隧道控制测量

浅谈隧道控制测量
摘要：在隧道施工中，采用两个和多个同向的掘进工作面分段掘进隧道，使其按设计要求在预定地点彼此接通。

为实施贯通而进行的有关测量工作，称之为贯通测量。

贯通测量设计大多数的隧道测量内容，由于各项测量工作中都存在误差，从而使贯通长生偏差。

因此在隧道测量中为了保证贯通误差的设计要求，这就要求在隧道有关测量中要尽量的避免或减少误差，控制的方法有精确测量还有一定的测量方法和技巧。

关键词：贯通测量，控制，控制测量，导线布设，高程测量，超欠挖，路线定线
1.1隧道施工测量的内容和作用
随着现代化建设的发展，我国地下隧道工程日益增加。

如公路隧道、铁路隧道、水利工程输水隧道、地下铁道、矿山通道等。

地下隧道工程施工需要进行的主要测量工作主要包括:
(1)地面控制测量：在地面上建立平面和高程控制网；
(2)联系测量：将地面上得坐标方向和高程传递到地下，建设地面下统一坐标系统；
(3)地下控制测量：包括地下平面与高程控制；
(4)隧道施工测量：根据隧道的设计进行放样、指导及衬砌的中线及高程测量。

根据工作地点划分，隧道施工测量可以分为地面测量和地下测量两大部分。

1.2 地面控制测量
地面控制测量主要是对施工隧道进行定位、定向和控制，一般根据实际情况不成网状或导线。

1、控制网布设步骤
①收集资料
主要包括施工地区的比例尺地形图；隧道所在地段的路线平面图；隧道的纵、横断面图；隧道平面图；隧道施工技术设计；周围以后控制点资料；该地区的水文、气象、地质及交通等方面的资料。

②现场勘查与交桩
在对收集到的资料进行初步的分析之后，为了进一步判定已有资料的正确性和了解实地情况，需对隧道穿越的地区进行实地勘查。

一般沿隧道线路中线，从洞口一端向另一端进行，观察隧道两侧地形，应特别注意洞口路线的走向、地形与施工设施的布设情况。

勘查过程中有设计人员向测量人员现场交桩。

③选点布网
一般直接到现场勘查先点，要注意利用已有控制点，选点时应考虑一下因素：
(1):在隧道的进出口，斜井与平洞等的标桩位置，竖井的附近，曲线的起点、终点及交点等处应选点。

（2）：三角网的基线应选在平坦的地方，三角性的边长应大致相等，求距角应不小于30°。

（3）：控制点要选在稳定、牢靠的地方，不受施工的影响。

（4）：在每个洞口至少有三个控制点，确保洞内导线测量有足够的起始和检测数据。

（5）：相邻两点要通视，避免造高标。

三角网的形式一般采用单三角锁，当隧道出口附近有精度可靠的高级三角点时，可考虑布设三角网或三边网。

2、地面导线测量
①选点要求
（1）在直线隧道中，为了减少导线距离误差对隧道横向贯通误差的影响，应尽量将导线沿着隧道中线布设，导线点数应尽可能的少，以减少测角误差对横向
贯通误差的影响。

（2）对于曲线隧道，应沿曲线的切线方向布设，最好能把曲线的起、终点也作为导线点。

这样曲线转折点上的总偏角就可以根据导线测量结果计算出来。

（3）导线点应考虑横洞、斜井、竖井的位置
（4）为了增加校验条件，提高导向测量精度，应尽量布设成闭合导。

3、地面水准测量
水准测量的等级，取决与隧道的长度、隧道地段的地形情况等。

水准测量施测，一般可利用路线基平水准点高程作为起始高程，沿水准路线在每个洞口至少应埋设三个水准点。

水准路线应构成环，或者布设成两条相互独立的水准路线。

1.3 竖井联系测量
为了使井上、井下采用统一坐标系统所进行的测量工作，称坐联系测量。

联系测量的任务在于确定：
①井下导线中一条边的方位角；
②井下导线中一个点的平面坐标x和y；
③井下起始点的高程；
定向分为几何定向和物理定向两大类。

1.4 地下控制测量
1、地下导线测量
地下导线测量的目的是以必要的精度，按照与地面控制测量统一的坐标系统，建立地下的控制系统。

根据地下的导线坐标，就可以标定隧道中线及其衬砌位置，保证贯通等施工。

地下导线的起始点通常设在隧道的洞口、洞口、斜井口。

起始点坐标和方位角有地面控制测量或联系测量确定。

这种在隧道施工过程中所进行的地下导线测量与一般地面导线测量相比较有以下特点：
（1）地下导线随隧道的开挖而向前延伸，所以只能逐段布设支导线。

而支导线采用重复观测的方法进行校核。

（2）导线在地下开挖的坑道内布设，因此其导线形状完全取决于坑道形状，导线点选择余地小。

（3）地下导线是先布设精度较低的施工导线，然后在布设精度较高的基本控制导线。

设地下导线是应考虑贯通是所需要的精度要求，另外还应考虑到导线点的位置，以保证在隧道内以必要的精度放样。

在隧道建设中，导线一般采用分级布设。

（1）施工导线：在开挖面向前推进时，用以进行放样且指导开挖的导线测量。

施工导线的边长一般为25——50米。

（2）基本控制导线：当掘进长度达100——300米以后，为了检查隧道的方向是否与设计的相符合，并提高导线精度，选择一部分施工导线点布设
边长较长，精度较高的基本控制导线。

（3）主要导线：当隧道掘进大于2千米时，可选择一部分基本导线点布设主要导线，主要导线的边长一般可选在150——800米。

在隧道施工中，一般只布设施工导线与基本控制导线。

当隧道过长时才考虑布设主要导线。

导线点一般设在岩石坚固的地方。

隧道的交叉处须设点。

考虑到使用方便，便于寻找，导线点的编号尽可能做到简单，那次序排列。

由于地下导线布设成支导线，而且测一个新点后，中间要间断一段时间，所以当导线继续向前测量时，需先进行原点检测。

在直线隧道中，检核测量可只进行角度观测，在曲线隧道中还需检核边长，在有条件是尽可能构成闭合导线。

由于地下导线的边长较短，仪器对中误差和目标偏心误差对测角精度影响较大，因此应根据施测导线等级，增加对中次数。

2、地下水准测量
下水准测量以洞口水准点的高程为起始数据，经导入高程传递到地下水准基点，然后有地下水准基点出发，测定隧道内个水准点的高程，作为施工放样依据。

地下水准测量的特点：
（1）水准线路与地下导线相同，在隧道贯通之前，地下水准线路均为支
线，因而需要往返测。

（2）通常利用地下导线点作为水准点.
（3）在隧道施工中，地下水准支线随开挖面的紧张而向前延伸。

为满足
施工要求，一般可先测设精度较低的临时水准点，其后在测设精度
较高的永久水准点。

1.5 施工测量
在隧道施工测量中，对隧道走向的控制极为重要，而控制隧道走向的控制条件就是控制隧道中线，以此来控制隧道的走向。

隧道中线的控制，是根据设计图纸所给的参数来控制的。

根据设计图纸所给的设计参数，计算出有关桩号的坐标，准确放样中线里程桩号。

在隧道施工中，隧道中线基本控制隧道的开挖的前进方向，再由设计参数控制隧道的开挖轮廓线。

其中现在应用最广泛，最简单的操作方法就是将所给的设计参数和设计路线编写成一个计算程序，，根据里程算出坐标称之为正算，根据坐标推算里程称之为反算，再加上高程计算，这样就可以把一条隧道立体的控制。

同样，只要把路线中线确定，我们就可以确定任意一点距相对应的同一里程中线的偏移量，从而达到控制隧道走向的目的。

在隧道的施工过程中，最主要的就是控制超欠挖、控制路线的走线、控制二衬厚度、隧道的标高。

超欠挖控制：超欠挖控制的核心理念就是开挖半径必须大于等于设计开挖半径，从而给初期支护和二次衬砌留有做够的空间，从而保证初期支护厚度和二次衬砌厚度，最终符合净空设计要求。

超欠挖计算就是根据所测点的三维坐标，计算出该点的实际半径，在于设计半径相比较。

路线走向控制：；路线走向控制就是要控制隧道中线的控制，同时也要控制隧道两边墙距中线的距离，从而达到控制路线走向。

中线控制主要是利用两坐标点的距离来计算的，计算距离的前提就是计算出这一点同一里程的中线坐标，从而计算出该点与中线的距离，而该点的中线坐标计算就要知道该点的里程，此时应用坐标反算里程得出该点的里程。

计算出该点距中线的距离，从而控制隧道两边墙的走向，最终控制隧道走向。

控制而成厚度：控制二衬厚度在整个隧道施工中都是核心，二衬承载者整个隧道的受力，保证隧道的正常通行，所以二衬厚度必须保证，按照设计要求，给二衬提前预留空间，这就要控制好开挖，必能出现欠挖这样才能保证二衬厚度，同样二衬台车定位也要做到准确，而
二衬台车定位依据就是隧道中线点，从而对准确放样隧道中线点要求极高。

隧道标高控制：隧道标高控制主要是根据路线设计中线高程，控制隧道标高。

通过对路面的标高控制来决定隧道底部的开挖。

在四级以上围岩级别带仰拱的开挖，要根据路面高度和仰拱设计高度准确控制仰拱的开挖轮廓线。

隧道是一个三维的立体结构，从而要想控制隧道施工符合设计要求，必须从三维来控制，从而达到设计贯通误差要求。

参考文献
《测量学》人民交通出版社
《公路与城市道路、桥梁、隧道工程专用》人民交通出版社。