广东建材２０１５年第２期 质量控制与检测 高速铁路长大隧道施工 控制测量措施的探讨 贾亚宣 （中铁十六局集团第二工程有限公司） 【摘 要】目前，越来越多的隧道工程施工单位意识到了隧道贯通的重要性，长大隧道的测量精度 问题也备受重视。可以说，隧道工程质量很大程度上都是由隧道贯通以及贯通精度决定的。基于此，本 文主要对高速铁路长大隧道施工控制测量措施进行了探讨。 【关键词】高速铁路；长大隧道；施工控制；测量措施 高速铁路建设对地理条件、线性的要求相当高，加 ２该高速铁路长大隧道洞内外联系和洞 之其速度常年保持在２５０ｋｍ／ｈ以上，这注定高铁必然是 由许多的隧道尤其是长大隧道组成的。在施工过程中， 内导线横向误差的估算 施工队会采用增加工作面的方式建设隧道，也就是所谓 在实际施工当中，我们可以根据等边直伸形导线对 的长隧短打，多开平导、斜井、竖井等。所以，隧道质量是 洞内导线的横向误差进行估算，这是由隧道的施工特点 否达标，关键就是由这些工作面之间的贯通精度决定 决定的。在直伸形导线中，导线的纵向误差与测距误差 的。为了确保贯通精度达到施工要求，建立一个隧道内 息息相关，而测角误差则决定了横向误差。隧道的纵向 外施工测量控制网是可行的，这样才能判断控制布网的 和横向贯通误差为导线测角和侧边的误差之和，贯通误 好坏及精度的大小，这是顺利开展施工工作，确保隧道 差则来源于纵向方面，这种误差通常不会影响隧道的施 相互贯通的重要保证。本文将采用常规测量方法对在特 工质量。所以，控制隧道贯通误差的重中之重就是对导 定条件下的观测精度以及测量控制布网设的好坏进行 线测角的误差传递积累进行控制。而横向误差则指的是 研究。 贯通面因折角的测角误差而产生位移的现象，如图１所 １实例概况 示 我们可以按照以下公式对隧道贯通面横向因各折角 的测角误差而形成的误差进行计算： 所谓大隧道，即两端洞门口之间的距离超过五千米 的铁路隧道。隧道施工技术的关键一环就是保证隧道建 贯 成之后满足设计对轮廓以及线性的标准。一般而言，隧 通 藏 道中的中线和高程控制与长大隧道的控制测量精度有 着密切的关系。某高速铁路隧道设计为分离式双向４ 图１等边直伸形导线在贯通面的横向误差示意图 车道长大隧道，左洞长３６１３ｍ，右洞长３５７６ｍ，是本标段 工期控制性工程。进口隧道右线位于Ｒ＝１７００ｍ、Ｌｓ ｍ内 ￣／ｎ＋１．５一 （式１） ：１５０ｍ的圆曲线上，隧道左线位于Ｒ：２０００ｍ、Ｌｓ＝１５０ｍ 的圆曲线上；出口右线位于Ｒ＝１７００ｍ、Ｌｓ＝２００ｍ的圆曲 式中： 线上，隧道左线位于Ｒ＝１６００ｍ、Ｌｓ＝２００ｍ的圆曲线上： ｍ内——洞内导线测量引起的横向贯通中误差： 该隧道的平面布置呈Ｓ型，纵坡选择了人字坡，坡度不 Ｌ——隧道两相向开挖洞口间长度； 超过０．５５％，为确保控制精度达到设计要求，本工程在 ｍ。——导线测角中误差； Ｐ——２Ｏ６２６５”： 施工时将采用两端四个洞口工作面双向掘进方法。 ｎ——导线边数。 一３５— 质量控制与检测 广东建材２０１５年第２期 当导线长度小于规定长度的１／３时，导线全长的绝 数，将两个角的方向值平均之后的合和理论值相比较， 对闭合差不应大于１３ｃｍ，根据隧道施工方法和隧道用 也相对的多了个评判测角精度合格与否的条件，相比较 途不同，当贯通误差的调整不会显著影响隧道中线几何 只观测左边角度的精度上有很明显的提高。 形状和工程性能时，其横向贯通误差可适当放大１．１～ １．５倍。考虑到隧道内亮度有限，设计标准规定洞内导 ３．２洞内控制测量措施 由于测站的数目越来越多，隧道横向贯通的误差也 线边长直线地段以及曲线地段应该分别控制在２００与 很明显的增大。在确保测角和测距的精确度不能降低的 ７０ｍ以上。莲花山最小曲线的直径应该达到１５００ｍ，隧道 条件下，我们应在根据不同的洞内通视条件，适当的延 三级围岩的开挖半径必须达到５．０１ｍ，为了达到通视标 长原来导线的边长来减少测站从而也就减少了方位角 准，导线边均必须达 两百米。所以，２００ｍ即洞内导线 的传递误差。影响精度的因素还有很多，比如洞内的照 的边长。将这一数据代入上述公式中，可以计算出隧道 横向贯通因导线测量误差而出现了０．１ｍ左右的误差， 该数值比设计规定的数值超出了０．０４ｍ。为保证贯通精 度，在提高洞内外联系测量精度的同时有必要对洞内导 线进行多余观测，对角度传递及点位精度加以限制。 ３高速铁路长大隧道施工控制测量措施 ３．１洞内外联系控制测量措施 洞内外联系测量一般会成为误差传递的开端，而其 又是洞网内导线和控制网的连接所在，如图所示（图 １），而通常情况下隧道横向贯通的精度将受到边长误差 以及测角误差的影响，所以必须要认真对待洞口内外的 测角。由于洞口内外温差较大，洞口空气对流严重，空气 密度变化剧烈，洞内外光线反差较大，使得测角时，目标 成像极不稳定，这就让两个测角的测量难度大大的增加 了。又由于处在两个最远的贯通面上，也在最大程度上 影响了贯通误差，与此同时不平衡的气压和温差会影响 其测量。 我们通常为了减少上面提到的这些会影响其测量 的因素，一般进行了一一些优化的处理：（１）在最佳的时机 最稳定的环境下进行测量。比如每天清晨或者黄昏时 分，由于这两个时间段内的问题最为平衡，外界的影响 也相对最低，从而进行分段测试，将测量结果进行平均 处理。（２）边长采用对向观测取平均值，测量观测时的温 度气压，并对观测值加以改正，边长按投影至贯通面的 高程３４０．３３６ｍ加以改正。（３）选用测角精度高的测量仪 器徕卡ＴＣ Ｒ １２０１（１”），对于测量的操作也要进行严格 的要求，用左右角全圆的观测方法来测量，以奇数测回 的度盘位置观测导线前进方向的左角，以偶数测回的度 盘位置观测导线前进方向的右角，让两个角的测回数相 同，右角的变换读盘位置可以以左角起始方向为基准。 采用这类方法不仪有效的提高了精确度还增加了测回 一３６ 明不足以及存在烟尘。为了达到严格的测量条件，必须 要定期的停止所有会影响到观测的工程。一般情况下洞 内均为闭合导线网，导线以洞口所投ＧＰＳ点为起始点， 按双导线向内测设。形成闭合导线环，导线每延伸一到 两个控制点，两导线交会成一个节点，再将其坐标取平 差值来判断其是否能继续向前延伸。 根据不同的工程存在不同的车行横洞，我们可以基 于一洞多闭合环的大前提下利用起来形成新的左右闭 合环。这样一来四个不同的闭合环就将隧道大致的分成 了两段大概七百米的线路，车行横洞长度在二十五米左 右，加上加宽带隧道净宽，穿过横洞的短边可以控制在 五十五米左右，接近平均边长的三分之一。然后测设新 的闭合环角度平差来纠正节点传递角，再多测回对向观 测横洞中的两个节点边长，最后取平均值。这样一来不 仅容易控制测距的误差，还能更好的控制住测角的误 差。然后将节点点位进行修正来提高其精度，让隧道的 掘进起始控制边为前一导线点和节点这一条线，布设单 洞闭合环继续引导隧道掘进直至下一个横洞闭合环。计 算出新增闭合环的贯通误差，并找出造成误差的因素来 制订新的测设方案。 根据其隧道出口初首个车行横洞来观测的闭合导 线来预计出管线网的贯通误差，其测角误差为： ｒ＿＿＝ — ｍ Ｂ＝±、／Ｖ ｌ＿ （式２） 式中： ｆ。——导线环的角度闭合差； ｎ——一个导线环内角的个数； Ｎ——导线环的个数。 由此计算出横洞中首个导线环测角的误差为± ２．００ ，继续运用公式（１）来计算出首个车行横洞中测 量的横向贯通的误差是ｍ ＝±１．３ｃｍ，那么预计到第四 个打通的贯通误差为ｍ ＝±５．１ｃｍ。小于分配给洞内外 广东建材２０１５年第２期 质量控制与检测 联系、洞内控制测量误差所引起的总的横向贯通中误 误差；②控制点通常要设置在与隧道相近的地方，而且 差±９．６ｃｍ，也就达到了分配的要求，所以能够确保贯通 必须用防护盖遮住，以免其暴露在外面被过往汽车碾压 的精度。 到而发生位移和形变。 ３．３隧道贯通测量措施 我们可以按照隧道进出口上分布的导线控制点对 ４高速铁路长大隧道贯通误差的检验及 （１）检验贯通误差。２０１２年２月初，该高速铁路长大 隧道正式完成贯通，经有关部门检测之后，发现贯通误 尚未贯通的隧道进行一个贯通面初步估算，以此判断实 喇线 际误差有无超过预期标准，计算公式如下： Ｍｑ ±ＶｍｙＢ＋ｍ Ｌ 差为３１ｍｍ，该隧道左洞终边为贯通后右洞重新设计的 附合导线，一个月后，左洞正式贯通成功，其贯通误差为 １８ｍｍ，左右两边的贯通精度均符合设计标准。 （２）贯通误差的调线。根据《公路隧道施工技术规范》 （ＪＴＧ Ｆ６０—２００９）调线地段的长度越短，贯通误差引起的 Ｖ［（ ） ∑Ｒ２＋（｝）］∑ｄ ｃ式３ 式中： Ｍ。——隧道的贯通误差； ｍ ——测角中误差所产生的在贯通面上的横向中 误差； 偏差越大，调整后的中线偏离原中线越远，对可能的扩 ｍＶＬ——测边中误差所产生的在贯通面上的横向中 误差； 大开挖、凿除支护要求越高；不仅如此，增设曲线的长度 可能会因为调整段不够长而难以达到设计标准，从而影 响施工质量；单位长度上分摊的偏角可能因为使用了导 线法而超过规定数值。因此，隧道尚未贯通之前，隧道二 衬必须在预计贯通面ｌＯＯｍ之内暂停施工，然后以右洞 ｍ。 ——导结测角１３（ ＝１，２，３……）的中误差， 以 计； ｍ ——导线边的中误差； 为参考，按照每十米调整向反方向调整０．Ｏ０１５ｍ的规格 ∑Ｒ：——测角的各导线点至贯通面的垂直距离的 对整条贯通面进行调整，以此控制测量误差。 平方和； Ｒ 为导线点至贯通面的距离，单位ｍ； ｐ ：２０６ ２６５ ： ——５结束语 隧道施工的顺利进行离不开隧道施工测量的支撑， 它就好比是隧道施工的“眼睛”一样，起到了引导的作 导线边长的相对中误差； 用。可以说，隧道贯通误差的大小以及工程的质量都是 由施工测量的精度决定的。施工单位只有选择科学的测 Ｉ——导结边长，单位ｋｍ； ∑ｄ ——各导线边在贯通面上投影长度的平方和； ｄ ——导结边在贯通面上的投影长度。 量方案和方法，才能有效地控制隧道贯通误差，才能保 证贯通误差达到设计要求。当然，一味的追求高精度也 经过计算之后，隧道的贯通误差达到了５ｍ。当整个 是不可取的，这样会在无形中增加工程成本。最理想的 工程竣工之后，可以对进出口控制点进行导线联测，选 状态就是在低精度的基础上控制好贯通误差。● 择边长为２５０ｍ左右的控制点，从ｃ３进口的控制点对 ＸＫＭ１—１出口控制点进行观测，再从Ｃ２进口的控制点对 【参考文献】 ＸＫＭ２—１进行观测，将贯彻结果代入相应的公式进行计 算，得出具体坐标，然后对比计算结果与设计标准是否 ［１］铁道部．铁建设［２００６］１８９号客运专线无碴轨道铁路工程测 量暂行规定［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００６：６－１１，３０—３３． ［２］张正禄，邓勇，罗长林，等．大气折光对边角测量影响及对策 存在误差。结论：此次隧道贯通的贯通误差小于４．７ａｍ， 研究［Ｊ］．武汉大学学报（信息科学版），２００６，（０９）：９９—１００． 符合规范要求。将由估算得到的贯通误差和实际的隧道 ［３］王暖堂．高速铁路隧道贯通测量方案优化与误差预计探讨 贯通误差进行对比后我们发现：实际的贯通误差比估算 ［Ｊ］．北京测绘，２００９，（０３）：７８－７９． 的贯通误差大。因此，我们在做控制点和贯通测量时要 ［４］赵吉先，万程辉．贯通横向误差处理新方法的探讨［Ｊ］．测绘 注意以下几点：①选择测量点的时候，要尽量避免选择 通报，２００８，（０１）：１０—１２． 空气污浊、视线差的隧洞，这样的观测地点会增加测量 一３７