公路長大隧道施工中測量控制網(wǎng)的應(yīng)用研究

摘要：公路是交通運(yùn)輸體系中的重要載體，由于公路具有超高的運(yùn)輸效率，因此在公路的建設(shè)發(fā)展過程中，其覆蓋面積越來越大。公路長大隧道屬于大型施工項(xiàng)目，需要有較高的施工技術(shù)和較為準(zhǔn)確的測量定位，才能確保長大隧道施工的準(zhǔn)確性。基于此，以天府仁壽大道三繞至城區(qū)段（三繞至大化段）項(xiàng)目工程為例，針對該段公路長大隧道施工測量控制展開探究分析，分析結(jié)果可以為類似項(xiàng)目提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：公路"長大隧道"施工測量"導(dǎo)線測量

Research"on"the"Application"of"Measurement"Control"Network"in"the"Construction"of"Long"Tunnel"on"Highways

YANG"Yougang

Beijing"International"Construction"Engineering"Branch，"China"Railway"23rd"Bureau"Group"Co.，"Ltd.，"Beijing，"102627"China

Abstract："Highways"are"important"carriers"in"the"transportation"system."Due"to"the"ultra-high"transportation"efficiency"of"highways，"their"coverage"area"is"increasing"during"their"construction"and"development."Highway"long"tunnels"are"large-scale"construction"projects"that"require"advanced"construction"techniques"and"accurate"measurement"and"positioning"to"ensure"the"rationality"of"tunnel"construction."Based"on"this，"this"article"takes"the"Tianfu"Renshou"Avenue"San"Rao"to"Urban"Section"（San"Rao"to"Dahua"Section）"project"as"an"example"to"explore"and"analyze"the"construction"measurement"control"of"the"long"tunnel"on"this"section"of"the"highway."The"analysis"results"can"provide"necessary"reference"and"guidance"for"subsequent"related"engineering"projects.

Key"Words："Highway;"Long"tunnel;"Construction"survey

隨著我國交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的快速建設(shè)，公路長大隧道工程日益增多，長大隧道作為公路線路穿越山嶺地區(qū)的重要組成部分，其施工質(zhì)量和精度直接影響公路的整體運(yùn)營效果和行車安全。天府仁壽大道三繞至城區(qū)段（三繞至大化段）項(xiàng)目作為區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，其建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展與民眾出行安全，該項(xiàng)目包含多條長大隧道，這些隧道的施工精度要求高、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，對施工測量控制網(wǎng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文旨在探討公路長大隧道施工測量控制網(wǎng)在天府仁壽大道三繞至城區(qū)段項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，通過科學(xué)合理的測量控制網(wǎng)布局與技術(shù)手段，確保隧道施工的高精度與高效率。因此，加強(qiáng)長大隧道工程的施工測量控制網(wǎng)建設(shè)，確保貫通精度，是保證公路建設(shè)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文旨在探討公路長大隧道施工測量控制網(wǎng)的應(yīng)用，分析其在提高施工精度和安全性方面的作用。

1"工程項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目工程為天府仁壽大道三繞至城區(qū)段（三繞至大化段）項(xiàng)目，設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于清水鎮(zhèn)三繞黑龍灘立交以南，與天府仁壽大道清水段相接，線路全長12.459"km。在本項(xiàng)目隧道工程中，導(dǎo)線控制網(wǎng)以德禪寺隧道四洞八車道為主，隧道基本信息如表1所示

2"長大隧道貫通誤差分析

在對天府仁壽大道三繞至城區(qū)段（三繞至大化段）項(xiàng)目隧道橫向貫通誤差影響性分析中，隧道工程貫通規(guī)范如表2所示[1]。而隧道的主要貫通誤差是橫向誤差，當(dāng)隧道洞外全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global"Navigation"Satellite"System，GNSS）控制測量的誤差、隧道進(jìn)口和出口布設(shè)的洞內(nèi)導(dǎo)線測量誤差分別作為獨(dú)立因素影響隧道貫通的誤差時(shí)，可以使用m1、m2、m3表示，將各獨(dú)立因素誤差按照“等精度誤差影響原則”進(jìn)行分配計(jì)算后。

3"公路隧道GNSS設(shè)計(jì)點(diǎn)與加密點(diǎn)控制測量

3.1外業(yè)實(shí)測方案

在本項(xiàng)目工程測量作業(yè)中，采用了5臺(tái)套上海華測品牌的雙頻接收機(jī)，標(biāo)稱精度為≤+5"mm+0.5"ppm，并且處于有效期之內(nèi)。施工路段地理環(huán)境相對復(fù)雜，為確保測量結(jié)果的精度，觀測時(shí)段的長度不小于120"min"[2]。作業(yè)過程中，按照三等全球定位系統(tǒng)（Global"Positioning"System，GPS）網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行。

3.2復(fù)測數(shù)據(jù)處理

在進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的后處理階段，使用專業(yè)的軟件工具對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算，基線解算可以通過對多個(gè)接收機(jī)在不同時(shí)間點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出相對位置關(guān)系[3]。在檢查基線質(zhì)量的過程中，若發(fā)現(xiàn)某些衛(wèi)星數(shù)據(jù)的質(zhì)量不佳，如信號強(qiáng)度弱、噪聲大等，則需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和刪除，而對應(yīng)的各級GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)基線長度精確度計(jì)算公式如下。

通過對三維無均束平差和二維約束平差的固定，可以實(shí)現(xiàn)對所有基線進(jìn)行解算成固定解，并通過選取合格的基線方式，以此形成同步環(huán)和獨(dú)立環(huán)這兩種解算的目的[4]。

4"隧道洞內(nèi)導(dǎo)線測量三維坐標(biāo)方法

4.1洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)和測量規(guī)范要求

在對隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)和測量時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目工程的實(shí)際情況，可以對其隧道洞口約200～250"m位置布設(shè)一對導(dǎo)線點(diǎn)外，還需要對有人通和有車通這兩個(gè)位置點(diǎn)布設(shè)一對導(dǎo)線點(diǎn)。相應(yīng)的導(dǎo)線點(diǎn)間距之間應(yīng)做到閉合，并使用全站儀三角高程導(dǎo)線測量，其精度應(yīng)該滿足施工要求，對應(yīng)的三角高程測量原理中，高差斜距計(jì)算公式如下。

4.2三維坐標(biāo)導(dǎo)線測量

在隧道三維坐標(biāo)導(dǎo)線測量中，根據(jù)《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50026-2020）的相關(guān)指標(biāo)，針對外業(yè)測量工作的觀測方法和觀測精度要求中，觀測方法涉及洞外平面控制網(wǎng)測量、洞內(nèi)導(dǎo)線測量、高程控制測量這3個(gè)方面?？刂泣c(diǎn)間應(yīng)相互通視，距離建議不小于300"m，并且各點(diǎn)間的距離相差不宜過大，相鄰點(diǎn)間邊長之比不能超過1∶3。并且至少應(yīng)有2個(gè)點(diǎn)與隧道洞口通視，作為與洞內(nèi)傳遞方向的洞外聯(lián)系邊，聯(lián)系邊長度同樣不宜小于300"m，而洞外控制點(diǎn)連線應(yīng)與隧道中心線方向平行或垂直，以減小點(diǎn)位誤差對貫通面橫向誤差的影響[5]。而洞內(nèi)導(dǎo)線測量時(shí)，對于長度大于1.5"km的隧道，應(yīng)布設(shè)雙導(dǎo)線，形成多邊形閉合環(huán)，每個(gè)閉合環(huán)由4～6條邊構(gòu)成，導(dǎo)線點(diǎn)間距一般在200"m左右，不宜過長或過短，相鄰導(dǎo)線邊長之比同樣不能超過1∶3，而對應(yīng)的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)離障礙物至少0.2"m，以確保測量的準(zhǔn)確性。并在高程控制測量時(shí)，洞外水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)不少于2個(gè)，并且應(yīng)盡可能與洞口等高，便于與洞內(nèi)聯(lián)測，洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)每200～500"m設(shè)置一對，以確保高程測量的連續(xù)性。而在觀測精度要求中，對于水平角觀測，應(yīng)采用全站儀進(jìn)行觀測，水平角觀測的正倒鏡6個(gè)測回中誤差應(yīng)小于或等于±2.5"mm，每條附合導(dǎo)線長度必須往返觀測各3次讀數(shù)，在允許的數(shù)值內(nèi)取平均值，導(dǎo)線全長閉合差應(yīng)小于或等于±1/30"000[6]。而高程控制測量應(yīng)符合精密水準(zhǔn)點(diǎn)的復(fù)測應(yīng)采用S1等級水準(zhǔn)儀對所交精密水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，往返測量，觀測精度應(yīng)符合偶然誤差±2nbsp;mm，全中誤差±4"mm，往返閉合差應(yīng)小于或等于±8"mm（L為往返測段路線段長，單位為km）。測量數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行記錄，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和平差，以消除誤差和提高測量精度。

4.3數(shù)據(jù)處理和成果計(jì)算

完成外業(yè)測量工作后，將全站儀中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過專門的軟件導(dǎo)出，為確保數(shù)據(jù)的后續(xù)處理更加便捷和高效，建議先將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)初步整理并保存為文本格式，文本格式的數(shù)據(jù)具有更高的通用性和可讀性，能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)處理提供了便利。隨后，利用Excel電子表格軟件打開文本文件，并按照規(guī)范要求的樣式進(jìn)行編輯。在編輯過程中，需從文本數(shù)據(jù)中提取出測角平均值、距離平均值、高差平均值以及儀高等關(guān)鍵信息，并將這些信息準(zhǔn)確地填入Excel表格中對應(yīng)的單元格內(nèi)。為了確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，還需要對五個(gè)測回的數(shù)據(jù)進(jìn)行差值分析，包括對比各個(gè)測回的角度、距離和高差等數(shù)據(jù)，判斷是否符合規(guī)范要求。如果某個(gè)測回的數(shù)據(jù)與其他測回相比存在較大的差異，且差異超出了規(guī)范允許的范圍，就需要將其視為較差數(shù)據(jù)并予以剔除。在剔除較差數(shù)據(jù)后，使用剩余四個(gè)測回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。如果五個(gè)測回的數(shù)據(jù)中有不符合規(guī)范要求的情況，那么需要對本測站重新進(jìn)行觀測，并重新進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

而在完成數(shù)據(jù)處理和分析后，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算，平差計(jì)算是一種通過數(shù)學(xué)方法消除測量誤差、提高測量精度的方法。通過平差計(jì)算，可以得到需要的導(dǎo)線加密點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在整理原始數(shù)據(jù)時(shí)，可在Excel表格的前三列黃色區(qū)域輸入前視、測站、后視的點(diǎn)號以及儀器高，這些信息是后續(xù)數(shù)據(jù)處理和分析的基礎(chǔ)。隨后將全站儀導(dǎo)出的文本數(shù)據(jù)分別粘貼到Excel表格中相應(yīng)的位置。這些文本數(shù)據(jù)包括測角、距離和高差等原始測量數(shù)據(jù)。在粘貼完數(shù)據(jù)后，Excel表格中的黑色區(qū)域?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算出我們需要的關(guān)鍵信息，如測角平均值、距離平均值和高差平均值等。最后，將整理好的Excel表格進(jìn)行保存，以便后續(xù)的分析和使用，通過這樣一系列的處理和分析步驟，能夠確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的工作提供有力的支持。

5"結(jié)語

公路長大隧道施工測量控制網(wǎng)的應(yīng)用對提高隧道工程的精度、質(zhì)量和安全具有重要意義。通過合理布設(shè)測量控制網(wǎng)，并采用先進(jìn)的測量技術(shù)和方法，可以有效減少貫通誤差，提高隧道工程的整體質(zhì)量。隨著測量技術(shù)的不斷進(jìn)步和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，公路長大隧道施工測量控制網(wǎng)的應(yīng)用將會(huì)變得更加完善，從而為推動(dòng)我國交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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