按照0.8s控制，測邊的相對中誤差設計為1/250000，采用0.5″和1mm+1mm/km的智能型全站儀測量。水準按照二等進行，1000m布置一個水準點。隧道單向掘進每隔2km左右宜采用不低于5″級的陀螺儀加測定向邊。

2.3.1洞外橫向綜合貫通誤差估算

洞外GNSS網測量誤差引起的橫向貫通誤差、洞外GNSS控制測量誤差引起的進口至1號斜井貫通段的橫向貫通中誤差按下式估算測量設計的驗前橫向貫通中誤差，（GNSS方位角中誤差限差按照0.8″考慮）計算公式如下[6]：

式（1）中：、為進、出口GPS控制點的Y坐標誤差；?、為進、出口GPS控制點至貫通點的長度；、為進、出口GPS聯系邊的方位中誤差；θ、φ—進、出口控制點至貫通點連線與貫通點線路切線的夾角。

代入數據得

則

M小于規范限差70mm。

2.3.2洞內橫向綜合貫通誤差估算

洞內橫向貫通誤差估算，控制測量后，應按式中估算控制測量的驗后橫向貫通中誤差。

式（2）、式（3）、式（4）中：為測角誤差影響在貫通面上的橫向中誤差（單位：mm）；為測邊誤差影響在貫通面上的橫向中誤差（單位：mm）；為控制網設計的測角中誤差（單位：″）；控制網各點至貫通面的垂直距離（單位：m）；為控制網設計的邊長相對中誤差（單位：mm）；控制網各邊在貫通面上的投影長度（單位：m）。

代入數據得

2.3.3洞內、外橫向綜合貫通誤差估算

M小于規范限差175mm。

2.3.4高程貫通誤差

隧道洞內高程控制測量誤差產生的高程貫通中誤差應按下式計算[7]：

式（5）中：為洞外、洞內高程控制測量誤差產生的高程貫通中誤差（單位：mm）；為每千米水準測量偶然中誤差（單位：mm）；為洞外或洞內高程路線長度（單位：km）。

代入數據得

小于規范限差25mm，滿足貫通精度。

2.4"隧道施工過程中的優化策略

隧道施工過程中的優化策略是確保隧道工程質量和安全的關鍵。在施工過程中，測量控制策略和施工參數的優化和調整方法可以提高控制測量的精度和效率，從而優化隧道施工過程。

施工過程中的測量控制策略是確保隧道工程質量和安全的重要手段。首先，需要確定測量控制的目標和要求，如控制隧道的位置、形狀和尺寸等。然后，根據施工進度和隧道特點，制訂合理的測量控制方案，包括測量點的選擇和布置、測量頻次和時機的確定等。同時，需要考慮測量數據的準確性和可靠性，以及測量過程中的安全措施和風險管理。

隧道施工過程中，施工參數的優化和調整對于控制測量的精度和質量具有重要影響。需要對施工參數進行合理的選擇和設計，包括施工工藝、材料的選擇和調整等。通過優化施工參數，可以減小施工過程中的變形和位移，從而降低控制測量的誤差。

3"優化策略與方法

3.1"地質條件下的測量優化策略

3.1.1地質勘察與預測

對隧道所經過的地質條件進行詳細勘察和分析，包括地層結構、巖性、斷層等因素的調查。利用地質勘察數據進行地質預測，預測可能出現的地質問題和隱患，為測量工作提供參考依據。

3.1.2地質災害風險評估

對隧道所處地區的地質災害風險進行評估，包括滑坡、地震、地面沉降等。根據評估結果，制訂相應的測量方案和應對措施，以減少地質災害對測量精度的影響。

3.1.3地質監測與預警系統的建設

建立地質監測系統，對隧道周邊地質環境進行實時監測，包括地下水位、地表沉降等；還要建立地質預警系統，及時預警地質災害風險，為測量工作提供預警信息，以便及時采取措施。

3.2"施工工藝的測量優化策略

3.2.1施工工藝的優化與測量協調

在制訂施工工藝方案時，充分考慮測量需求，確保施工工藝與測量工作的協調。在施工過程中，與施工人員密切合作，及時調整測量方案，以適應施工進度和工藝變化。

3.2.2施工過程的監測與控制

在施工過程中，要進行實時監測，包括隧道變形、支護結構變化等。利用監測數據，及時發現施工過程中的問題，并采取相應的解決措施進行調整和改進。

3.2.3施工質量的評估與改進

對施工質量進行評估，包括隧道尺寸、平整度、縱橫坡等方面的檢查。根據評估結果，及時進行施工質量的改進，以提高測量精度和隧道的整體質量。

3.3"測量儀器的優化策略

3.3.1儀器設備的選型與校準

根據測量需求，選擇適合的儀器設備，包括全站儀、測量儀等。定期對儀器設備進行校準和檢查，以確保其準確性和穩定性。

3.3.2測量方法的改進與創新

針對隧道施工的特點，改進和創新測量方法，提高測量效率和精度。探索新的測量技術，如激光掃描、無人機測量等，以提高測量精度和效果。

3.3.3數據處理與分析技術的提升

運用先進的數據處理和分析技術，對測量數據進行精確處理和分析。利用數據模型和統計方法，提取有效信息，減少誤差和干擾，提高測量精度。

4"結語

合理的實驗方案和數據采集方案是確保控制測量結果準確可靠的前提。在此基礎上，根據實際工程條件，針對性地提出優化策略，有助于提高隧道控制測量精度。本文針對長大隧道控制測量精度的提高提出了優化策略，在某隧道工程中，根據其地質條件、施工工藝和測量儀器，提出了測量優化策略，實地調研和數據采集反饋良好，驗證了本文提出的優化策略的有效性，為長大隧道控制測量精度的提高提供了理論和實踐依據，對隧道工程的決策和優化具有重要意義。

參考文獻

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