隧道控制测量（精选12篇）
隧道控制测量 篇1
1 隧道洞内控制测量设计
1.1 平面控制测量设计
洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线。当接到隧道工程开挖任务时，首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期的误差、确定导线施测的等级，以保证洞室开挖轴线的正确，在满足贯通精度(主要是横向精度)，经济、合理的原则下选择测量设备及测量方案。
根据隧道设计施工图，按一定比例尺在电脑上或图纸上展绘出隧道开挖平面图及贯通面位置，并充分考虑开挖施工时洞内的测量环境如烟尘、水汽、光亮度差以及施工干扰等对测量的影响。
支导线的终点是支导线精度的最弱点，横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而横向贯通中误差主要影响隧道的贯通精度，下面主要分析横向贯通中误差。
根据误差传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，由导线测角中误差所引起的横向贯通中误差为：
式中：mβ—导线测角中误差，以秒计;
ERx2—测角的导线点到贯通面的垂直距离平方的总和。
由导线测边误差所引起的横向贯通中误差my1为：
式中：mll—导线边长相对中误差，
Edy2—各导线边在贯通面上的投影长度平方和的总和，
那么，应用误差传授定律，由(1)和(2)可得出导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通中误差mq为：
(3)式即为导线测量误差对横向贯通误差的影响值的近似公式。因为它是按支导线推导的，而在实际工作中，总是要布设为环形或网形，通过平差，测角测边精度都会产生增益，故按上述公式进行横向贯通误差估算将偏于安全。
在绘制好的略图上量取各个导线点到贯通面的距离Rx和各导线边在贯通面上的投影长度Dx，再根据本工程项目所投入的仪器设备精度确定测角中误差mβ和测量边长的精度，代入(3)式中计算，当mq小于隧道横向贯通中误差允许值时则可进行，否则应选择合符精度要求的仪器设备或调整线路及测量方案等重新计算，直至满足贯通精度要求。(3)式也可根据本单位的仪器设备及技术水平，假设其中的一个mρ或值来求另外一个参数。
根据选定的mρ或l值来确定导线测量的等级，并严格按确定的等级技术要求进行施测，来指导隧道施工。
1.2 高程控制测量设计
隧道洞内高程的控制测量精度直接影响的是竖向贯通中误差，通常是根据水准测量或三角高程测量误差引起的竖向贯通中误差来确定高程控制测量的等级。
式中：mh—竖向贯通中误差，mm
L—洞内高程测量路线的全长，Km;
m△—按测段往返测的高差不符值所计算的每公里高差中数的中误差，mm;
(5)式中可根据图上拟定的路线量取或取3～5倍洞轴线的长度。确定水准路线方案后，在下表中查取大于或等于根据(5)式计算出m△的数值，选取相应的高程控制测量等级。
表水准测量的精度(摘录)
确定高程测量的等级后，选取方便施测、经济合理，又能保证高程传递精度的测量方法，如水准测量、三角高程测量，严格按相应的技术要求进行施测。
以上探析的洞内控制测量设计计算方法适应于相向开挖长度为8km以内的隧道施工测量，也可作为相向开挖长度超过8km洞内平面控制测量的专门技术设计，但为保证设计贯通精度要求，洞内导线还应进行提高精度的特别技术处理，如采用陀螺经纬仪加测方位角，检测测角中的粗差及控制测角误差的累积;选取合理的导线路线方案;改善测量环境等等测量设备及方法。
对于在8km以内的隧道勘测设计院提供了专用首级控制网时，则施工单位不用单独进行洞内控制测量的设计，采用低于首级控制网一个等级的技术要求进行施测即可。
2 洞内控制测量精度的估算
2.1 平面控制测量精度的估算
考虑到洞内导线按设计等级施测后，因洞内通视条件的限制及施工等多方面的影响，而造成未能按设计路线进行施测，针对这种情况，则要根据已施测的成果对该导线进行精度估算。
对于等边直伸的地下导线来说，导线的测角误差引起横向误差，而量边误差与横向误差无关。因地下导线一般为支导线，由测角引起的横向贯通误差可表示为：
式中：n—洞内导线边数;
mβ—测角中误差，s;
l—导线边长，m;
对还未施测的导线点位仍以设计拟定的点位计算出各相应数值，只要值不大于洞内设计横向贯通中误差就可。
2.2 高程控制测量精度估算
根据2.2.1式计算高程传递终点的精度，该式中m△为：
式中：△—每测段往返测高差不符值，mm
R—测段的长度;
n—测段数;
(7)式的估算方法适用于水准测量及三角高程测量。
3 提高洞内控制测量精度的几点建议
1)严格按设计的控制测量等级相关技术要求进行施测，施测中尽量采用三联脚架法，但要注意各基座与棱镜及仪器有无隙动、气泡有无偏离、对中偏离是否较大等等，要及时检修校正;
2)隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点，且要进行经常性的检测其正确性，确保洞室开挖的正确;
3)隧道每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算;
4)导线要尽可能布设成等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的选长边;
5)要严格进行边长的投影计算，正确计算各点平面坐标;
6)三角高程测量时，要严格按操作程序进行。
摘要：在隧道工程中, 为保证隧道在允许精度内贯通, 必须对洞内控制测量进行设计, 在未贯通前对已施测的测量成果要进行相应的精度估算, 为保证相应的控制测量精度还要采取相应的测量方案, 这是隧道施工的重要基础工程。
关键词：控制测量,设计,精度估算,方法
参考文献
[1]周郑建.工程测量[M].黄河水利出版社, 2006.
[2]张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社, 2001.
隧道控制测量 篇2
GPS测量法建立的施工测量控制网具有精度高、布网方便等优点,本文介绍了隧道工程GPS控制点布设的`原则、实施、数据处理方法及精度控制情况等.
作 者：董茂如 孙彪 作者单位：董茂如(杭州天恒投资建设管理有限公司)
孙彪(浙江省隧道工程公司)
隧道控制测量 篇3
【关键词】免棱镜测距技术；全站仪；隧道测量；基础保证；具体应用
0.前言
在隧道测量工程中，为了满足市场经济的需要，贴近当前经济发展的形势，我们需要进行积极的隧道测量技术的更新，这样就有利于提高整体工程的质量效率，在此环节中，全站仪设备得到广泛的应用，其凭借各种实用得到了测量工作人员的喜爱。其应用的范围也是比较广泛的，具体来说，它在一些环节上做的非常到位，比如目标自动识别、瞄准，无线遥控细节，目标自动识别和瞄准等，有利于人们日常的测量工作的正常运行。随着国家交通建设的日益发展，社会经济对其公路建设要求越来越高，对其精度要求也越来越严格，传统的隧道测量方式已经难以满足时代经济发展需要了，这就需要我们做好相关隧道施工测量技术的更新，确保日常施工的正常进行，提高整体工程的质量效率，实现其综合效益的发展。
1.关于免棱镜测量技术的优点剖析
（1）免棱镜测量技术在工程的相关环节上得到有效应用。这是因为其强大的测量功能，比如测量的高速度，高效率，这些优秀特点有利于测量整体的断面测量工程，有利于实现掘进放样的实行，有利于提高其测量的精确度。它的固定性也是很不错的，一般来说在程序编制环节上，仪器需要进行断面相同点的寻找，以确保其点在相关环节的一致性间距，有利于实现日常测量中的钻眼爆破，有利于提高工程施工的效率质量，在此环节中，我们要进行测点的具体确定，找到炮眼后，我们要进行间距固定。在断面的相同位置进行钻研的设置，有效实现正确的钻研角度，在此环节中，我们要尽量保持隧道炮眼保持顺直的形势，这样有利于避免一定的安全质量隐患，有利于实现相关人员的生命财产安全。有利于保证施工测量过程中的效率、质量。在此过程中，我们需要确定爆破设计炮眼的具体位置，并且进行相关环节的有效操作，确保一定的技术支持，确保该过程的灵活性、科学性。这种仪器可以进行后方交会设站，有利于灵活性施工，并且能够根据具体施工条件，进行有利位置设站，避免对其他相关程序的干扰。
（2）在隧洞测量过程中，为了有效实现该环节和其他工序平行作业环节的协调性，需要进行相关环节操作，从全站仪放样与传统开挖轮廓线放样中，我们可以发现前者具备更好的性能，后者在出渣完毕后，占用的时间比较多，前者具有很好的通风性能，有利于减少具体环节的施工时间，实现整体测量环节的优化，提高相关环节的质量效率，它有利于零分钟测量方式的进行。全站仪放样的适应力也是比较强的，具体来说，全站仪的相关环节应用需要符合一定技术规范，比如利用极坐标方法进行坑道坐标点的测量。从整个隧道测量系统来看，曲线隧道等是不存在的方式，实际工作面的不规则，容易导致具体线路走向的改变，影响正常的工程隧道测量。
2.关于工程实例的具体应用
（1）我们对鞍山市的深营路隧道实例进行有效分析，才实例是双洞单向行驶隧道，它是四车道形式，其隧道的整体长度为916米，净高度为8米，净宽度为12米，它的地质条件是比较复杂的，在日常隧道施工中，容易出现一些麻烦，不利于隧道施工速度、质量的提升，针对一系列的隧道施工难点，我们要采取具体的措施加以解决。首先我们先要进行掘进掌子面断面的放样分析，在具体放样工作前，我们需要进行相关程序信息的输入，确保仪器内存的有效空间使用，这一系列的程序包括，开挖断面形状，洞门点坐标及其高程等的相关隧道设计参数，这些工作细节要具体输入到仪器内存中，实现相关环节的有效运行。在放样过程中，我们要注意把握仪器的摆放位置，确保其相关后续工作的运行，在此其中，我们要确保仪器和掌子面的有效距离，不能把仪器放在导线点上，而是需要积极利用后方交会方式来实现仪器的具体设站工作，在边墙上进行临时后视点的具体埋设，并且还要采取措施，进行稳定性的检验。
在仪器建站之后，我们需要进行掌子面的具体设置，实现仪器站与掌子面的具体距离测定，确定相关仪器的具体使用，以确保掌子面里程的测量，在得到里程和其他相关数据后，进行掌子面开挖断面的相关参数定位，而后再进行开挖轮廓线上点的具体测设，放羊点的具体设置要符合施工测量技术规范，将其按照一定的顺序进行测设。在红色激光进行首点位确定之后，我们要进行红油漆的涂点，确保相应点位的放样工作。在此环节中，我们要积极对操作键仪器进行有效测定，使其在马达的有效驱动下进行相关点位的运用，以确保所有点的顺利完成。如果我们碰到掌子面不平的现象，就需要进行相关点位的测量次数的增加，这些点位是允许一定范围的偏差的。仪器要进行相关的测量工作，确保激光点与设计轮廓之间的偏移值，以有利于偏移值的有效修正，有利于其坐标值的重新设定。
（2）在断面测量过程中，我们要利用较为先进的全站仪进行多个环节的断面测量，在所测断面内进行仪器的具体设置，有利于确保后续环节的有效展开，及时确定仪器的设置方位角以及三维坐标等，及时进行相关参数值的有效设置，以此确保该仪器的运作环节与工程测量系统环节的有效协调，有利于实现施工过程的质量、效率。同时按设置间隔距离测取仪器到各测点的距离及角度，并存储于仪器内存或PC卡上，即完成一个断面的外业测量工作；另一断面测量程序是仪器不一定安置在所测断面垂直面内，建站工作同前，可测取仪器免棱镜测程内的所有需测的断面。
（3）在隧道施工中，我们也要做好积极的围岩净空位移测量，其具体施工方式是利用钻爆法进行有效施工，灵活运用新奥法的基本原理，在施工过程中，要积极控制围岩控测量，以有利于掌握围岩变形及其其他的支护状况，在这一情节下，进行监测信息的准确获取，有利于对下序环节的有效指导，确保工程施工的安全性、稳定性、效率性、科学性。有利于促进围岩净空位移量测任务的顺利进行，在此环节中，我们要积极利用一些新技术，比如三维非接触量测新技术，此种基本原理的利用，需要实现对全站仪系统环节的具体控制，进行监测成果的有效输出，并且通过相关计算机系统得到所需要的结果。自由设站三维非接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标、后视基准点及计算机组成。后视基准点，要求稳固，其坐标可根据现场情况自行设置或利用隧道内控制测量的导线点。反射靶标采用3mm厚的薄铝板制成70 mm×80mm的方板，表面贴上60mm×60mm的反射膜片，中间钻直径为3mm的小孔，用膨胀螺栓锚固定在初期支护的表面或点焊在初期支护的钢筋上，按有关规范要求在隧道内进行点位布置。
3.结语
免棱镜测量技术应是隧道测量工程的重要组成部分，它需要我们在日常施工过程中，根据具体施工环境，进行有效利用。 [科]
【参考文献】
[1]林海剑，索朝军.全站仪无棱镜测距技术在东秦岭特长隧道施工中的应用[J].铁道标准设计，2002，（11）：9-11.
[2]周立国，侯云升，李振，邓丽丽.莱卡TC1610全站仪在公路施工测量中的应用[J].黑龙江交通科技，2002，（12）：42-44.
[3]王平安，沙炳乾.全站仪在公路测设中的综合应用 [J].河南交通科技1999，（06）：27-29.
[4]傅熙照.用全站仪采用自由站法测量横断面[J].测绘通报，2001，（07）：33-35.
隧道控制测量 篇4
鹘岭特长隧道是商漫高速公路全线最大控制性工程,全长5.3 km,线路穿越两大地质活动断裂带,地质情况复杂,地下涌水量多,施工难度大。为确保特长隧道精确贯通,必须制定控制测量与施工测量实施计划。
1 控制测量方案
1.1 平面控制测量
1.1.1 洞外平面控制测量
隧道洞外控制采用高精度的GPS全球定位系统提供的高精度的GPS网。洞外采用C级时,对贯通极限误差的影响值小于150 mm,其贯通中误差按60 mm计。
1.1.2 洞内平面控制测量
1)施测等级。为确保隧道高精度贯通,洞内平面控制采用四等导线测角精度进行施测,平均边长约300 m,测角精度达到±2.5″,测边精度达到±(2 ppm+2 ppm)。
2)洞内贯通点的横向误差。隧道内导线按等边直伸双导线布置,形成导线网,根据直导线点位的精度推算可知导线测角引起的横向贯通误差,按下式计算:
将s=300 m,n=9,mβ=±2.5″,ρ=206 265代入上式得:
由于采用的是导线网,按提高21/2倍精度考虑贯通精度,则:
3)平面控制贯通误差预计。
能满足贯通误差规范要求。
1.2 高程控制测量
1.2.1 施测等级
隧道贯通面上的贯通误差影响值由洞内和洞外两部分组成,按《公路测量技术规则》规定,高程贯通极限误差为70 mm,即贯通中误差为±35 mm,其洞内分配值为±25 mm,洞外分配值为±25 mm。洞内水准线路长度按5.3 km计算,则在洞内施测过程中,每公里高差中数偶然中误差应满足下式:
mΔ=±25/5.31/2=±10.9 mm>5.0 mm(四等水准测量中误差)。
可见,洞内高程控制测量按四等就可满足高程贯通中误差影响值为25 mm的要求。为确保这个精度,洞内高程必须严格按四等水准测量施测。
1.2.2 洞内高程控制测量在贯通面上的误差估算
其中,L取值为5.3 km;mΔ按四等水准测量中误差取值为±5.0 mm,则:
能满足贯通精度要求。
1.2.3 高程贯通误差预计
洞外中误差按±25 mm计算,则:
MH=±(mH洞内2+mH洞外2)1/2=±(11.52+252)1/2=±27.5 mm<35 mm。
能满足贯通误差规范要求。
2 施工测量计划
2.1 洞外控制
洞外控制采用全站仪施测,用高精度的GPS全球定位系统来提高控制测量精度,洞口设有GPS网点,保证网点间通视,稳固不动,而且要考虑点位与开挖后的洞口通视,避开轨道、给排水管沟(路)、施工场地设施等,防止扰动和施工干扰,不被弃碴和大临设施所掩埋。洞口附近设一个(或几个)高精度水准点。
2.2 洞内控制
为确保隧道准确贯通,需在施工中建立洞内导线,按照与洞外控制测量统一的坐标系统,建立洞内控制系统。根据地面控制测量所得的洞口投点的坐标和它与其他控制点连线的方向,来推算指导隧道开挖方向的起始数据(即进洞关系数据),将洞外控制测量联系到洞内控制指导施工。
2.3 作业实施计划
1)洞内联测,按测量技术规范要求,选在阴天或下午时分,气温稳定,无大风情况下进行。水平角观测采用方向观测法观测6个测回。测距采用对向观测,竖直角2个测回,测距4次,边归算考虑气象改正、投影改正,投影面高度统一采用隧道投影高程。高程测量严格按照规范四等水准测量要求进行,结合具体情况,采用往返不同路线进行施测。
2)洞内控制测量采用闭合环线的形式,每个导线环边数不大于6条。洞内测量应在不影响洞内施工时进行,并加强通风,保证照明充分,提高清晰度。水平角观测采用方向观测法观测,采用J2级仪器观测不少于6个测回,测距与洞外部分相同。水准测量要求与洞外相同。
2.4 贯通测量
隧道贯通后,应由三级测量单位均派人到现场一起进行贯通测量,并一起进行平差计算工作,共同协商贯通误差调整方案。
3 作业要点
3.1 高程控制测量
1)高程测量必须严格按四等水准测量规范要求施测。2)在洞外高程测量中,一个测段的水准路线的往、返应在不同的气象条件下进行(如分别在上午和下午)。3)注意减弱旁折光和地面折光的影响。在洞外高程控制中,根据山区作业坡陡路窄的特点,视线尽量避开山弯;由于坡度大,读数时尽量提高视线高度。4)坚持每次施测前检校标尺的圆水准气泡,以确保标尺的垂直。5)各施测等级在测规中对观测时间、视距长度和视线离地面的高度等都有明确规定,要严格执行,且观测应在成像稳定清晰的条件下进行,特别是在洞内。6)精度评定时按规范要求进行限差检测,同时进行平差计算。
3.2 洞内平面控制测量
3.2.1 施测要求
1)由洞外向洞内的引测工作应在夜晚或阴天进行;在测定定向角和洞内、外连接或当洞内、外高差和边长悬殊过大时,水平角的观测测回数要比规范规定的测回数增加50%～100%。2)在每次向前延伸导线时,须对已测的前3个导线点进行重复置镜测量检校,在确定无误后方可继续引测。3)在测回间采取仪器多次重复置中,一般3个～5个测回重新置中一次仪器,并采用双照准法(两次照准、两次读数),以减少对中误差的影响,保证测角精度。4)布设洞内导线时,导线边边长应根据测量设计的要求布设。
3.2.2 数据处理
1)距离的气象改正在测距时可直接输入大气温度和气压,使全站仪进行自动改正;加、乘常数可根据仪器检定常数进行改正;然后进行归算到隧道统一高程面改正计算。
2)导线闭合环闭合差的限值应小于下式计算值:
其中,m为设计所需的测角中误差,s;n为导线环内角的个数。
导线环的测角中误差可按下式估算:
其中,fβ为各导线环的角度闭合差,s;N为导线环的个数。
3)当导线数量达到测量设计闭合条件时,应及时对闭合环进行闭合测量,并对闭合环进行平差计算。首先对单闭合环进行简易平差,当形成两个以上闭合环时,再采用严密平差对整个环网进行平差,以减少测量误差的累积。
3.2.3 贯通测量及误差调整
1)在贯通面附近埋设一控制点,然后由进测的两方向,各自测量该点的坐标,所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直方向上,即得实际的横向和纵向贯通误差,并置镜于该临时点以测求方位角贯通误差。
2)水准路线由两端向洞内进测,各测至贯通面同一水准点上,所测得的高程差值即实际的高程贯通误差。
3)贯通误差调整:平面误差的调整:a.将实测的贯通导线方位角闭合差进行简易平差,即将角度闭合差平均分配到该段导线的各导线角内。b.按平差后的导线角计算该段贯通导线的各导线点坐标,求出坐标闭合差。c.根据该段贯通导线各边边长,按比例分配坐标闭合差,得到各点调整后的坐标值,并作为洞内未衬砌地段中线点放样的依据。
高程贯通误差调整:贯通点附近的水准点高程,采用由进出口分别引测的高程的平均值,作为调整后的高程。洞内未衬砌地段的各水准点的高程,根据高程贯通误差值,按水准路线长度比例分配,求得调整后的高程,并作为施工放样的依据。
测量工作中的各项计算,均应由两组独立进行,计算过程中应及时检查、校核。
4 结语
在鹘岭特长隧道的施工中,严格按以上计划进行实施,横向贯通误差为63 mm,高程贯通误差为32 mm,均满足规范要求。参考文献:
摘要：介绍了鹘岭隧道控制测量与施工测量实施计划,探讨了高程控制测量和洞内平面控制测量的作业要点,得出了按该计划实施测量的鹘岭隧道横向贯通误差和高程贯通误差满足规范要求的结论。
关键词：隧道,控制测量,施工测量,误差
参考文献
[1]JTG C10-2007,公路勘测规范[S].
隧道测量方法 篇5
隧道工程测量，多半时间是在隧道里工作，但是隧道里的工作环境一般都比较恶劣，比如：光线比较暗、空气质量差、路面不平且有明沟和暗沟以及有时还会出现和别的工作之间的平行、交叉作业，这都给测量工作的进展和精度带来了一定的影响和挑战，所以在隧道里面工作我们必须熟练掌握隧道测量的方法和技巧，能够及时准确的完成每一次测量工作。
每次进洞之前要备好以下测量工具：测量仪器（主要包括红外线激光全站仪、配套脚架、单棱镜及配套简易脚架）、强光探照灯及其他辅助测量工具，其中强光探照灯是必不可少的辅助工具，杜伯华工程是中国水电总公司总承包的工程，我们使用的是TOPCON GTS-601LP、SOKKIA SET230RG全站仪，其中SOKKIA SET230RG全站仪是测程能达500米红外线激光全站仪，这样可样方便在洞中找出放样点。(二)隧道测量的程序及运用
因为隧道测量是三维的测量工作，仅仅用普通的全站仪里面的程序不能很好的进行测量工作，所以我们需要配合科学计算器，现在一般运用较多的有CASIO4500、CASIO4800、CASIO4850等型号的编程计算器。
现在的隧洞一般多为直线型和弧线型，在隧道测量测量工作中我们要根据现场的要求来进行编程。
直线段马蹄形隧洞的应用程序： 文件名:MTX1
Fix3：Lab0：｛NEZ｝ ：｛XY｝ Pol（N-X，E-Y）： S=L-I*Cos(J-A)Q=I*Sin(J+180-A)O=Z+(L-S)*i
Z≥O→C=√((Z-O)+Q)
≠→W=√((AbsQ+R)+(O-Z))
Goto 0
程序使用说明：
1、Fix指定小数点后取值位数；
2、NEZ起始点的坐标，XY待测任一点的坐标（变量）；
3、Pol直角坐标向极坐标变换；
4、S测点的桩号，L起始点的桩号，J方位角，A为测点与起始点的连线与轴线的夹角
I是测点到起始点的距离、Q是测点到垂直于圆心半径的距离，Z、O分别为已知点和半圆圆心点的高程，i洞子的坡度；
5、C、W分别为上半圆和下部圆弧的半径。
注：在测量过程中本程序的使用点为C、W的数值变化，因为设计时上下部的半径都是一个固定的常数，所以在测量过程中通过对上下圆弧线上的点进行测量，然后把测量的点位数据输入计算器中，通过程序的计算得出C、W的值，再和已知半径向比较，如果和已知半径的数值相同，说明测点为圆弧上的点，就可以在掌子面上做油漆标记了，一般每隔50cm左右做一个点，这样下来这个断面放线就算完成了。
圆弧段马蹄形断面隧洞的应用程序 文件名:LX1
Fix3：Lab0：｛NE｝ ：｛XYZ｝
Pol（N-X，E-Y）：
S=L+3.14*R*(J-A)/180
2222Q=I-R
O=E1+M1+(S-L)*i Z≥O→P=√((Z-O)+Q)≠→W=√((AbsQ+M2)+(O-Z))
Goto 0 程序使用说明：
1、Fix指定小数点后取值位数；
2、NEZ起始点的坐标，XY待测任一点的坐标（变量）；
3、Pol直角坐标向极坐标变换；M1起始桩号处的底板到半圆圆心的距离
4、S测点的桩号，L起始点的桩号，J方位角，A为测点与起始点的连线与轴线的夹角（在使用时注意把角弧度Rad作为缺省单位，在计算器角度测量单位选单中切换即可），I是测点到圆弧圆心的距离、Q是测点到垂直于圆弧半径的距离，Z为马蹄形断面上任一点的高程、O为上半圆圆心点的高程，E1为起始桩号处的底板高程(定值)，M1起始桩号处的底板到半圆圆心的距离(定值)，i洞子的坡度, M2为下部圆弧的圆心到上部圆心的距离(定值).5、C、W分别为上半圆和下部圆弧的半径。
6、在使用本程序的时候，注意几个转折的地方，一是使用本程序前一定要把角弧度Rad作为缺省单位；二是测点时注意图形的转折点,这样打出来的洞形才会更加标准.坐标反算： L1 NE:Fixm:｛XY｝ L2 Pol（N-X，E-Y）L3 W＜O W=W+360
L4 IntW+0.01Int(60Frac W)+0.006 Frac(60Frac W)说明：
1、本程序用于计算直角坐标值已知的两点间的边长和坐标方位角。
2、起算点和目标点的坐标分别为（N，E）、（X，Y）。
3、起算点改变时应重新调用程序以改变N，E的值。
4、边长值和方位角分别自动存放在“V”和“W”中。
“W”的单位为：度“ °”。
边角后方交会
L1 NEXY：Lbl5: ｛ABC｝ L2 Pol（N-X，E-Y）
L3 Q=90(1-K)+K Sin-1(S Sin P/V)L4 T=W+180-P-Q
L5 Rec(S,T):X=N+V Y=E+W L6
Goto 5 说明：
1、测边的已知点作为P1（N，E），未测边的点作为P2（X，Y）。
2、K=-1。
3、P是以测边方向为起始方向，顺时针观测另一个已知点方向的右角。
4、理想图形要求实测的S边相对于已知边P1P2越短越好，角P越接近180°越好。
(三)、测量人员的安排及测量过程
2在隧道测量工作中，测量人员的安排是有一定规定的，因为没一个人都有一定的作用，一般内放样人员需要4人，带班一人，辅助3人，每人的具体分工为：一人观测、一人纪录、一人扶棱镜、一人做点。
仪器架设在待测断面前，不宜距离掌子面太近，也不宜太远，太近了由于刚爆破不久，岩石还不太稳定，影响人员和仪器的安全，太远不利于无棱镜观测；由于仪器受洞内的温度、湿度以及机械的干扰很大，所以测量过程中要不断的查看仪器的气泡是否居中，及时调整，以免影响测量精度。在观测时一般用后方交会的方法来进行施工放线比较简单省时，我们在此工程中基本都是这样进行的。
五、开挖断面超欠挖的测量、内业成图及方量计算
(一)外业测图
此工程业主要求施工单位每5米测一个断面，用以检查超欠挖的状况，我们采用的方法是在洞轴线上的大致位置架设全站仪，仪器整平后,调用SOKKIA SET230RG全站仪内存里的后方交会测量程序,以已知的两个控制点为后视点,很容易就能测出仪器架设处的坐标,把所测的坐标记下或存入全站仪中,然后利用所测的坐标进行测站设置:然后配合CASIO4800计算器内编制的隧洞测量程序,把距仪器前后10-30米范围内每5米一个断面的桩号测出来,并标在洞子两侧,接下来就可以测断面了,测断面的时候一定要有一个测量人员在所测断面处进行指挥,不要让激光偏离断面太远,记录人员要记好每个断面的起止点号,此项工作如果大家能配合紧密的话,一般每个断面只需1-3分钟就能测完,所测的坐标数据能够自动存储在全站仪内存中.(二)内业处理数据
外业结束后,通过全站仪的内存数据传输到计算机上后为GIS格式,传输完毕后,打开数据文件,把所有数据复制到记事本文件中,然后保存, GIS格式就转化为DAT格式的数据文件了,然后把数据文件打印出来,并在相应的点号范围内标出每个断面的桩号.(三)计算数据
接下来的工作就要进行数据的计算和整理了,绘图数据包括偏中距离和断面上每点的高程,高程已测出, 偏中距离可以利用计算器内编制的隧洞测量程序算出,此程序设置的偏左距离为负数,偏右距离为正数,整理完这些数据后,把偏中和高程数据整理好,并在每个点的数据前面加上”@”,在高程后面加上”;”,保存.(四)绘制断面图,计算方量
隧道防排水施工质量控制探讨 篇6
关键词 隧道工程；防排水；施工技术
中图分类号 U453 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0097-01
鉴于隧道工程的重要性，其防排水问题不容忽视，同时鉴于防水工程属于隐蔽性工程，这为其质量判断等带来了一定难度，同时其难度在于隧道工程施工中所留下的防排水隐患，在其后处理中是相当难解决，有时候还修复处理效果也难以令人满意，显然在隧道施工中确保隧道的防排水施工质量是相当重要。
1 隧道防排水施工策略构思
针对隧道防排水工程的隐蔽性特点，在隧道施工中必须对防排水工程采取“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行，尤其是对于富水区段的隧道防排水施工，则重点采取“以疏为主，以堵为辅”的原则来进行施工。通过结合工程实践来看，对于隧道的防排水系统主要对隧洞采取全洞满铺防水层，而且实行环向封闭，防水层主要采用防水卷材等；对于隧道衬砌的变形缝则必须设置橡胶止水带，施工缝应设置膨胀橡胶止水条。对于隧道中有防水要求的区段所采用防水砼浇筑，同时为了达到更有效的防水效果，在混凝土中掺入UEA-H膨胀剂，以达到衬砌密实、防裂及防水目的，同时要求抗渗标号应当不低于S8。
为了确保防排水施工效果，隧道的防排水系统施工必须选取有经验的专业人员操作；对隧道防排水系统所采用的防水材料等应当严格控制其质量，符合设计和规范要求。同时为了避免防水层施工后出现变形等漏水问题，防水层的施工应当选择在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施工作前进行。在铺设隧道防水层前，喷混凝土层表面不得有锚杆头或钢筋端头外露，钢纤维表面的钢纤维要清除干净。对凹凸不平部位要进行修凿、补喷，使混凝土表面平顺。喷层表面漏水时，要及时引排。对于止水带在安装时以及在混凝土浇捣作业过程中，要注意止水带的保护，不得被钢筋、石子和钉子刺破，如发现有被刺破、割裂现象，必须及时修补。当整个隧道防排水系统完成后，应对其防水效果采取检测，如确保隧道洞内无渗漏水、安装孔眼不渗水、洞内路面不冒水、不积水。
2 隧道衬砌防排水施工技术
2.1 隧道防水施工
对于隧道的衬砌柔性防水工程可以通过在衬砌背面设置隧道专用复合防水卷材与喷砼层之间，其作用兼作衬背排水层及缓冲层。对于隧道明洞背部防水层则可采用复合防水卷材。同时防水卷材的施工时间应当选取在晴朗天气，防水层外部应作7cm水泥砂浆保护层后再做回填。针对隧道二次衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝处的防水问题是施工重点。
为了达到隧道衬砌的防水效果，对于隧道的仰拱施工缝、变形缝防水应当采用中埋式止水带。拱墙部位二衬防排水主要采取在二次衬砌与初期支护间铺设纵向、环向排水盲管、土工布、防水板，拱顶设置注浆管。通过结合工程实践，针对二衬施工缝处设置中埋式止水带和波纹管来提出其正确的防水措施。
1）对于钢筋砼二衬中拱墙部位的环向施工缝处，在二衬厚度的1/2处埋设遇水膨胀橡胶止水带，止水带外侧埋设一环φ50波纹管（外包土工布）；仰拱环向施工缝处，在仰拱厚度的1/2处埋设遇水膨胀橡胶止水带。素砼二衬中拱墙部位的环向施工缝处，在二衬厚度的1/2处埋设钢板腻子止水带，止水带外侧埋设一环φ50波纹管（外包土工布）；仰拱环向施工缝处，在仰拱厚度的1/2处埋设钢板腻子止水带。
2）在仰拱和拱墙厚度的1/2处均埋设遇水膨胀橡胶止水带。在仰拱二次衬砌内设置双层Φ50抗剪钢筋，环向间距50 cm，钢筋位于仰拱厚度的1/3处，仰拱沉降缝空隙沥青木丝板填塞密实。拱墙部位沉降缝内缘3 cm内填塞聚硫密封胶，内缘3 cm～5 cm内设置一环镀锌钢板接水盒，5 cm以外的空隙采用沥青木丝板填塞密实。
3）对于纵向施工缝防水施工，在混凝土接触面涂以混凝土界面剂。止水带宽度选取为30 cm，同时应埋设于前后两段砼中各
15 cm，确保埋设误差不大于2 cm。
4）土工布、防水板的铺设。切除露出初期支护表面的锚杆头、钢筋头，采用细石混凝土抹平覆盖。同时采用专门的热熔衬垫和射钉将无纺布固定在喷射砼表面，确保松弛适度以有效地使无纺布上任何部位都能同时达到喷射砼面。衬垫和射钉采取梅花形布置，拱部间距采取0.5 m～0.7 m，边墙间距1.0 m～1.2 m，搭接宽度大于15 cm。采用手动电热熔接器加热，使防水板焊接在专用的热熔衬垫上。防水板搭接缝应与施工缝、变形缝错开1 m以上。应当确保防水板应松弛适度，无认为蓄水点。防水板搭接宽度不小于15 cm，且应采用双搭接缝焊接，每条焊缝宽度为
15 cm。焊接后，两条焊缝间留一条空气通道，用空气检漏器检测焊接质量，在0.2 MPa的气压下5分钟内气压不得低于0.16 MPa。如果防水板存在破损时，则应当取一小块防水板，除尽两防水板上的灰尘后，将其置于破损处，用手动电热熔接器熔接。
2.2 隧道排水施工
隧道排水是相对防水来说其属于补救的措施，其可有效地减缓了隧道因漏水问题而带来一些系列构件受损等。通过隧道的排水工程施工来看，排水措施主要集中在衬砌背面、路缘排水等。
1）喷射砼背面排水。隧道在初喷4 cm砼后，然后在环向设置φ50 Ω型弹簧排水半圆管，排水管的布置对于富水区段可间距控制为300 cm～500 cm，对于贫水区段间距应当控制为500 cm～800 cm。排水半圆管通过纵向排水盲沟和横向排水管最终引入排水边沟。
2）衬砌背面排水层。在防水层与喷砼之间设置400 g/m2土工布，使漏水能从衬砌背面通过排水滤层排至墙角，再出墙角处衬背纵向排水盲沟集水，通过φ100 mm、φ50 mmPVC横向排水管引至路侧排水沟排出洞外。盲沟应设置在防水层外面，固定在砼面上，且要求防水板“U”型包裹纵向盲沟。同时在衬背土工布排水层与喷砼之间设置φ50 mm软式透水管的环向盲沟，并采取与纵向盲沟三通连接，对于环向透水盲管布置间距，结合工程实践，笔者建议对于富水区段可选取为300 cm～500 cm，对于贫水区段可选取为500 cm～800 cm。
3）路缘排水工程。为了处理流入隧道的少量雨水及隧道内残留的裂隙渗水，在隧道两侧检修道每20 m设置一处雨水篦子，将路面水排至路侧排水沟。同时在隧道路面两侧电缆沟处设置Φ200 mm预制边沟，纵坡与隧道纵坡一致，排除路面积水以及隧道清洗等污水，每50 m设置一处沉砂浆井。
4）排水盲管的设置是隧道排水的重要设施之一。通过在铺设土工布、防水板前，在略低于电缆槽底标高的边墙脚处纵向每12 m（结合二衬台车长度）设置一段φ110 mm纵向排水盲沟；环向平均每8 m设置一环向φ50排水盲沟，环向盲沟可根据地下水发育情况适当调整。纵向盲沟两端及環向盲沟下端进行圆弯接入隧道侧沟。
3 结论
总之，从隧道防排水的施工实践来看，隧道内防排水应重视初期支护的防水，重点以衬砌结构自防水为主，以防水层防水、施工缝、沉降缝防水为重点，辅以专项防水，满足结构设计和使用要求；文章均对其施工采取了详细的探讨，以为同类工程提供参考借鉴。
参考文献
[1]翁传源.公路隧道防排水技术之探讨[J].科技信息（科学教研），2006，02.
隧道控制测量 篇7
1 控制测量设计精度分析
该文主要分析施工控制测量部分, 即地面控制测量 (m1) 、竖井联系测量 (m2) 、地下导线测量 (m3) , 现根据分解的各自中误差分析这几部分中关键测量工序的中误差, 从而确定采用合适的测量方法。
1.1 地面控制测量
为保证地面控制测量对贯通误差影响值在±25 mm之内, 该工程首级控制采用GPS控制网, 其技术指标采用《城市轨道交通测量规范》 (文献[1]) 中规定的卫星定位控制网主要技术指标及作业基本技术要求, 即:采用《城市轨道交通测量规范》 (文献[1]中规定的卫星定位控制网主要技术指标及作业基本技术要求, 根据本工程实际布设的控制网点位, 利用文献[4]中关于地面控制网对贯通误差影响的严密公式及估算方法计算影响值, 能很好的保证在±25 mm之内。具体见表1
1.2 竖井联系测量
竖井联系测量是通过竖井悬挂两根钢丝, 由井上控制点测定钢丝的距离和角度, 从而算得钢丝的坐标以及它们之间的方位角, 然后在井下, 认为钢丝的坐标和方位角已知, 通过测量和计算得出地下导线点的坐标和方位角, 如图2所示。则地下起始方位
如图2所示井上测量值为:W, , a, b, c, 由计算得到, 井下相同。
根据误差传播定律并把影响角精度的误差分为测距和测角两部分, 分别为
根据以上分析, 要达到联系测量的设计精度, 水平角观测需根据国家《精密工程测量规范》 (文献[2]) 中二级测角控制技术要求施测, (测角中误差≤±0.71〞) 。
1.3 地下导线测量
地下导线测距误差较小且影响的主要为纵向误差, 因此只分析测角误差对横向贯通误差的影响。《城市测量规范》 (文献[3]中直伸等边支导线端点横向误差mu1公式为:
根据以上分析要达到地下导线的设计精度, 水平角观测也需根据国家《精密工程测量规范》 (文献[2]) 中二级测角控制技术要求施测, (测角中误差≤±0.71〞) 。
2 实测数据分析
1号井至2号井东线区段首先贯通, 但是贯通时横向偏差较大, 盾构破土后实测盾构机中心坐标与洞门中心坐标横向差值为87 mm (横向贯通误差) , 接近了洞门预留极限值90 mm, 因此待盾构拆除后把地下导线联测至2号井地下起始边形成附合导线 (全长约2.5 km) , 对误差进行分析。附合导线共18个点, 点号为K1, K2, …, K16, K2-1, K2-2, 其中K1至K2为1号井东线地下起始边, K2-1至K2-2为2号井地下起始边 (2号井-3号井东线起始边) 。
2.1 附合导线分析法
以K1—K2, K2-1—K2-2为起始边, 对导线以附合路线方式进行平差计算, 得角度闭合差为11.7”。角度闭合差 (35) 计算公式为:
2.2 支导线分析法
根据附合导线角度闭合差分析, 导线存在明显的误差, 而引起误差的原因有两种可能: (1) 两端起始方位存在误差; (2) 地下导线测量累积误差。现利用导线两端起始边分别以支导线的方式计算出另一端点的坐标, 然后计算与另一端起始点的坐标差值, 根据差值来判断较大误差的来源。假设两起始边精度相当且在设计误差范围内, 较大误差主要来自地下导线测量累积的话, 那么坐标差值大小应该相当, 反之则可判断较大误差来自起始边。计算结果如表2。
从表2可以判断, K1-K2起始边存在较明显的误差。以上坐标差值也可以理解为贯通面分别在K2-1点及K1点的最大贯通误差, 那么由此可见除在1号井联系测量出现了明显的粗差外, 地面GPS控制测量、2号井的联系测量及地下导线测量等环节均达到了设计精度。
2.3 无定向导线分析法
固定K1及K2-1点以无定向导线方式进行计算, 同样也能得出2.2节的结论。无定向导线计算得到的地下起始边方位角与提供成果的方位角对比差值见表3。
从表3也可以判断K1-K2起始边存在明显误差。
3 精度控制措施
隧道控制测量部分包括地面GPS测量, 竖井联系测量, 地下导线测量三部分。GPS测量技术成熟, 只要按照技术指标施测不易出现粗差, 而且按照文献[4]的严密公式计算实际的地面GPS控制测量对贯通误差的影响值远小于25 mm;随着高精度全站仪及自动照准技术在测量中的应用, 地下导线测量误差对贯通误差的影响值也很容易控制在30mm之内;而竖井联系测量环节因其竖井深度深、井口小、需全人工观测及多变的环境等因数导致了误差控制较难, 上文实测导线数据分析中也印证了这一点。因此在1-2号井东线贯通后, 着重对其余3个区段的联系测量环节改进了质量控制措施。
(2) 选择直径小强度大的钢丝, 直径应小于0.5毫米, 重锤不能小于10kg, 稳定液浓度合适, 保证重锤能自由摆动。
(3) 悬挂钢丝的支架要坚固稳定且观测背景要与钢丝反差大, 井下后视点要清晰必要时要提高照明度。
(4) 选择合适的天气的进行观测, 最好是夜晚或者阴天, 避免强烈光照及温度快速变化。
(5) 控制钢丝间距离井上井下观测值互差在1 mm之内, 通过左右三角形计算的结果控制在2秒之内, 确保单次联系测量的内附合。
(6) 建议在临近贯通前再进行2到3次独立的联系测量, 且成果控制在3秒之内, 然后再与之前的成果进行综合取舍, 最终进行平均处理。
通过对联系测量环节的着重控制, 联系测量的精度得到了明显的提高, 其余3个区段最后的横向贯通误差也都在允许范围之内。
4 结语
该文对影响横向贯通误差的控制测量各环节进行了分析, 以实测1-2号井东线地下导线数据为实例, 通过多种导线分析方法得出了1-2号井东线联系测量出现了明显偏差, 而地下导线测量及地面GPS控制测量符合设计要求的结论。并提出了控制竖井联系测量精度的措施, 通过措施最终保证了其余区段隧道横向贯通误差在5 cm之内。
摘要：青草沙岛域段隧道工作井深度大、圆弧多, 贯通测量难度较大, 该文首先对该工程控制测量各环节的设计精度进行了分析, 然后以实测地下导线数据为实例分析了实测数据的精度及主要误差, 最后提出了保证该工程隧道控制测量精度的措施。
关键词：横向贯通误差,竖井联系测量,精度分析,质量控制
参考文献
[1]GB50308-2008, 城市轨道交通工程测量规范[S].
[2]GB/T 15314-94, 精密工程测量规范[S].
[3]CJJ/T8-2011, 城市测量规范[S].
隧道控制测量 篇8
关键词：特长隧道,洞内,平面控制测量
随着国家基础建设的高速发展,高等级公路建设得到了迅猛发展,超过3 000 m的特长隧道越来越广泛,保证隧道准确贯通的关键工作是隧道控制测量。隧道控制测量分为高程控制测量和平面控制测量,高程控制测量误差影响隧道的竖向贯通误差,相对比较容易操作。平面控制测量误差影响着隧道的横向贯通误差和纵向贯通误差,对隧道贯通起着决定性影响。平面控制测量又分为洞外平面控制测量和洞内平面控制测量,洞外平面控制测量可采用GPS测量、三角网、边角网等多种测量方法,在此不作详细叙述。而洞内平面控制网的布设受洞内狭窄空间的影响,布设方案较少,不能采用三角测量、三边测量等检核条件较多的方法,各种资料和文献介绍最多的是导线法。因隧道施工在贯通之前无法通视,导线呈支导线无外部检核条件,同时受隧道内的光线和灰尘等影响,测量精度不易保证。因此,如何做好洞内平面控制测量是整个隧道控制测量工作的关键,也是测量工作的难点。
1 洞内平面控制网的布设
1.1 双导线布网
洞内控制点不能一次测完,只能掘进一段距离后才可以增设一个新点,布设一个新点都要从支导线的起点开始全面重复测量。为了提高精度,避免测量粗差出现,规范要求布设成双导线形式,如图1所示。
如图1,布设了两条导线A-B-C-D-E和导线A′-B′-C-D-E′,两条导线有公共点C和D点,通过这种布网方式使两条导线测量形成公共点或公共边,构成检核条件。随导线长度的延伸,两条导线可以在适当的位置再次相交或重合,创造出新的检核条件。除可布设成上述基本双导线网外,还可以充分利用双洞隧道之间人行通道和汽车通道,使左右洞的导线网通视并联测,以此检测所布设的导线网的精度是否满足设计规范要求,如图2所示。
采用以上双导线网布设隧道洞内平面控制网,由于具备了检核条件,测量粗差可以及早发现并消除。通过精度评定,控制网精度不足时可以采用增加观测测回数、使用更高测量精度的仪器或改善洞内观测条件等方法重测。与支导线相比,优点很明显,但通过仔细分析,这种基本双导线网还是存在一些缺点,从图1中可以看出2条导线一般要经过多组点测量后才能构成检核条件,如果发现数据不能闭合时,不能准确快捷地确定哪个控制点测量出现了问题,那么只能对双导线网进行重测,这样不仅加大了测量作业的工作量,而且也对隧道施工进度造成较大的影响。
1.2线性交叉导线网布设
为了更好地进行洞内平面控制测量工作,采用了线形交叉导线网,使每个新布设的控制点都有足够的检核条件,具体网形见图3。
随着隧道向前掘进,控制点也随之向前延伸布设,如图3E、E′为对称两点。由于洞内空间狭小,新布设的控制点E和E’的间距很小,一般以2～4 m为宜。从理论上讲E和E′间距越大越好,但也要考虑到控制点的利用率,间距增大,两点位置必然靠近隧道洞壁,这样容易受到洞内台车等各种施工设备的遮挡,通视条件差,不利于施工测量。D点和E点的间距以300～400 m为宜,根据洞内的观测条件尽量采用较长距离。导线网角度观测时,当方向数为2个时,采用左右角观测法;当方向数为3或超过3个时,要采用全圆观测法。边长测量要进行对边测量,并进行温度和气压改正。
从图3中可以看到,每次新增控制点为一组对称点(2个),每点通过不同的控制点可计算出两组坐标数据互相检核,最后还可通过两点的间距再次检核。通过这种布网方式,可以准确快捷地发现测量粗差,采用严密平差法处理数据,还可以提高整个导线网的精度。
2 线性交叉导线网的数据处理及检核
2.1外业观测数据
从图3中分析需要观测的要素,整个线性交叉导线网由多个环节构成,增设E和E′一组点,就构成了一个新的环节。设测站D,需要观测角度∠C′DC、∠C′DE、∠C′DE′(因边DC′与边DD′相差极大,所以不测 ∠C′DD′),边长要观测C′D、CD、DE、DE′、DD′;设测站D′点,观测角度∠C′D′C、∠C′D′D、∠C′D′E、∠C′D′E′,观测边长C′D′、 CD′、 DD′、 ED′、E′D′;设测站E,观测角度∠D′ED(因两临边相差较大,故不测∠DEE′),观测边长D′E、DE、E′E;设测站E′点,观测角度∠D′E′D,观测边长D′E′、DE′、EE′.
2.2观测数据检核
2.2.1 新测数据与原测数据的比较
从上各导线环节的观测数据中可以发现,观测角∠C′DC、∠C′D′C和观测边长C′D、CD 、DD′、 C′D′、 CD′都在前一个导线环节中测量过,通过对比新测数据和原测数据,可以检核观测数据是否存在粗差,还可以检测隧道是否发生形变导致导线点位移。其角度比较差(△β)的限差可按下式计算
式中:mβ为测角中误差,可依据测量仪器及观测测回数来确定。(三等导线(DJ2级仪器)mβ=±1.8″,四等导线mβ=±2.5″)。
2.2.2 检查新增导线点的横向点位精度
通过检查新增设的导线点E和E′通过不同路线推算的点位横向较差(△Y),可以检查导线网的精度是否满足贯通误差要求。点位横向较差的限差按下式计算
式中:mY是导线点投影到隧道中线上所对应桩号相应的横向贯通中误差,其计算公式为
式中:mβ为测角中误差(″),ρ=206.265″;Rx为导线网中邻近隧道中线的一条侧边上的各点至隧道贯通面的垂直距离;ml/L为边长相对中误差(三等导线取1/55000,四等导线取1/35000);dy为导线网中邻近隧道中线的一条侧边上的各边相对于隧道贯通面上的投影长度。
2.2.3 新增设两导线点间理论距离与实测距离较差
经过严密平差后计算出新增设导线点E、E′的坐标值,根据坐标值反算出两点间的距离,再与实测边长EE′进行比较,其较差(△S)需满足
式中:mXY为导线点的点位中误差。
3 严密平差
平差计算应采用间接坐标平差法。具体步骤如下:
1)计算出待定点的坐标近似值。可按任意一条线路推算。
2)由坐标近似值和已知点坐标值计算观测边的近似值和坐标方位角近似值。利用已知点的坐标值、待定点的坐标近似值反算近似边长和近似坐标方位角,再根据两相邻边的近似方位角计算观测角近似值。
3)计算误差方程式系数,包括观测角误差方程系数和边长改正数方程系数。
4)计算误差方程式的常数项,确定观测值的权,列出误差方程。我们进行的每一导线环节需要列出6个角度误差方程式、5个边长改正数方程。
5)组成并解算法方程,求算未知数的权系数。
6)求平差值,计算出待定点的坐标最或然值。
7)精度评定。求测角中误差和待定点的坐标中误差。
具体的平差计算过程,因篇幅限制不做详细叙述,大家可以参考相关的测量书籍。在这里,结合个人的体会谈一些建议,希望对大家在手工解算过程中能有所帮助。因计算机的普及,我建议大家采用间接坐标平差法,所有的计算均采用EXCEL表格进行,充分利用其解算功能,尤其在解算法方程时。可以针对每一种控制网形式编制一套EXCEL表格,每次只要改动原始数据就可以让表格自动计算结果,有条件的同行们可以使用专业测量平差软件,这样将大大减少计算作业。
4 简化计算
在施工测量中,由于施工环节快节奏转换及野外作业不利于繁琐计算等特点,在满足设计测量精度要求的前提下,我们都力求使测量内业计算简捷化。
在图4中,C、C′、D、D′为已知点,待定点为E、E′点,测量角度∠CDE、∠CDE′、∠C′D′E、∠C′D′E′,测量边长S1、S2、S3、S4。根据上述已知条件,我们利用极坐标法可以分别计算出2组E点坐标数据和2组E′坐标数据,再将E和E′的两组坐标数据分别取平均数据作为最终数据即可。计算公式为
式中:F为推算边的坐标方位角。
为保证本次测量成果精度满足隧道贯通误差要求,测量成果必须符合上文2.3项的较差检核条件。(注:2倍点位中误差mXY可用该导线点投影到隧道中线上所对应桩号相应的贯通中误差来代替。)
另外也可以采用上述布网方法,利用三角高程法进行特长隧道的水准点布设,经实际应用检验可以达到四等水准要求。这样通过一次布网,就可以完成隧道中的本组控制网布设工作(包括平面控制测量和高程控制测量)。
5 结束语
洞内平面控制测量方法的选择对测量精度具有重要的影响,影响隧道的正常贯通。进而采用线性交叉采线网布设方法,可以准确快捷地发现测量粗差,可以提高不整个导线网的精度,达到规范的精度要求,值得推广和应用。
参考文献
[1]宋文主编.公路施工测量.人民交通出版社,2000.9.
[2]韩山农.公路工程施工测量[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]交通部第二公路勘察设计院.JTJ063-85.公路隧道勘测规范[S].北京:人民交通出版社,2004.
中长型隧道洞内平面控制测量方法 篇9
1. 工程概况
该隧道位于巴山山脉南部，为深埋隧道，属于中长隧道，里程为YD1K441+752～YD1K444+426，全长2674m。隧道进口在直线段，出口里程在左偏曲线上 (R=4000m, L=70m) ，曲线在隧道内长134m。
2. 洞内平面控制测量
(1）洞内导线的长度确定。
导线边长需根据洞内的通视情况、施工现场情况、施工方法和工序情况选择，原则上隧道愈长，导线边长也应尽可能长一些，相应能减少导线环的个数[3]。在隧道施工控制过程中，直线隧道布设导线时最长边长控制在500m内;曲线地段，导线设计边长按下式计算[4]：
式中：R———曲线设计半径，m;
f———断面宽度，m;
f=b-0.7 (b为断面开挖宽度，单位为m) 。
该隧道的开挖宽度为6.8m，根据上式计算：
计算结果可以得出在曲线段，控制网的理论边长控制在441m内。
(2）洞内导线网布设。
隧道洞内测量由于环境条件的限制，一般布置成若干个彼此相连的带状闭合导线环所组成的导线网[5]，如图1所示。图中导线点基本上是成对布设，每对点相距2m左右，一般设置最远端点(如 (a) 图中D5的和(b)图中的D9)为隧道的中线点，以便检查放样过的中线精度;每个环中控制点数不宜过多，以3～5点为宜。该隧道采用一级导线布设洞内控制网。
在隧道实际施工过程中，根据施工进度的安排设计布设6个导线环，每400m左右布设一个导线环，由于进口掘进速度快计划布设4个导线环，出口布设2个;实际施工过程中，由于洞内的通视条件和施工环境影响，导线边布设最长为230m。
(3）控制点位的检查。
在隧道内，由于影响放样的因素比较多，测量人员在寻找控制点和仪器对中出错的几率比在洞外大，所以在仪器完成后视后，使用全站仪的坐标测量功能，观测后视点的坐标，并检查仪器附近另外一个控制点或中线点，检查控制点是否有位移;同时，由于各类机械都在控制点周围来往，控制点难免存在位移，因此，在隧道内布控和放样时，每次的检查是很有必要的[2]。如果在检测过程中发现点位异常，应按下面公式计算是否超限[6]：
根据实践经验，如果md叟10mm，则要考虑使用其他控制点对该两点进行检核，检查其是否发生位移。
(4）控制网的观测。
洞内导线网的观测采用三联脚架法[7]，水平角观测采用方向观测法观测，观测时应充分通风，保证视线清晰，尽量避开洞内施工的影响，如果是由洞外向洞内引测时，因为洞内和洞口外的温差影响比较大，宜在夜晚或阴天进行。
对于角度和距离的观测测回数，应根据仪器精度及导线等级来确定[8]。仪器使用日本拓扑康TC602型全站仪，其标称精度为±2″，测距2mm+2ppm。实际观测中一级导线水平角观测2个测回，因为隧道是一个狭长的带状，导线闭合环中存在一个比较小的角度，为了确保测角精度，在观测此角度时取4个测回的平均值作为最终结果;边长采用对向观测的平均值作为最终值。根据《铁路工程测量规范》，一级导线的技术要求见表1[3]。
(1) 导线环的测角中误差可按下列公式计算：
式中，mβ为测角中误差，以秒为单位;fβ为导线环的角度闭合差;N为导线环的个数;n为导线环内角的个数。
(2) 导线环角度闭合差的限差可按下列公式计算：
ω限=2mβ姨n (4)
根据图1第二次布设的导线网，由实际观测得到的角度闭合差﹣6.0″和左角观测个数7，依据以上公式计算得到其测角中误差为2.2″，导线环闭合差的限差为11.6″。则明显有6.0″≤11.6″, 测角没有超限。根据以往控制测量的经验，对于闭合导线其全长相对闭合差一般都能达到1/70000, 如果精度太低(比如小于1/40000)，建议重测, 以便提高内控网的精度。
3. 结论与建议
为了提高隧道控制网的精度，保证隧道施工的质量，本文主要利用了2km多的中长型隧道，对其洞内平面控制测量的方法进行了分析探讨。从实践结果来看, 可得出以下结论和建议：
(1) 导线点控制正式中线点、正式中线点控制小边墙和二衬、支导线点控制开挖。隧道每开挖400m左右时要及时布设导线网，尽量在浇注完仰拱或底板时布设控制网，这时制作的点位不易松动，也易于保护。隧道每开挖到一定阶段或一定长度时要及时对原有控制点进行复测。
(2) 在测转点(支导线)时，前视距离尽量不要大于后视距离，确保放样精度，观测已知点作为对此次支导线检核。
(3) 导线要尽量布设成直伸型导线，在通视条件允许的情况下尽可能延长边长，相邻两导线边长不要相差过大。每次布设控制网时将一个中线点纳入导线网中，可检验中线点的放样精度。
(4) 适当增加测回数，提高观测精度。为了保证对点精度，必须保证隧道内的照明设备，测站、前后视配有探照灯式手电。
参考文献
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[6]张凤举, 张华海, 赵长胜, 等.控制测量学[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.
[7]王兆祥.铁道工程测量[M].北京:中国铁道出版社, 1998.
隧道控制测量 篇10
关键词：精度高,隧道,GPS,控制测量
0 引言
GPS是全球定位系统 (Global Positioning System) 的英文缩写, 是以卫星为基础的无线电定位系统, 是目前世界上最先进、最完善的卫星导航与定位系统, 它不仅具有全球性、全天候、实时精密三维导航与定位能力, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。在测量领域, GPS测量系统已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。隧道一般在山区, 地形复杂, 常规方法难以施测, 而GPS静态定位技术拥有不受通视条件限制和网形要求较低等优势, 因此目前在隧道测量中采用GPS静态定位技术是一种通用方法。
1 工程概况
羊角隧道地处重庆至长沙公路武隆至水江段工程内, 是国家重点干线公路宁波至樟木公路的重要组成部分, 也是重庆市“二环八射”, 主骨架公路网中的重要射线之一, 位于重庆市东南部武隆县白马镇境内, 该隧道为特长双洞单向行车隧道, 右线全长6676m, 起止里程为YK21+500-YK27+835, 左线全长6655m, 起止里程为ZK21+068-ZK27+723。隧道穿越山脉呈脊状, 受构造控制多沿南北向展布, 一般地面标高为500-1200m, 相对高差多在200-800m。山上树木茂盛, 地形复杂, 植被丰富, 行走不便, 常规测量布网困难, 通视条件极差。经必选, 决定采用GPS测量系统进行控制测量。
2 GPS测量
2.1 作业依据和设备
作业依据和执行技术标准为: (1) 《全球定位系统 (GPS) 测量规范》GB/T 18314-2001。 (2) 《公路全球定位系统 (GPS) 测量规范》JTJ/T066-98 (简称《公路 (GPS) 规范》。 (3) 《公路勘测规范》JTJ061-99。 (4) 羊角隧道平面图, 进出口场地布置图。
采用设备:四台套Smart2001AS GPS单频接收机, 笔记本电脑1台, 对讲机4部。GPS接收机在作业前均在仪器检查中心进行了检测, 其性能和精度均符合标称精度 (平面5mm+1ppm, 高程10mm+1ppm) 和规范要求。
2.2 布网方案
根据羊角隧道的走向及隧道洞口投点的要求和实际情况, 先在已有平面图上进行选点并作优化设计, 经实地踏勘, 最终确定点位 (羊角隧道GPS控制网布设图见图1) 。
根据JTJ/T066-98的规定和实际情况: (1) 每个洞口至少布设3个控制点, 各三点控制点的间距不少于500m, 并且至少有个通视方向, 以便检核。 (2) 控制点应尽量沿洞口连线方向布设, 以减少横向贯通误差。
根据GB/T 18314-2001的规定和实际情况: (1) 应远离大功率的无线电发射装置, 其距离不应小于200米, 以避免电磁场对GPS信号的干扰。 (2) 附近不应有大面积水或者强烈干扰卫星信号接收的物体, 已减弱多路径效应的影响。 (3) 点位应设在便于安装接收设备, 视野开阔的较高点上。目标要显著, 视线周围15度以上不应有障碍物的遮挡, 以减少信号被遮挡或者障碍物吸收。故控制网布设如图1所示大地四边形网内插三角形网。
2.3 具体施测
根据GPS卫星星历预报制定GPS外业观测计划, 进而进行作业调度。以外业观测计划。测区的近似纬度, 作业日期为依据分别计算出各时段内的可见卫星直方图和精度因子图, 选择最佳的观测时段, 避开不利的观测时段。采用四台套Smart2100AS单频接受机进行同步静态观测, 观测历元间隔15°卫星高度截止角>15°PDOP值<4.0, 有效观测卫星个数≥5, 信噪比 (SNR) 在80左右, 越大越好, 同步时段观测时间骨架网为90分钟, 其余时段为60分钟。
野外观测时, 天线安置严格整平、对中、在天线板上互隔120°的三处量取天线高, 互差少于3mm, 并在观测前后各量一次取中数。同步观测时确保接收机开机和关机时间的同步, 及时的填写观测手簿。观测过程中, 注意数据的接收情况, 如卫星个数、信噪比、精度因子变化等。
每天测量完成后, 应及时的将观测数据传输到笔记本电脑里, 并进行基线的平差计算和同步环闭合差的检查, 以确保数据的安全性。
3 GPS数据处理
羊角隧道GPS观测共搜索到最小独立同步环15个, 最小独立异步环16个, 重复基线7条。
3.1 基线向量的质量检核
3.1.1 同步环闭合差检核
其中, n—同步环的边数;σ—相应等级规定的精度即弦长标准差 (mm) , ;a—固定误差 (mm) ;b—比例误差 (ppm) ;d—相邻点间的距离 (km) 。
经分析计算15个同步环中最大相对闭合差为2.87ppm, 即1/348432。该同步环由:G4─GPS17─G5─G4基线边组成, 总长10872.7647m。经计算该同步环Wx、Wy、Wz均小于, 全长坐标闭合差W=10.40mm, 小于限差12.42mm。
3.1.2 异步环闭合检核
共组成16个异步环, 各闭合环X、Y、Z方向和全长绝对闭合差和相对闭合差均小于相应的限差要求。异步环各分量闭合差, 全长标闭合差
经分析计算, 16个异步环中, 最大相对闭合差为6.96ppm即1/143678。该异步环由G5─GPS16─G4─G5基线边组成, 总环长为6360.7967m, 经计算该异步环全长坐标闭合差V=14.76mm, 小于限差131.13mm。
3.1.3 重复边较差检核
全网共有6条重复基线, 重复基线长度较差ds均小于相应允许较差, 即条重复基线中相对误差最大值为8.18ppm, SW409-SW408边长为759.557m。
经计算SW409-SW408重复边长较差允许值, 即ds=6.21mm<30.26mm限差要求。
从以上几次检核可知, GPS外业数据质量可靠, 同步环, 异步环坐标闭合差, 重复边较差均满足《公路GPS规定》规定的限差要求。
3.2 GPS控制网平差及精度分析
在各项质量检查符合技术要求后, 进行WGS-84坐标系中的三维无约束平差。在无约束平差中, 应先检验观测值中误差, 单位权中误差, 观测值改正数, 确定异常观测值, 并对其进行检查和分析, 决定弃舍。
以三维无约束平差确定的有效测量值为基础, 以GPS14, GPS16, GPS17等3点作为基准点, 进行二位约束平差, 平差结果统计见表1。
单位:米 (m)
从表1知:GPS网二维约束平差结果, 说明GPS网复测精度达到二级以上GPS网的精度要求, 满足《规范》要求。
4 贯通误差初步分析
隧道总的贯通误差主要有两个方面, 即洞外控制测量和洞内导线测量引起的误差, 在工程实践中, 常常将地下两相向开挖的导线测量误差及洞外GPS测量误差均作为独立因素。
由于GPS定位技术能够直接测定控制点的相对位置, 而不是依靠传统的测量角度和边长来算坐标, 所以采用GPS定位技术做隧道的洞外控制测量, 其隧道的贯通误差主要是定位点坐标引起的测角误差和测边误差。
因为设计的隧道长为6676m, 所以横向贯通误差为45mm, 另外边长相对中误差为1/3500, 因此由公式:
可得到mβ=±3.39″>2.0″, 结果表明按精度指标进行施测可满足贯通要求。其中, mq为隧道洞外贯通误差, l为隧道长度, mβ为洞外测角精度, ml为测边误差, ρ为206265 (表2) 。
5 结束语
GPS具有很高的相对定位精度, 观测速度快, 功能齐全, 操作简便, 全天候、全球性作业等显著特点。另外GPS控制网选点灵活, 布网方便, 对GPS网的几何图形也没有严格要求, 基本不受通视、网形的限制, 特别是在地形复杂、通视困难的测区, 更显其优越性。应用于隧道控制测量具有较大的经济效益和社会效益, 特别是在长达隧道平面控制测量中用GPS代替常规测量方法是必然趋势。
羊角隧道洞外控制测量采用GPS静态等位技术, 从踏勘选点、布网埋石、野外观测到内业计算仅历时4天。与常规控制网测量方法相比较, 效果显著, 精度可靠, 为隧道的提前进洞提供了有力的保障, 为GPS在等级隧道控制测量的推广运用累积了经验。
参考文献
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软弱围岩隧道变形及其控制探讨 篇11
【关键词】软弱围岩；隧道变形；控制
客运专线铁路具有较高的舒适性、稳定性和平顺性，但是其线路隧道通过的地方地质条件更加复杂，很多线路隧道都属于软弱围岩地质，这种隧道承受的断面更大，容易发生局部的变形，给施工建设带来很大的困难，通过深入分析和研究软弱围岩隧道变形特征，积极采取有效措施，不断提高隧道的安全性。
一、软弱围岩的地质特征
软弱围岩主要是指围岩赋存性能差、结构破碎、裂隙节理发育、岩体承载能力差以及岩质软弱的岩体。软弱围岩通常具有以下特点。
1、围岩容易风化，强度较低
软弱围岩主要的岩地层有千枚岩、炭质岩、片岩、泥岩、片岩等[1]，其稳定性很差，强度低，围岩层被暴露后容易软化，遇水风化，特别是在高地应力的深埋地段，软弱围岩地质层会产生塑性的变形，在塑性的地质层深度和范围都很大。
2、岩体粘结力差，松散破碎
通常情况下，由破碎挤压带、风化岩体层、土层等构成的軟弱围岩，围岩结构粘结力很差，统一松散破碎，隧道在施工建设过程中，仅仅依靠岩体颗粒之间的胶结作用和摩擦力构成拱形，特别是在隧道的签埋地段，这些岩体的结构非常不稳定，很容易发生冒顶坍塌事故。
3、岩体结构面软弱，容易滑塌
在隧道岩体结构面切割严重的地方，一些块状的岩体结构，由于结构面软弱，粘结性很差，在开挖隧道的过程中，隧道周围岩体结构面容易发生坠落、滑移和松弛等变形，严重破坏隧道的结构。
二、软弱围岩隧道变形特点分析
1、变形量大
隧道施工建设完成后，软弱围岩隧道会发生明显的塑性变形，这是软弱围岩最主要的特征，其变形的长度和深度有可能达到几十或者几百厘米，隧道支护结构往往表现为混凝土二衬开裂和支护初期严重开裂。
2、变形速度快
软弱围岩隧道施工建设过程中，其变形速度很快，在隧道的支护初期，其变形速率更大。
3、变形时间长
软弱围岩在隧道的支护初期不仅变形速度很快，在隧道的施工建设过程中，其变形持续的时间也很长，软弱围岩具有显著的蠕变变形特点，在软弱围岩隧道施工建设的很长一段时间里都会发生变形。
4、围岩扰动明显
隧道在施工开挖过程中，围岩在纵向应力重的影响下，隧道周围的软弱围岩的塑性变形区不断扩大，当隧道支护结构强度和刚度不够或者支护结构不稳定时，软弱围岩的扰动明显。
5、径向变形范围大
软弱围岩隧道的径向并行通常表现为隧底隆起、边墙收敛、拱顶下沉，拱顶下沉的变形量最大[2]。软弱围岩隧道施工开挖过程中，经常会出现隧道掌子面上方的软弱围岩下沉，在浅埋隧道的掌子面周围出现沉降槽，造成地表下沉，并且在隧道开挖之后，纵向的掌子面挤压变形，软弱围岩临空产生应力，在围岩纵水平力和纵向力作用下，发生位移，软弱围岩隧道掌子面被挤出变形，随着不断开挖隧道掌子面，在掌子面周围位置会产生不断扩大的水平水平收敛和拱顶下沉，并且下沉速度较快。
三、软弱围岩隧道变形控制措施
1、重视超前工作
（1）加强隧道地质预报工作
在软弱围岩隧道施工开挖过程中，经常会遇到围岩隧道实际的地质情况和施工设计图纸提供的地质情况严重不符的问题，因此，施工单位不仅要在隧道设计阶段进行全面的地质勘察，还在要隧道施工开挖过程中进行隧道地质预报工作，结合隧道地质预报的实际方案，编制详细的地质预报计划，积极进行超前地质预报工作。对于隧道经过的地质条件比较简单的区域，可以进行地质编录，根据隧道掌子面的地下水质、裂隙节理发育、地质构造、地层岩性等情况[3]，判断和分析软弱岩层的可靠性和稳定性。对于地质情况相对比较复杂的区域，在编录地质情况的基础上，进行隧道地质超前预报工作，及时和勘察的资料进行分析比对，提高隧道地质预报工作的精度和质量，在隧道浅埋地质区域，利用水平钻孔勘察隧道掌子面的地质情况，结合实际的地质情况积极采取相应措施，提高隧道施工的安全性。
（2）加强超前预加固
软弱围岩隧道变形主要表现在隧道掌子面水平方向和纵向挤压变形，可以此采用超前注浆灌注或者超前导管的方式对隧道掌子面进行控制变形预加固技术。另外，要注意控制隧道掌子面的位移，对于软弱底层和破碎断层带的围岩进行超前预加固，控制掌子面围岩的变形。
2、严格落实施工环节
（1）选择科学合理的施工方法
软弱围岩隧道的施工开挖方法必须全面考虑软弱围岩的承载能力，减小隧道掌子面塑性变形范围，保护软弱围岩岩层和岩体，控制软弱围岩的变形量。软弱围岩隧道的施工方法，首先要确保施工安全，其次，要尽量简化施工步骤和施工流程，提高施工质量和施工效率。在隧道的施工开挖过程中，施工人员要根据软弱岩层的加固情况和地质情况，选择科学合理的施工方法，在施工开挖过程中，根据监测的实际的地质情况，有针对地调整施工方案，如果需要使用爆破法进行开挖，要严格控制装药量、深度以及炮眼数量，提高控制爆破的技术，最大限度地降低爆破对软弱岩层的扰动影响。
（2）快速施工初期支护
隧道施工初期的支护能够在软弱围岩变形范围较小，隧道施工开挖时间较短的阶段，通过初期支护措施和软弱岩层共同承受岩体的变形压力，避免隧道坍塌。如果施工初期的支护不及时或者支护效果较差，变形量不断扩大，软弱岩层容易松动破碎，导致荷载加大，施工初期的支护完成变成被动的承受岩层压力，很容易导致初期支护结构变形，引起隧道坍塌。因此，施工人员要注意在施工开挖初期要迅速进行支护措施，确保支护结构的刚度和强度，控制变形，及时支护。当前，软弱岩层隧道主要有联合锚网喷支护、钢拱架支护和锚网喷支护这三种初期支护技术，在一些特殊的地质环境下，也可以采用玻璃纤维混凝土或者纤维喷钢混凝土。在隧道支护结构没有封闭时，要积极采取支撑拱脚、大拱脚、锁脚锚杆等工具，加固支护结构，避免隧道掌子面的整体下沉。
3、加强软弱围岩变形监测工作
在软弱围岩隧道施工开挖过程中，软弱围岩变形监测工作是一项非常重要的工序，能够有效判断隧道掌子面支护结构是否可靠稳定，指导软弱围岩隧道进行安全施工开挖，提高了软弱围岩隧道施工的安全性。软弱围岩隧道变形监测主要的监测对象是水平收敛和拱顶下沉，在隧道的浅埋区域，使用沉降地表量测。软弱围岩隧道的掌子面范围较大，如果采用有尺量测方式，精度低、耗时长、干扰大，影响施工质量和效率，因此可以使用无尺量测。在进行监控量测时，要加强专业化管理，构建科学合理的报告制度、信息反馈和登记管理，实时监测软弱围岩隧道的动态信息，科学评价支护结构和软弱围岩的稳定性和可靠性状态，进行隧道施工设计，确保软弱围岩隧道的安全施工。
结束语：
由于软弱围岩的结构面软弱、结构松散破碎、围岩硬度和强度较低，隧道施工开挖过程中，隧道掌子面由于受力过大会发生变形，结合软弱围岩隧道变形的特点，积极采取控制隧道变形的措施，提高隧道施工的安全性，减少和避免隧道安全事故。
参考文献：
[1]关宝树.软弱围岩隧道变形及其控制技术[J].隧道建设，2011，01：1-17.
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隧道控制测量 篇12
隧道是指修建在地层中的地下工程建筑物。它被广泛用于公路、铁路、矿山、水利、市政和国防等方面。在高等公路建设中, 为了满足技术标准, 克服地形和高程上的障碍, 改善公路的平面线形、提高车速、减少对植被的破坏、保护生态环境, 避免山区公路的各种病害 (如落石、坍方、雪崩、泥石流等) , 常常需修建隧道。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道;为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道;为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道, 这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。它的测量设计和施工基础的控制测量工作在隧道建设工程中是非常重要的, 一般隧道施工控制测量分为隧道地面控制测量和隧道地下控制测量, 而作为基础的地面测量是保证隧道正确贯通的前提, 所以, 必须要注重隧道控制测量中的控制网的布设、坐标系等问题, 才能建立高精度的地面施工控制网, 并从根本上做好隧道的控制测量的工作。
1 隧道地面控制网的布设原则
1.1 做好布设前的资料准备
在制定隧道控制网的布设方案前, 首先要做好资料准备, 收集详细的隧道所在地的地形图、隧道工程中竖井、斜井、引道工程、水平坑道等构筑物的布置图, 还有控制测量资料等, 为控制网布设做好数据准备。
1.2 充分考虑现场情况
确定控制网时, 要充分了解和考虑工地现有测量仪器的类型、性能, 交通条件和外界影响因素等, 根据隧道的建设要求和特点来优化控制网的布设方案和确定控制网观测的必要精度。
1.3
每个洞口附近要设置不少于3个平面控制点和3个水准点, 作为洞内测量的起测依据。
1.4
为保证布设洞口投点便于施工中线放样测量、联测洞外控制点和向洞内测设导线, 一般洞内传算的起算边长需大于300m。
1.5
为保障定向和检查, 相邻的控制点应能通视。
2 隧道地面控制网的精度要求
2.1 关于控制网的精度和常用形式
布设隧道控制网是为了保证地下两个相向开挖的工作面能够正确贯通, 而控制网的精度取决于隧道贯通的精度、长度和形状、及施工方法等。
控制网的常用形式有以下三种:
(1) GPS网最为常用, 无需通视, 所以布网限制条件较少, 网形精度较高。
(2) 三角网对于地势起伏较大, 通视条件较好的施工场地, 可采用三角
(3) 导线网对于地势平坦, 通视又比较困难的施工场地, 可采用导线网。
目前, 控制网的布设多采取GPS控制网形式, 控制点间无需通视, 可直接把隧道两洞口投点联系起来, 从而大大减少地面控制点的数量;GPS定位相对精度高, 尤其采用较长长度 (≥1000m) 测量基线边构成的控制网;GPS控制网的设计也必须贯通隧道的精度要求, 为保障工程安全, 要做到精度控制, 但同时要防止不必要的“精度浪费”。
2.2 GPS控制网的精度
设坑口控制点的坐标精度为m2, GPS的观测精度为m0表示, 则:
式中:m0———GPS接收机的测量误差, 由仪器的性能所决定;
Q———设计的GPS网的图形强度, 由网的几何形状所决定, 或由GPS网矢量的协方差矩阵求得。
因此, m0用GPS接收机的标称精度表示, 即:
为了实现隧道网的布设和精度设计, 可以根据隧道总长度和测区地形及各坑口的初步位置, 以不同边长模拟几种GPS测量网的方案, 根据图形和他的GPS矢量的协方差矩阵解求Q值, 并求出坑口控制点的精度, 选择既满足精度m2≤±20mm又具有高效率的网作为优化方案。
2.3 GPS控制网的布网原则
2.3.1 地面上的控制点应选在利于保存、施测方便的地方;
2.3.2 当利用城市已有控制点时, 应检查该点的稳定性及完好性;控制点应远离高压输电线和无线电发射装置, 其间距分别不小于50m和200m;
2.3.3 控制点上应视野开阔, 并避开多路径效应的影响, 在10~15高度角以上不能有成片的障碍物;
2.3.4 控制点应埋设牢固并应绘制点之记。
3 隧道控制测量坐标系统的确立
高速公路中直线隧道长度大于1000m的, 曲线隧道长度大于500m的, 应该根据横向贯通精度要求建立独立的平面坐标系统。
坐标系统首先要方便隧道施工放样, 另外要考虑和它的两端路线的正确衔接。可以是国家高斯平面坐标系统或任意经度的中央子午线高斯平面坐标系统, 但一般仍较多采用独立坐标系统。常规测量网一样为了施工方便, 常以隧道主轴线进口至出口方向为X轴正向, 隧道的某一线路中线里程为X坐标系统起算值, 右旋90°确立Y坐标轴, 坐标原点处。坐标值可以为正常数, 也可以为0。
实际方案中可选择隧道底部平均高程面作为投影面, 将隧道中心线作为中央子午线, 按照高斯正形投影计算平面直角坐标系统;也可把抵偿高程面作为投影面, 按高斯正形投影3带计算平面直角坐标;也可以根据椭圆面作投影不变, 选择合理的中央子午线, 即将长度投影到该投影带所产生的变形, 正好等于这一长度投影到椭圆球面所产生的变形。
4 隧道贯通误差影响值的估算
贯通误差是指相向开挖的两条施工中线上, 具有贯通面里程的中线点不重合, 两点连线的空间线段;实际的贯通误差只有在贯通后才能确定, 所以施工中需要预先对误差进行预估算。
4.1 误差的分类
4.1.1 贯通误差在水平面上的正射投影称为平面贯通误差;
4.1.2 在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差, 简称高程误差;
4.1.3 与贯通面平行的分量, 称为横向贯通误差, 简称横向误差;
4.1.4 与贯通面垂直的分量, 称为纵向贯通误差, 简称纵向误差。
4.2 贯通误差对隧道贯通的影响
4.2.1 纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度;
4.2.2 横向误差影响线路方向, 如果超过一定的范围, 就会引起隧道几何形状的改变, 甚至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除重建, 既给工程造成重大经济损失又延误了工期。因此, 必须对横向误差加以限制;
4.2.3 高程误差主要影响线路坡度。
4.3 控制测量对贯通精度影响的限值 (表1)
4.4 贯通误差的估算
4.4.1 导线测量误差对横向贯通精度的影响
设RX为导线环在隧道两洞口连线的一列边上的各点至贯通面的垂直距离 (m) , 则导线的测角中误差m (″) 对横向贯通中误差的影响为:
4.4.2 高程控制测量对高程贯通误差的影响估算
在贯通面上, 受洞外或洞内高程控制测量误差影响而产生的高程中误差为:
式中, M为每千米水准测量的偶然中误差, 以mm计;L为洞外或洞内两开挖洞口间高程路线长度的公里数。
摘要：本文将结合广西桂平至来宾高速公路中隧道工程的控制测量, 论述高速公路隧道控制测量中应当关注的问题, 及建立高精度的隧道地面施工控制网的原则和方法。
关键词：高速公路,隧道,控制测量,地面控制网
参考文献
[1]李辉, 李琪, 刘庆丰.武广铁路客运专线隧道施工监测技术[J].铁道建筑, 2010 (01) .
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