隧道工程施工中的测量技术应用

孙浩

摘 要：测量技术在隧道工程施工中占据着重要地位，加强测量技术的应用，能有效保证隧道工程施工质量。由此，本文以某隧道工程为例，首先分析隧道工程施工测量的特点，然后阐述隧道贯通的测量误差，最后提出隧道洞外控制测量和洞内控制测量的有效方式，以期为隧道工程测量提供借鉴。

关键词：隧道工程;隧道施工;测量技术

中图分类号：U452.13文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）19-0103-03

Abstract： Measurement technology plays an important role in tunnel construction. Strengthening the application of measurement technology can effectively ensure the quality of tunnel construction. Therefore， taking a tunnel project as an example， this paper first analyzed the characteristics of tunnel construction survey， then expounded the survey error of tunnel penetration， and finally put forward the effective methods of control survey outside the tunnel and control survey inside the tunnel， in order to provide reference for tunnel engineering survey.

Keywords： tunnel engineering;tunnel construction;surveying technology

随着技术的进步，各种新型的测量技术逐步被应用于隧道工程建设中，突破了传统测量方式的局限性。新型测量技术的应用，不易受到各方面因素的干扰，有效提升了测量结果的准确性，保障了隧道工程建设的顺利进行。

1 工程概述

以某隧道工程为例，该隧道工程全长14.085 km，进口里程与出口里程分别为DK239+915、DK254+000。隧道为双线隧道，在此隧道工程项目中，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩分别为5 630 m（39.97%）、7 720 m（54.81%）、735 m（5.22%）。在整个隧道工程中，处理隧道进口段与隧道出口段的有关区段位于曲线上，其余的地段都为直线，其曲线段包含了隧道进口DK240+608.872～DK241+664.568段，该段处于半径在R=2.8 km的左偏曲线上，还包含了隧道出口DK251+808.465～DK254+000段，该段处于半径在R=3 km的左偏曲线上。

本隧道工程主要包含了正洞与辅助坑道，辅助坑道包含一道斜井、进口、出口、平导。在此隧道工程中，为了保证工程在合同规定的工期范围内顺利交付，需要在工程施工中有效进行工程排水、通风、工程场地等的相关布局，设置进口、斜井与出口三个工区加以施工。

2 隧道工程施工测量的特点

2.1 隧道施工的特殊环境对控制点布设的特殊要求

隧道工程施工中需要充分考虑施工环境的特殊性，保护隧道工程区域内岩石结构的稳定性与安全性[1-2]。隧道工程测量技术的应用过程中，需要充分结合隧道特殊的地理环境，科学地进行有关控制点的布设，以提升测量结果有效性，保证测量精度，使测量结果可以为隧道工程施工提供重要的数据参考。

2.2 测量方式受开挖方式影响

隧道工程施工中，测量方式常常受到开挖方式的影响。隧道开挖应用最普遍的方式是全断面开挖法与先导坑后扩大成型法。从开挖效果来看，全断面开挖可以实现一次成型，而先导坑后扩大的开挖方式使得在开挖过程中就实现了逐步成型，为隧道工程纠偏等预留了一定的空间。对于不同的开挖方式，所采用的测量方式也存在一定差异，在全断面开挖方式下，必须保证测量能一步完成，而先导坑后扩大的开挖方式要求在测量时可以遵循先粗后精的测量原则。

2.3 洞内分级控制

隧道工程施工中，中线点的测量结果直接影响隧道洞穴内的衬砌施工等，因此，在测量过程中需要重视中线点的控制。在隧道洞穴内形成分级控制系统，实现洞穴控制点对中线点的控制，正视中线点控制掘进的临时中线点，保障隧道施工的顺利进行。

3 隧道贯通的测量误差

3.1 隧道贯通误差及其对隧道贯通的影响

隧道贯通测量是隧道工程测量的重点。贯通测量误差主要是在相向两条隧道的开挖中心上，贯通面里程的中线点不重合的情况下两点之间的空间距离。贯通测量误差包含平面误差与高程误差两种形式。在水平面中进行平面误差分解，可以获得测量中所包含的横向贯通误差与纵向贯通误差。其中，横向贯通误差与隧道的线路方向紧密相关，如果其超过了正常范围，会加大隧道几何变形发生的概率，最终使得在工程施工中相关洞内设施被拆毁重建，对隧道工程施工的进度与成本管理极为不利;纵向贯通误差引发的最直接的后果是隧道线路设计坡度、中线长度等与工程设计要求不相符。高程误差直接影响着隧道线路的坡度。这些误差的限制值如表1所示。隧道贯通误差是由洞外平面控制测量等造成的，控制测量对贯通精度的影响存在一定的限制值，如表2所示。

3.2 贯通误差的估算

贯通误差的估算主要是由控制网的形式所决定的，导线测量误差对贯通误差有着极为重要的影响。在有关误差计算上，需要严格遵循相关計算方式，根据相关误差参数，计算最终的贯通误差值。

4 隧道洞外控制测量

本文研究的隧道工程的直线与曲线隧道分别长1 km和0.5 km，因此，在此情况下，必须进行隧道平面控制测量。

4.1 洞外平面控制测量

洞外平面控制测量主要包含直线隧道与曲线隧道两种。其中，直线隧道测量主要是为了获得引测进洞的方位与精准点的平面方位等隧道参数;而曲线隧道测量除了要获得与直线隧道测量一样的参数外，还要获得一些其他工程指标。洞外平面控制测量方式主要包含以下几种。

4.1.1 中线法。中线测量先将洞内线路中线点的平面位置测设于地面，经检核确认该段中线与两端相邻线路中线能够正确衔接后，方可以此作为依据，进行引测进洞和洞内中线测设[3]。

4.1.2 精密导线法。在利用精密导线法进行测量的过程中，为保证测量结果的精确性，导线点应沿着两端洞口科学布设。具体来说，应根据隧道的长度和辅助坑道的数量及分布情况，并结合地形条件和仪器测程选择导线点位置。对于导线，其最短边长不应小于300 m，相邻边长的比不应小于1∶3，并尽量采用长边，以减小测角误差对导线横向误差的影响。导线的水平角一般采用方向观测法。当水平角只有两个方向时，可按奇数和偶数测回分别观测导线的左角和右角，以检查出测角仪器的带动误差， 数据处理时可以较大程度 地消除此项误差的影响[4]。

4.1.3 三角网法。三角网法在洞外控制测量中也发挥着重要作用。在实际应用中，在隧道洞外布设单三角锁。对于曲线隧道，三角点必须严格沿隧道两个洞口的连线方向进行布设，以有效避免边长误差对隧道横向贯通所产生的不利影响;对于直线隧道，三角点需要沿着线路中线布设。

4.2 洞外高程控制测量

隧道洞外的高程测量控制也是隧道工程中的测量重点，其直接影响隧道工程的施工质量。在隧道洞外高程控制测量中，首先要确定起测高程值，以隧道洞口附近的某个线路定测点高程值作为起测高程值，而隧道另一端口定测点高程值作为高程闭合点。当高程闭合以后，需要根据工程要求对高程差值设置断高，使在隧道工程测量中有相对统一的高程体系，使隧道工程测量中高程控制测量误差可以在相对合理范围内。在隧道高程控制测量中，水准测量、光电测距三角高程测量等方式的应用较为普遍。

5 隧道洞内控制测量

5.1 洞内平面控制测量

在洞内平面测量过程中，有关测量人员需要注意以下问题：如果测量时发现工程中存在平面导坑，那么要尽量使用横向通道，使正洞的导线与平行导坑的单导线可以实现联测，从而为后期的工程测量奠定基础。为提高测量精度，必须在洞内建立多边形主副导线环、闭合导线等。如果在测量过程中需要新增控制点，必须在已有导线点基础上分析新增点布设的科学性与可行性。在隧道洞内测量过程中，必须实施多次测量，将测量误差控制在合理范围内，使测量结果能为工程施工提供重要参考。此外，工作人员要尽量选择在地基稳固、受其他因素干扰小的区域设置导线点，提高测量误差[5]。

5.2 洞内高程控制测量

隧道洞穴高程控制测量过程中，需要将海拔高度从井眼高度控制点进行传递，使之逐步传递到隧道洞穴内。在进行高程控制测量时，可将高程控制点布设在导线点，也可以设置于隧道顶板、侧壁上，各个高程控制点的距离应该保持在200～500 m;同时，根据测量等级来选择测量方式，将测量干扰控制在合理范围内。

隧道工程施工难度大，测量技术对工程施工的顺利进行起着重要作用;因此，工程单位在隧道工程施工中，需要结合工程特点，严格进行测量方式的选择，尽量减小测量误差，保证测量精度，提高测量结果的有效性，使测量结果可以为隧道工程建设提供重要参考，从而保证隧道工程建设的整体质量。

参考文献：

[1]李宗平，张永涛，杨钊，等.三维激光扫描技术在隧道变形与断面检测中的应用研究[J].隧道建设，2017（3）：336-341.

[2]张赛.隧道工程施工中的测量技术应用[J].建材发展导向，2017（12）：249-250.

[3]刘鹏，宋曙光，周昆，等.柔性测量技术在特大断面隧道试验中的应用[J].山东建筑大学学报，2018（6）：75-78.

[4]赵映友.GPS测绘在隧道施工中的应用新探[J].智能城市，2019（11）：68-69.

[5]宋健.控制测量技术在复杂地形特长大山岭隧道施工中的应用[J].佳木斯职业学院学報，2018（1）：477-479.