特长隧道测量的贯通误差控制

冉一丰

【摘  要】随着我国社会经济的飞速发展，我国国内的一些隧道工程随之不断增多。在隧道工程挖掘过程中，所有的规范标准也比较多，精度也相对较高，特别是特长隧道，由于实际测量阶段很容易造成贯通误差，所以，在具体的施工过程中，要对贯通误差进行合理控制，保证不会对实际工程造成影響。本文就对特长隧道测量的贯通误差控制措施进行深入探讨。

【关键词】特长;隧道;测量;误差

1、隧道贯通误差控制的意义

隧道误差控制是个繁琐的过程，是通过很多步骤才完成的，每一步都至关重要，都直接影响了整个贯通误差的数值。下面分各个步骤依次说明。测量讲究的是先整体后局部、先控制后碎部。隧道贯通误差是隧道两端相向施工的中线因地表控制测量及隧道内导线测量的误差使其在贯通面处不能理想地衔接而产生的纵向，横向及高程误差。由于测量过程中不可避免地带有误差，因此贯通实际上总是存在偏差的。隧道贯通接合处的偏差可能发生在空间的3个方向中，即沿隧道中心线的长度偏差，为纵向贯通误差;垂直于隧道中心线的左右偏差，为横向贯通误差;和上下的偏差，为高程贯通误差。纵向贯通误差只对贯通在距离上有影响，对隧道的质量没有影响，而后两种方向上的偏差对隧道质量有着直接影响。在隧道施工当中，如果贯通误差超过规定的范围，将会引起隧道中线的偏差，甚至使洞内建筑物侵入规定的界限而使洞内已衬砌的部分被报废，给工程带来重大的损失。

2、特长隧道测量贯通误差控制措施

2.1建立洞外控制网

实际工程测量当中，规定在区内的实际变形值要在2.5cm/km，因为隧道是线性的，如果按照常规3°高斯投影进行坐标估算，隧道出口的长度投影将变成14cm/km，这和规定的实际要求相差甚远。为了进一步缩小实际投影，一定要建立一个中央子午线选择测区中央，高程化面则选择平均高程面建立相应的直角坐标系，同时建立出一套供应工程使用的基础坐标，唯有如此才能确保隧道贯通正常。平面控制网主要是借助GPS进行测量，将实际测量控制点掩埋成具有强制观测装置的混凝土墩。如此可以有效确保洞外控制网的准确性，控制网当中最长的边达到12Km以上，最短的边长超过200米。最弱点的点位中误差是在±1cm之间。建议改为“洞外平面控制网与高程控制网的等级分别达到了一级和四等。

2.2明确超出规范的贯通误差值

由于实际相向挖掘长度具有一定限差，因此需要解决的基本问题就是明确贯通的目标，也就是贯通中误差。在确定贯通中误差时需要注意两项原则：一，可以顺利实现原则，也就是给定的误差精度要求不能过高，否则就会对实际测量技术及设备要求过高，进而造成大量的成本投入;二，满足实际工程需求，以便于更好地开展下一步的工程衬砌，同时满足相应的过水断面操率需求，将衬砌厚度的一半当做贯通测量的最低限差，确保实际贯通误差不超过这一具体数值即可，如此就不会对实际衬砌操作带来影响。具体方法：针对数值在10km内的要参考相关隧道贯通测量规范要求;针对数值在10km以外的，则要结合实际工程技术与支护需求，选用工程测量中的隧道误差统计分析，对实际测绘结果进行推算。针对特长隧道测量，因地球曲率与地面高差投影等误差的影响，及地下导线测量误差与地面施工控制网等方面的影响，使隧道挖掘中出现一定的中线偏移情况，也就是产生所谓的贯通误差。在隧道中线这一方向的投影长度称为纵向贯通误差，垂直于中线方向的投影长是横向贯通误差，高程方向的投影长度是竖向误差也叫高程贯通误差。因实际施工中，纵向误差对工程的影响较小，再加上电磁波的测距精度较高，因而可以将纵向误差合理的控制在一定范围内。竖向误差可用精密水准法进行测量，因此隧道的实际贯通误差主要表现在横向贯通误差上。

隧道贯通挖掘的基本特点是由支洞口的对面方向开始挖掘，从而不断提升实际挖掘效果。在洞外要布设一定的地面控制网，比如GPS网、边角网、导线网等，在隧道内要布支导线。例如，设定隧道分别从左右的洞口相向开挖，这时引起横向贯通误差的主要来源为：洞外控制测量产生的横向中误差m1，左端支导线测量产生的横向中误差m2，相应的右端支导线产生的横向中误差m3，洞内外测量误差以及施工测量误差等。同期三个误差相比，最后的误差相对较小，因此可以忽略不计。因前三项误差对横向贯通误差的影响相对独立，按照相应的等影响原则，如果让m1=m2=m3=m，那么m4=m。进而可以明确实际洞内外的贯通误差分配值。

2.3明确洞内控制网形及等级

结合实际推算的洞内控制等级，明确洞内控制实际方案与资源，确定最佳的贯通精度需要遵循经济、合理、适度的原则，在这里既要确保贯通偏差在适中范围不会对实际水流产生一定影响，或者是对建筑物造成一定的冲刷破坏，或者是出现相应的返工情况，最终造成一定的工程浪费，耽误工期，影响隧道的最终使用;但是也不可以胡乱提高实际精度要求，进而引发工程测量阶段的物力、人力、财力浪费，拖延工程时间。这一阶段可以结合工程规范实际要求做好相应的财力、人力、物力投入。明确大边长、导线进洞的基本洞内控制方案，明确基本控制参数为：将平面洞内控制网铺设成一级导线网，也就是施工和基本方面的导线网。基本导线网要铺设成双向闭合多环导线，同时结合洞内的条件设置相应的基本导线点，尽可能地将其设定在隧道中心线上，且形状为等边三角形。在相应规范中光电测距导线的最高等级应为一级。在布网设置中，要将测角测回数、测角精度、测距仪标称精度、测距测回数等相应的技术指标进行提升，确保导线网的等级达到相应的一级标准。

2.4洞内控制测量精度设计

在洞内控制测量中，测量导线需要按照四等导线的布设要求进行作业，洞内控制测量精度必须要达到下面几点要求：①本工程在隧道施工中，光照强度低、受到较大的干扰，并且测角误差很大程度上受到外部环境的影响，所以测角误差必须能够满足±2.5″的测角精度。②在曲线隧道控制测量中，因为洞内导线的形状和隧道的形状是相同的，边长精度可以按照测量距离相对误差的1/50000考虑。对于直线段隧道，贯通误差和边长误差受到的影响比较小，主要是对测角精度进行合理的控制，所以边长的长度是对测角精度进行影响的主要因素。在直线段隧道洞内控制测量中，导线的边长通常设置为200m，隧道曲线段的导线边长为100m或者以上。③严格控制测量的方法，本工程洞内导线测量的仪器为全站仪，全站仪的标称的测角精度为±1.0″，测距精度±（1mm+1.0ppm）。可以看出全站仪的精度能够完全满足四等导线测量的要求和规定。在测量的工程中，主要采用方向观测法对测角进行测量，角度4个测回，左角和右角分别2个测回，按照相同的目标进行观测的过程中，需对测微轮进行合理调整和控制，进行两次照准，两次读秒。严格控制两次照准左角和右角的和，通常控制在360°±5″内。

3、结束语

综上所述，现如今特长隧道工程数量越来越多，而有效降低隧道洞外洞内的贯通误差是隧道施工重要的步骤。在隧道内进行测量工作时，要注意点位的合理布设、适当的测量时间段和良好的视野。在保证隧道内贯通误差测量精度的同时，测量过程中还要注意自身的人身安全。测量时要严格遵循规范要求，确保实际贯通精度符合相应规范标准，有效控制存在的贯通误差，为隧道施工及顺利实现贯通奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]刘志.超长引水隧洞贯通误差控制关键技术研究[D].成都：西南交通大学，2017.

（作者单位：贵州恒安工程试验检测有限公司）