长大隧道控制测量精度提高的优化策略与研究

摘"要：随着现代隧道工程的发展，对隧道控制测量精度的要求越来越高。针对长大隧道控制测量精度提高的问题，通过对现有测量方法的分析和研究，提出了关于控制测量和测量仪器的优化策略。对某隧道工程根据地质条件、施工工艺和测量仪器进行了测量策略优化，通过实地调研和数据采集反馈验证了提出的优化策略的有效性。通过对现有技术和具体案例的综合分析，为长大隧道控制测量精度的提高提供了理论和实践依据。

关键词：长大隧道"控制测量"精度提高"优化策略

OptimizationStrategyandResearchforImprovingtheAccuracyofControlMeasurementinLongTunnels

ZHANGHuafeng

ShandongLuqiaoGroup"Co.，Ltd.，"Ji’nan，ShandongProvince，250014"China

Abstract：Withthedevelopmentofmoderntunnelengineering，therequirementsfortheaccuracyoftunnelcontrolmeasurementaregettinghigherandhigher.Aimingattheproblemofimprovingtheaccuracyofcontrolmeasurementinlongtunnels，theoptimizationstrategiesofcontrolmeasurementandmeasuringinstrumentsareproposedthroughtheanalysisandresearchoftheexistingmeasurementmethods.Theoptimizationofthemeasurementstrategyiscarriedoutforatunnelprojectaccordingtothegeologicalconditions，constructiontechnologyandmeasurementinstruments，andtheeffectivenessoftheoptimizationstrategyproposedinthispaperisverifiedthroughfieldresearchanddatacollectionfeedback.Throughthecomprehensiveanalysisofexistingtechnologiesandspecificcases，itprovidestheoreticalandpracticalbasisfortheimprovementofcontrolmeasurementaccuracyinlongtunnels.

KeyWords：Longtunnels;Controlmeasurement;Accuracyimprovement;Optimizationstrategy

隧道工程是现代交通和基础设施建设的重要组成部分，在进入21世纪后，我国的隧道和地下工程得到了大力发展[1]。随着隧道工程日益增多，目前，我国已成为世界上建设隧道数量最多、环境最复杂、施工工艺最复杂、施工难度最大的国家[2]。由于隧道长度和规模不断增加，因此需要有更高精度、更高可靠性的施工控制测量技术作为支撑，方可满足隧道施工测量精度及安全要求[3]。在长距离隧道施工中，为了保障隧道顺利贯通，控制测量工作尤为重要[4]。长大隧道的复杂性和特殊性给控制测量带来了很大的挑战，因此，研究长大隧道控制测量精度提高的优化策略具有重要的理论和实践意义。

1"相关工作综述

1.1长大隧道控制测量的现状和挑战

随着隧道工程规模的不断扩大和复杂性的增加，对控制测量精度的要求也越来越高。长大隧道的特殊的地质条件和复杂的地下水环境、施工过程中的变形和沉降等因素给控制测量带来了巨大的挑战。因此，提高长大隧道控制测量的精度成为了当前研究的重点和难点。

1.2现有测量方法的优、缺点分析

针对长大隧道控制测量，目前已经有一些常用的测量方法被广泛应用，其中包括全站仪测量、激光扫描测量、全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）测量等，这些方法各有优、缺点。全站仪测量具有高精度和全方位测量的优势，但容易受到地形和遮挡物的限制；激光扫描测量可以快速地获取大量点云数据，但对于复杂地形和遮挡物的处理较为困难；GPS测量可以提供高精度的位置信息，但在隧道内部信号接收受限。因此，现有测量方法在长大隧道控制测量中还存在一定的局限性和不足之处。

1.3研究现状和存在的问题

目前，对于长大隧道控制测量精度提高的研究已经取得了一些进展。一些学者和工程师通过改进测量仪器的精度和稳定性、优化测量数据的处理和分析方法，以及引入先进的监测和调整技术，取得了一定的成果，但仍存在一些问题需要进一步研究和解决，如如何选择合适的测量仪器并进行校准、如何处理和分析大量的测量数据、如何实现实时监测和调整等。此外，隧道施工过程中的优化策略也需要进一步研究，以提高控制测量的精度和可靠性。

2"优化策略的提出

2.1"测量仪器的选择和校准

针对长大隧道控制测量，不同类型的测量仪器具有各自的特点和适用性。全站仪具有高精度和全方位测量的优势，激光扫描仪可以快速地获取大量点云数据，GPS可以提供高精度的位置信息。本研究将对这些测量仪器进行特点和适用性分析，以确定在不同场景下的最佳选择。为了保证测量结果的准确性和可靠性，测量仪器的校准是必不可少的。本研究将探讨测量仪器的校准方法和标准，包括使用标准器具进行校准、定期检验和校准等。通过建立合理的校准流程和标准，可以提高测量仪器的精度和稳定性。

2.2"控制测量的实时监测和调整

控制测量的实时监测和调整是隧道工程中至关重要的一环。隧道工程测量受洞内观测条件限制和测量方法的制约，采用的控制方法需要结合实际，合理布置控制网和提高测定精度[5]。随着隧道工程规模的不断扩大和复杂性的增加，对控制测量精度的要求也越来越高。实时监测和调整可以及时发现和纠正控制测量中的偏差和误差，提高测量的准确性和可靠性。

在实时监测方面，可以利用传感器和监测设备对隧道的变形、沉降、位移等进行实时监测。通过合理选择传感器，并将其布置在关键位置，可以实时获取隧道的变化情况。监测数据可以通过数据采集和传输系统传输到监测中心，进行实时数据处理和分析。通过分析监测数据的变化趋势，可以及时发现隧道的变形和位移情况，为后续的控制测量提供参考。

在实时调整方面，可以根据实时监测数据的分析结果，对控制测量进行及时调整。例如；当监测数据显示隧道存在变形或位移时，可以通过调整测量仪器的位置或参数来实现。实时监测和调整的优势在于及时发现和纠正控制测量中的偏差和误差，提高测量的准确性和可靠性。通过实时监测和调整，可以避免因为隧道变形或位移导致的控制测量误差，保证隧道工程的质量和安全。然而，实时监测和调整也面临一些挑战，例如：实时监测系统的建立需要合适的传感器和监测设备，并且需要考虑数据采集和传输的可靠性和实时性。

2.3"隧道案例与数据

某隧道工程全长29090.21m。洞口4个平面点全部采用强制对中（见图1），通过优化，保证定向边长长度不小于500m。洞内导线边按照400～450m布设交叉双导线（见图2），强制对中，测角中误差按照0.8s控制，测边的相对中误差设计为1/250000，采用0.5″和1mm+1mm/km的智能型全站仪测量。水准按照二等进行，1000m布置一个水准点。隧道单向掘进每隔2km左右宜采用不低于5″级的陀螺仪加测定向边。

2.3.1洞外横向综合贯通误差估算

洞外GNSS网测量误差引起的横向贯通误差、洞外GNSS控制测量误差引起的进口至1号斜井贯通段的横向贯通中误差按下式估算测量设计的验前横向贯通中误差，（GNSS方位角中误差限差按照0.8″考虑）计算公式如下[6]：

式（1）中：、为进、出口GPS控制点的Y坐标误差；​、为进、出口GPS控制点至贯通点的长度；、为进、出口GPS联系边的方位中误差；θ、φ—进、出口控制点至贯通点连线与贯通点线路切线的夹角。

代入数据得

则

M小于规范限差70mm。

2.3.2洞内横向综合贯通误差估算

洞内横向贯通误差估算，控制测量后，应按式中估算控制测量的验后横向贯通中误差。

式（2）、式（3）、式（4）中：为测角误差影响在贯通面上的横向中误差（单位：mm）；为测边误差影响在贯通面上的横向中误差（单位：mm）；为控制网设计的测角中误差（单位：″）；控制网各点至贯通面的垂直距离（单位：m）；为控制网设计的边长相对中误差（单位：mm）；控制网各边在贯通面上的投影长度（单位：m）。

代入数据得

2.3.3洞内、外横向综合贯通误差估算

M小于规范限差175mm。

2.3.4高程贯通误差

隧道洞内高程控制测量误差产生的高程贯通中误差应按下式计算[7]：

式（5）中：为洞外、洞内高程控制测量误差产生的高程贯通中误差（单位：mm）；为每千米水准测量偶然中误差（单位：mm）；为洞外或洞内高程路线长度（单位：km）。

代入数据得

小于规范限差25mm，满足贯通精度。

2.4"隧道施工过程中的优化策略

隧道施工过程中的优化策略是确保隧道工程质量和安全的关键。在施工过程中，测量控制策略和施工参数的优化和调整方法可以提高控制测量的精度和效率，从而优化隧道施工过程。

施工过程中的测量控制策略是确保隧道工程质量和安全的重要手段。首先，需要确定测量控制的目标和要求，如控制隧道的位置、形状和尺寸等。然后，根据施工进度和隧道特点，制订合理的测量控制方案，包括测量点的选择和布置、测量频次和时机的确定等。同时，需要考虑测量数据的准确性和可靠性，以及测量过程中的安全措施和风险管理。

隧道施工过程中，施工参数的优化和调整对于控制测量的精度和质量具有重要影响。需要对施工参数进行合理的选择和设计，包括施工工艺、材料的选择和调整等。通过优化施工参数，可以减小施工过程中的变形和位移，从而降低控制测量的误差。

3"优化策略与方法

3.1"地质条件下的测量优化策略

3.1.1地质勘察与预测

对隧道所经过的地质条件进行详细勘察和分析，包括地层结构、岩性、断层等因素的调查。利用地质勘察数据进行地质预测，预测可能出现的地质问题和隐患，为测量工作提供参考依据。

3.1.2地质灾害风险评估

对隧道所处地区的地质灾害风险进行评估，包括滑坡、地震、地面沉降等。根据评估结果，制订相应的测量方案和应对措施，以减少地质灾害对测量精度的影响。

3.1.3地质监测与预警系统的建设

建立地质监测系统，对隧道周边地质环境进行实时监测，包括地下水位、地表沉降等；还要建立地质预警系统，及时预警地质灾害风险，为测量工作提供预警信息，以便及时采取措施。

3.2"施工工艺的测量优化策略

3.2.1施工工艺的优化与测量协调

在制订施工工艺方案时，充分考虑测量需求，确保施工工艺与测量工作的协调。在施工过程中，与施工人员密切合作，及时调整测量方案，以适应施工进度和工艺变化。

3.2.2施工过程的监测与控制

在施工过程中，要进行实时监测，包括隧道变形、支护结构变化等。利用监测数据，及时发现施工过程中的问题，并采取相应的解决措施进行调整和改进。

3.2.3施工质量的评估与改进

对施工质量进行评估，包括隧道尺寸、平整度、纵横坡等方面的检查。根据评估结果，及时进行施工质量的改进，以提高测量精度和隧道的整体质量。

3.3"测量仪器的优化策略

3.3.1仪器设备的选型与校准

根据测量需求，选择适合的仪器设备，包括全站仪、测量仪等。定期对仪器设备进行校准和检查，以确保其准确性和稳定性。

3.3.2测量方法的改进与创新

针对隧道施工的特点，改进和创新测量方法，提高测量效率和精度。探索新的测量技术，如激光扫描、无人机测量等，以提高测量精度和效果。

3.3.3数据处理与分析技术的提升

运用先进的数据处理和分析技术，对测量数据进行精确处理和分析。利用数据模型和统计方法，提取有效信息，减少误差和干扰，提高测量精度。

4"结语

合理的实验方案和数据采集方案是确保控制测量结果准确可靠的前提。在此基础上，根据实际工程条件，针对性地提出优化策略，有助于提高隧道控制测量精度。本文针对长大隧道控制测量精度的提高提出了优化策略，在某隧道工程中，根据其地质条件、施工工艺和测量仪器，提出了测量优化策略，实地调研和数据采集反馈良好，验证了本文提出的优化策略的有效性，为长大隧道控制测量精度的提高提供了理论和实践依据，对隧道工程的决策和优化具有重要意义。

参考文献

[1]姚远.隧道工程自动化监控量测技术的发展现状[J].价值工程，2024（43）：79-82.

[2]袁丁，耿芳闯，文运强.某隧道盾构施工控制测量技术探讨[J].科技资讯，2024，22（8）：171-173.

[3]蔡嵩.地铁施工测量精度的影响因素及技术应用[J].工程技术研究，2022，7（9）：130-132.

[4]吴敬奎，方秀友，王文龙.长距离隧道控制测量与精度分析[J].江西建材，2022（12）：88-90.

[5]江剑斌，王文要.黑山南北高速公路隧道控制测量方法[J].公路，2024，69（2）：155-157.

[6]王辉.长大隧道测量的若干问题探讨[D].西安：长安大学，2020.

[7]王正邦，陈光金，付宏平，等.基于隧道提前铺轨的高程贯通误差预计方法研究[J].铁道标准设计，2021，65（7）：136-142.