浅谈长大山岭隧道施工控制测量

文平

摘要： 长大隧道对控制测量的要求非常高，尤其是山岭隧道，受到洞外地形、通视边较短等条件限制，要求更高;怎样做好隧道的控制测量，使隧道顺利贯通以及贯通的精度满足规范要求，是大家一直关注的问题。本文以成贵客专玉京山隧道为例，谈谈隧道施工控制测量。

Abstract： The requirement of control survey in long tunnel is very high， especially in mountain tunnel， which is restricted by the topography outside the tunnel and the short viewing edge. How to do well the control survey of the tunnel and make the tunnel pass through smoothly and the accuracy of the tunnel to meet the standard requirements is a problem that everyone has been paying close attention to all the time. This paper takes the Yujingshan Tunnel of Chengdu-Guiyang as an example to talk about the tunnel construction control measurements.

關键词： 隧道;控制测量;贯通

Key words： tunnel;control measurement;through

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0115-06

1 工程概况

玉京山隧道位于新街～威信区间，进口里程D3K277+860，出口里程D1K284+164，全长6306.208m（出口断链D3K284+152.208=D1K284+150长链2.208m），其中V级围岩1656m，Ⅳ级围岩1085m，Ⅲ级围岩3565m。隧道进口接路基，出口紧接扎西1号大桥。全隧除进口段位于半径为6000m的左偏曲线上外，其余地段均位于直线上，线路设计为30‰的单面上坡，隧道最大埋深约340m。隧道穿越岩层主要为泥质灰岩、灰岩、砂质泥岩、玄武岩及白云岩等，预测隧道平常期涌水量为41625m3/d，雨期最大涌水量为82520m3/d。不良地质主要有岩溶、煤层瓦斯、断层破碎带、高地应力及高地温等，隧道位于岩溶水水平循环带以内，为高瓦斯隧道。

玉京山隧道于线路前进方向右侧35m设置辅助平导一座，起讫里程为：PDK277+730-PDK280+395，全长2665m，设置6个横通道;横洞交于线路DK280+700的位置，横洞中线与DK280+700的切线方向（小里程）斜交66°，横洞长度1460m。

2 洞外控制测量

2.1 洞外平面控制测量

玉京山隧道进、出口及横洞都没有设计院的控制点，洞外CPI复测合格后，需在各个洞口布设加密点。加密点采用GPS静态相对定位测量，按照同精度扩展，边联式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。由于高铁要求每公里投影变形值不超过10mm，为了减少边长的变形对隧道贯通的影响，以隧道的平均高程面作为投影面建立了隧道独立控制网。玉京山进口布设有JMCPI914、JMCPI915、XJMCPI916三个加密点，玉京山横洞洞口布设有JMCPI917、JMCPI918、XJMCPI919三个加密点，玉京山隧道出口布设有JMCPI920、JMCPI921、XCPI166三个加密点。加密点采用天宝R8和5800测量，按照高铁二等静态测量的要求对其进行观测，观测完成后，采用LGO7.0对基线进行处理，采用5.2版本的科傻软件进行平差，内业处理完成后，编制测量成果报告。

2.2 洞外高程控制测量

由于洞口没有设计院的二等水准点，洞外二等水准复测合格后，需要在洞口布设加密点。玉京山进口布设有JMBM966、JMBM967两个加密点，玉京山横洞洞口布设有JMBM968、JMBM969、JMBM970三个加密点，玉京山隧道出口布设有JMBM971、JMBM972、JMBM973三个加密点。加密点采用天宝Dini03电子水准仪，按照二等水准的要求进行测量，闭合差、往返测不符值满足要求后，采用科傻软件进行严密平差，内业处理完成后，编制测量成果报告。

3 洞内控制测量

3.1 控制网布设

针对本隧道的施工特点，洞内平面控制网采用分级布网：首级控制网、次级控制网。

首级控制网：首级控制网是为建立高精度的控制网，确保全隧道施工精度和贯通精度的关键，布设成双导线闭合环图形，边长为250-400m。

次级控制网（施工控制网）：次级控制网是在首级控制网基础上布设加密导线，用以指导隧道的施工放样，边长为100-150m。endprint

3.1.1 首级控制网

正洞：洞外GPS控制网已知边作为起算边，分别从进口向大里程和明挖段向两端布设闭合导线控制网。

平导：洞外GPS控制网已知边作为起算边，从平导洞口向大里程延伸，布设闭合導线控制网。经横通道进入正线的，采取投点的方式进入正洞，与正洞贯通后，以正洞导线网延伸为准。

横洞：洞外GPS控制网已知边作为起算边从横洞洞口进入，布设成闭合导线控制网。

首级控制网布设形式如图1、图2所示。

3.1.2 次级控制网

次级控制网布设于首级控制点之间，对首级控制网进行加密或内插;边长100-150m，延伸次级网闭合成环，形成检核条件。其布设形如图3所示。

3.1.3 高程控制网

通过洞外复测与加密工作，把高程点引至洞口，洞内高程控制网采用二等水准进行测量，点位与平面控制导线点共用，采用附和水准路线向前延伸，形成附合水准线路。

洞内高程向前延伸时，必须联测两个以上水准控制桩点，其差值在规范规定范围内时，方可向前引测，洞内外水准控制点要定期进行联测，确保点位未发生位移及沉降。

3.2 控制点的埋设

控制点埋设时，在确保视线清晰的条件下，应尽量将导线边长延长，以减少洞内测站数，削弱误差的积累;导线点应沿中线附近布设，以削弱旁折光对水平角测量精度的影响;导线点应成对埋设，埋设时成对的两个导线点应在里程方向前后错开5-10m，左右错开1m，以便于观测和防止导线点在使用过程产生混淆;导线点的埋设位置应在隧道边墙上用红喷漆进行标记，并注明距边墙的距离，做好记录，以便于寻找。洞内导线点的埋石顶面应比仰拱填充面低10-20cm，采用PVC管套住，以免施工中遭受破坏。

3.3 洞内导线测量

3.3.1 洞内导线点的编号原则

导线点埋设时应前后错开，为避免导线点编号重复，编号如下：

玉京山隧道进口：YJ01Z、YJ01Y、YJ02Z、YJ02Y…，玉京山隧道进口平导：YJP01Z、YJP01Y、 YJP02Z 、YJP02Y…，玉京山隧道出口：YC01Z、YC01Y、YC02Z、YC02Y…，玉京山隧道横洞：YH01Z、YH01Y YH02Z、YH01Y…。字母“Z、Y”区别一对点的左右，如导线点遭到破坏，第一次补设的导线点在点名后增加字母A，如补设点继续被破坏在点名后再冠以字母B，依次类推。

3.3.2 测量仪器要求

鉴于洞内导线测量环境差、施工干扰大、占用时间长而精度要求高的特点，洞内导线测量采用高精度、稳定性好的全站仪进行导线网的观测，全站仪标称测角精度不应低于±1″，测距标称测角精度不应低于1mm+1ppm。

3.3.3 导线测量技术要求

洞内导线测角的基本方法是方向观测法。方向观测法的测回数，应符合《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009的规定，距离测量时要注意进行气象改正、加乘常数改正，内业处理时，还要进行高程归化、高斯投影改正。

3.3.4 导线平差计算

外业观测完成后，对原始数据进行分离，并进行两化改正，准备好平差文件，采用2套以上并经过认证的软件进行严密平差计算，直接生成各种报表，装订成册，报审后存档。

3.3.5 导线测量的注意要点

①洞内测量是在施工条件下进行的，因此防水排水、通风排烟和照明等因素对测量的影响十分重要，在测量时确保无水雾、无灰尘、无光线影响。

②洞内导线宜布设成多边形导线环，导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠的地方，点间视线应离开洞内设施0.2m以上，洞内高程控制点应每隔200-500m设置一对。

③仪器进洞后为适应洞内的温度和湿度必须晾露30分钟后才能正常使用，并应擦干仪器和棱镜镜面的水气后才宜观测。

④受场地和观测条件限制，导线边长一般不可能较长，有时难免采用短边和特殊短边。平导转正洞或正洞转平导，横洞内导线边长非常短，可采用三联脚架法测量或埋设强制对中装置，一旦有条件时，须及时改善短边条件并加以补测，以避免方位误差过大的影响。

⑤导线需联测必要的施工中线点，以利于及时检查和定正中线。

⑥由于诸多施工因素影响，在利用已测导线点引伸前，必须先检测判明已知点是否发生位移，平面控制点角度、边长检测较差的限差按下式计算：

⑦洞口投点通常距贯通点最远，因此测角误差对贯通的影响最大;同时，投点又是由洞外引向洞内的测角站，由于测角条件的诸多不利因素，为使洞口投点测角获得较好成果，观测时间宜选在夜间较稳定后进行;夜间观测有困难时，可选择气象稳定的阴天观测。进洞后第一对导线点向投点观测时，也宜在相同的条件下进行。

⑧仪器、目标多次置中，因为洞内导线边长较短，仪器和目标的对中误差对水平角观测的影响较大。为减少此项误差影响，导线测角可采用在测回间将仪器和觇标多次重新置中的方法，或者采用三联脚架法。

⑨在观测时，应在所有观测方向中选择一个通视良好、成像清晰、竖直角较小和距离适中的方向作为零方向。当方向数较多，需分组观测时，或观测中遇某些方向目标暂时不清晰而分组观测时，应采用同一零方向。endprint

3.4 洞内高程测量

3.4.1 测量仪器要求

洞内高程点延伸应采用天宝DINI03电子水准仪进行测量。

3.4.2 测量技术要求

3.4.3 高程平差計算

外业观测完成后，对原始数据进行分离、统计，生成平差文件，采用2套以上并经过认证的软件进行严密平差计算，直接生成各种报表，装订成册，报审后存档。

4 隧道贯通预计

4.1 洞外横向贯通误差

玉京山隧道全长6306.208m，按照《高速铁路测量规范》（TB10601-2009）要求，需要对其进行贯通预计，玉京山进口与玉京山平导进口施工的贯通面位于DK278+530，横洞与玉京山平导进口施工的贯通面位于DK280+415，横洞与玉京山明挖段施工的贯通面位于DK282+625。按照《高速铁路测量规范》的规定，玉京山进口与玉京山平导进口、横洞与玉京山平导进口以及横洞与明挖段，洞外横向贯通中误差为40mm，洞外高程贯通中误差为18mm，洞内横向贯通中误差为50mm，洞内高程贯通中误差为17mm，洞内外综合贯通中误差为65mm，贯通限差130mm，洞内外综合高程贯通中误差为25mm，贯通限差50mm。

由洞外GPS控制测量产生的横向贯通误差采用武汉大学《COSAGPS后处理软件》中的贯通误差影响值计算功能进行隧道贯通误差计算。

隧道洞内平面控制测量采用隧道二等导线测量，导线测角中误差mβ=±1.3″，边长精度1/100000。由于隧道较长，为防止进行洞内导线引测时出现粗差，减小隧道的贯通误差，现设计洞内导线布设为双导线，边长约为250m，进行洞内横向贯通中误差预计。

①玉京山进口与玉京山进口平导洞外GPS控制测量对横向贯通误差的影响计算。

采用武汉大学《COSAGPS后处理软件》中的贯通误差影响值计算功能进行隧道贯通误差计算，玉京山隧道进口进洞点为XJMCPI916，定向点为JMCPI914;平导进洞点为JMCPI915，定向点为JMCPI914;贯通里程为DK278+530，其坐标为X=3088441.005，Y=480418.439，切线方向为199°17′19″。计算得隧道横向贯通误差m外=±0.8mm<

±40mm。

②玉京山进口平导至玉京山横洞洞外GPS控制测量对横向贯通误差的影响计算。

采用武汉大学《COSAGPS后处理软件》中的贯通误差影响值计算功能进行隧道贯通误差计算，玉京山隧道进口平导进洞点为JMCPI915，定向点为JMCPI914;横洞进洞点为JMCPI918，定向点为JMCPI917;贯通里程为DK280+415，其坐标为X=3086593.933，Y=480083.146，切线方向为181°17′18.5″。计算得隧道横向贯通误差m外=±4.3mm<

±40mm。

③玉京山出口明挖段至玉京山横洞洞外GPS控制测量对横向贯通误差的影响计算。

采用武汉大学《COSAGPS后处理软件》中的贯通误差影响值计算功能进行隧道贯通误差计算，玉京山隧道明挖段进洞点为XCPI166，定向点为JMCPI920;横洞进洞点为JMCPI918，定向点为JMCPI917;贯通里程为DK282+625，其坐标为X= 3084433.710，Y= 480281.483，切线方向为173°19′26.8″。计算得隧道横向贯通误差m外=±4.9mm<

±40mm。

4.2 洞外高程贯通中误差

4.3 洞内横向贯通中误差

隧道二等：测角中误差为±1.3″，洞内导线边长相对中误差为： 1/100000。

4.4 洞内高程贯通误差

4.6 洞内外高程贯通误差

5 隧道贯通测量

由于玉京山隧道横洞贵阳方向至玉京山隧道明挖段已贯通，对实际贯通误差进行了测定。

实际贯通面桩号为K281+924.355，在贯通面上设置E点，并架设基座及棱镜，由玉京山隧道横洞洞内导线点5H17Y和5H20Z按照隧道二等导线要求测量并计算出E点坐标，详见表11。

玉京山隧道出口明挖段由洞内导线点5C08Y和5C09Y按照二等导线要求测量并计算出E点坐标，详见表12。

6 结束语

对于长大隧道来说，控制测量的好坏直接影响到施工测量的精度，提前做好隧道贯通预计，做到心中有数，隧道准确贯通将成功一大半。每次洞内导线延伸时，测量人员应认真按照规范的要求进行测量，严格控制好各项限差指标，为后续隧道的准确贯通提供条件。

参考文献：

[1]中国铁道出版社.TB10601-2009，高速铁路测量规范[S].

[2]中国国家出版社.GB/T12897-2006，国家一、二等水准测量规范[S].

[3]中国铁道出版社.TB10101-2009，铁路工程测量规范[S].endprint