高速公路隧道施工测量技术研究

陈贺

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北 宜昌 443000

引言

目前，高速公路隧道的建设已广泛采用现场测量技术进行设计与施工。通过对隧道进行测量，可以预测预报周围岩土的变化情况，并优化设计和指导施工，避免在隧道施工中施工人员发生重大安全事故，确保了隧道施工安全，使隧道在后期的施工工程使用时变得更加经济合理。高速公路隧道施工过程中正确的运用测量技术，既有利于降低施工成本，又能增加高速公路隧道的使用寿命。本文就高速公路隧道施工测量技术的项目和方法以及成果分析这两大方面来对测量技术展开叙述。

1 高速公路隧道施工测量技术的价值

1.1 凸显决策科学性，提升施工质量

在公路隧道施工中，具有恒定的原受力情况，但是随着开挖工作的开展和推进，会导致整体结构产生不同程度的变化，工作人员为了保证整体结构的稳定性，需要采取加固措施确保支护结构的稳定，同时借助衬砌结构对应力变化情况进行高效应对。通过测量技术能够保证施工企业获取准确的数据，为支护和加固工作的顺利开展提供数据支撑，有效控制复杂的受力情况，提升施工质量和技术水平。

高速公路隧道施工过程中提高测量技术是有助于对隧道建设的手段科学化。隧道建设施工前需要对施工的环境、施工的技术做相应的评估，通过评估才能掌握隧道施工是否有可行性。对隧道进行测量，主要是测量隧道开凿的距离，以及帮助施工队准确地把握隧道开凿的距离。测量技术并非仅仅是对距离进行评估，还需要对其他数值进行精准性评估，通过测量技术的使用，能够为施工企业提供精准的数据，这些数据在工程建设方案中均是必要的，在设计方案时，需要有准确的数据，依托数据进行科学的决策。在施工时也需要在科学的决策方案指导下进一步的施工。另外，高速公路的隧道施工相较于其他隧道施工而言，应更加精细化，需要将数据精确化，施工方案精细化，这样才能推动施工过程的精细化，数据精细化发展了，施工质量也能随之提升。

1.2 展现监测动态化，保证施工安全

和普通地面工程不同，隧道结构的受力情况更加复杂，并且随着所受的外力也在发生不同程度的改变。当前关于高速公路隧道施工荷载体系方面的研究仍然存在一定的不足，缺乏荷载量值方面的研究，导致整体深度不够，加上设计方案的不合理，导致施工企业决策和操作科学性、合理性不高，而应用测量技术能够明确具体的隧道结构受力情况，从而采取有效的应对措施，保证隧道工程的施工稳定，避免发生安全事故，避免对施工人员的生命财产安全产生威胁。利用测量技术能够准确地测量隧道中的岩体结构，施工人员根据测量的结果分析岩体的受力情况，从而采取有效的加固措施保证岩体稳定性，降低发生安全事故的概率。

1.3 数据测量精细化，减少施工误差

高速隧道工程与其他工程建设具有差异性。高速公路的隧道建设需要对周边的山体环境，以及山体结构进行全方位了解，通过对山体结构的测量来评估隧道建设的安全性。高速公路上建设隧道是存在一定安全隐患的，因此，需要有专业的团队对其进行测量与评估，将测量数据进行分析整合，通过提高数据测量的准确性，减少施工误差，提高隧道工程建设的安全系数[1]。

2 高速公路隧道施工测量技术

2.1 洞外控制测量

2.1.1 三角锁法。①三角锁适用于只考虑横向贯通精度的情况，该方法的关键在于布设角度测量网、边测量网、边交网。②与洞口连接线同向布设三角锁，以三角点为洞口投点，尽量减少所需三角形数量，确保三角形总数在12以内。

2.1.2 精密导线法。①单导线。对于直线隧道，单导线起点是中线，对于非直线隧道，起点为洞口切线转点、次级相交点。②主辅导线环。主辅两条平行导线，在隧道首尾相连形成闭环，适用于较长隧道的控制测量。③导线网。适用于复杂线路或辅助坑道较多的隧道，所有角和边均应测量。④附合导线。可在相向开挖的隧道洞口设置附合导线，以在隧道的两端设置测量控制点；在处理测量数据时，应尽量减少测量误差带来的影响。

2.2 洞内控制测量

2.2.1 洞内导线测量。①隧道施工时，间隔20m埋设中线控制桩，隧道掘进至一定长度时设置一个导线点，或者将埋设的中线控制桩作为导线点，构建隧道洞内施工导线。②用全站仪观测导线转折角，用测距仪测定导线距离，测量操作至少重复两次。③基于导线点定位进行中线校正，导线测量要紧跟隧道掘进，及时施测，有效控制隧道贯通误差。

2.2.2 洞内水准测量。①隧道施工高程通过洞内水准测量控制。每掘进200～500m需在洞内设置一个水准点，基于水准点测量并布设腰线。②往返观测洞内水准线，同时还需要进行多次复测。③由于隧道施工扰动大、环境恶劣、光线不足，必须进行多次观测。施工区域烟雾和灰尘较多，不宜进行角度测量。

2.3 掘进中隧道断面的测量

2.3.1 洞口掘进方向标定。①中线方向的测量与布设精度直接决定了隧道横向贯通误差，而进入隧道时中线初始方向的测设决定了中线方向的测量与布设精度。②应在隧道入口处布设多个固定点，在地面上标定中线方向，依据测设的中线方向进行联合勘测。③在隧道掘进期间要随时检查洞口控制点位置、中线方向及里程，如有偏差须及时纠正。

2.3.2 洞内中线和腰线的测设。①中线的测量和布设：基于洞口中线方向桩、中线控制桩，在洞口的开挖区域表面布设中线，并引入洞内，据此布设洞内中线里程桩。②腰线的测量和布设：在隧道岩壁上，间隔5～10m测量和布设标高线，即腰线，确保其高出地坪1m，并根据洞内水准点测量和布设腰线高程。

2.4 掘进方向指示

①由于隧道施工环境复杂，洞内光线不足、施工空间小，需用激光指示器标示洞内中线、腰线的方向。通过激光笔进行标示，再通过激光指示器来为测量者提供清晰的方向标识，从而便于测量者对隧道洞口内进行测量。②每次掘进之前必须根据施工设计要求的隧道洞内断面类型和大小在断面上标记。常用方法包括：三角形高程法、放大样法、断面支距法等。三角形高程法是指：用正弦定理根据三角形内角来解析边长，主要决定于角度测量精度。三角形高程法的使用方法简单，受地势影响较小，因此，在隧道建设过程中，使用率较高。放大样法是指：按照绘制的图纸，用实际尺寸把构件放样在场地上，然后在大样上进行构件制作。放大样法的使用有助于落实实际的用料，也有助于隧道的施工。而断面支距法也是较为常用的一种方法。断面支距法适用于场面起伏较大、地形变换复杂的地区。掘进之前，均需要根据隧道的实际情况来选择相适应的方法，这样才有助于提高隧道建设的效率。

2.5 隧道贯通误差调整方法

①隧道贯通后，应在进行隧道衬砌前完成中线、高程贯通误差的调整，并根据调整后的中线、高程放样。②对于直线隧道的贯通误差，采用折线法调整。③对于曲线段隧道，可以从曲线两端向贯通面调整中线方向、里程，以调整贯通误差。④采用导线测量延伸中线时，方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上。⑤将入洞口处引测所得的高程均值作为调整后隧道贯通面附近的水准点高程，按照高程贯通误差的二分之一，在隧道首尾尚未衬砌部位的高程点上，根据长度比调整[2]。

2.6 隧道施工测量安全措施

2.6.1 测量隧道时必须正确使用测量设备。测量设备的好坏会影响测量结果的精准度，因此，在使用测量设备时，需要对测量设备进行检测，要确保设备完好。首先，在安装测量设备时，应按照规范操作，防止设备掉落、倾倒；其次，在使用设备时，需要根据周边的环境选择合适的测量设备，测量设备应与周边的环境相适应，相贴合，推动测量结果精准化；最后，还需要在施工过程中对测量设备进行检测与维修，高速公路的隧道地势较为复杂，因此，在测量时，测量工具可能会受地势或者操作手法而受到影响，因而，需要对测量设备进行不定期的检测，以保障测量设备的精准性。

2.6.2 在洞内、洞外进行测量时，应尽量选择平稳的区域。在高速公路段修建隧道，具有一定危险性。高速公路段的地势较为复杂，因此，在施工时，需要结合实际的地形来进行测量。测量工作在平稳的地区开展，能有效地减少误差，并且还能够提高测量工作的安全系数。在修建隧道过程中，可能会因天气或者地势原因，出现漏水或塌方等危险，因此，在施工前就应该对地形进行检测，选择平稳的地形来测量，禁止在漏水或塌方区域进行测量，防止施工过程中出现安全问题。

2.6.3 测量时需要准备照明设备，配备安全防护装备。在高速公路修建隧道，大多数是要对山体进行开凿，因此，修建隧道的环境是黑暗的，为此，在修建隧道时需要准备好照明设备。我国修建隧道最常用的照明设备就是隧道LED灯，这种灯的光源范围大，并且还有节能的效果，在修建隧道时，需要安装照明设备，并且还需要为测量者配备相应的灯光设备，为测量者提供明亮的测量环境，减少因照明不良而出现测量偏差问题。另外，隧道修建还需要注意安全防护，应为施工人员提供安全防护设备，让施工者人员与相关技术人员能在保障安全的情况下去进行隧道工程的施工。

2.6.4 加强对施工人员的培训，提高施工过程的安全性。高速公路的隧道修建工程是具有一定危险性的工程，在施工过程中，施工人员的综合素质会影响施工过程的质量，因此，对施工人员与相关技术人员进行培训是十分有必要的。首先，可以通过开展岗前培训，来提高施工人员与技术人员的专业技能水平，岗前培训能帮助施工人员快速地学习专业理论知识，通过掌握一定的专业理论知识，提高施工过程的科学性。除了加强施工人员的理论知识，还需要提高施工人员的实践操作能力，让施工人员在实际操作过程中将理论知识运用其中，这样才有助于施工人员在施工时能在科学理论指导下进行施工，提高施工的质量与效率。其次，还需要对施工人员开展安全事故演练，通过不定期开展演练，能够提高施工人员的安全防范意识，减少在施工安全事故的发生。最后，还可以对施工人员与相关技术人员开展考核制度，通过开展考核来提高施工人员的工作效率，从而在保障安全质量的基础上，提高高速公路隧道修建的效率。

2.6.5 完善高速公路隧道建设的管理制度。完善的管理制度有利于提高工程建设的效率。我国高速公路的隧道施工需要有相应的管理制度，在管理制度的约束下对施工的全过程进行管理与控制。在实际的施工过程中，隧道管理责任主体划分不明确，管理制度未细化。隧道的管理首先需要明确责任主体，将隧道工程建设细分成不同的区域，每个区域都设置一个相应的负责人，例如将工程建设分为方案设计部、测量实施部、材料采买部等，通过细化工程建设，划分好责任主体，这样就能在出现问题时，快速找到负责人，从而高效得解决问题。另外，还需要加强对施工结果的检测，隧道完工后，需要对结果进行测量，确保隧道的安全性。通过完善管理体制，推动了高速公路隧道建设的科学化发展，也提高了隧道建设的效率[3]。

3 结束语

综上所述，测量在高速公路的隧道施工过程中的应用具有很重要的意义。由于高速公路的隧道施工过程艰难且地理位置不易施工，因此，测量是保障施工人员和隧道完整的最后一道关卡。在高速公路的隧道施工过程中，不管是施工人员，还是相关技术人员，都要秉承对人们高度负责的态度去进行隧道施工这一项工作，尽最大的可能去减少误差，避免人为原因造成隧道施工的安全事故。