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1、長大隧道洞內導線控制施工程序與注意事項隧道控制測量的主要目的，就是保證隧道在兩個或兩個以上開挖面的相向施工中，使其中線符合線路平面和縱斷面的設計要求，在允許誤差的范圍內，在滿足限界要求的條件下正確貫通。多年來，在隧道控制測量方向，尤其是中長隧道的控制測量，取得了豐富的測量經驗，每座隧道的貫通，都取得理想的結果。本文結合已經運營的深圳梧桐山隧道、京珠高速公路靠椅山隧道、株六鐵路復線新倮納隧道的控制測量技術，介紹中長隧道控制測量方面的有關經驗和體會。1 隧道概況(1)3座隧道的概況(表1)表1 隧道概況隧道 隧隧道名稱 道長 隧道 曲線半 曲線長 隧道 線路類型 度m 線形 徑m 度m 地址 等級2、深圳梧 城市 2 270 4曲線 2 487 463 圓曲線 廣東 一級桐山隧道 隧道 隧道 93281 深圳市 公路京珠高速 直線 廣東 高速公路靠 公路 3 OlO椅山隧道 隧道 隧道 韶關市 公路進口 緩和曲線株六鐵路 鐵路2 l 8O曲線 500 進口段復線新倮 隧道 隧道 出口 l1345 貴州六 電氣化納隧道 出口段 枝特區(qū) 鐵路1 0007124(2)3座隧道測量設計(表2)表2 隧道控制測量設計隧道名稱 控制點 洞外控 控制點 控制點 高程控制點等級 制點數 坐標系 網形式 等級、數目深圳梧桐山隧道 四等 lO 深圳獨立 導線環(huán) 四 2坐標系京珠高速公路 四等 15 高斯投靠椅3、山隧道 影坐標系 導線網 三、2株六鐵路復線 二等 5 線路中樁 線路中線 四、新倮納隧道 22 平面控制測量由于隧道是一個狹長的構筑物，不易布設成三角網或三邊網等其他形式，因此多采用導線環(huán)或導線網。21 洞外導線布設前面所述的3座隧道洞外均有控制點，深圳梧桐山隧道與靠椅山隧道洞外已布設了精度較高的導線環(huán)、導線網，交接樁后，進行了復測，這些控制點精度較高，可作為隧道的控制點；新倮納隧道洞外只有線路中線點及曲線交點，為了保證隧道準確貫通，在線路復測完成之后，進行了加樁，布設成一個導線環(huán)。由于這3座隧道控制測量基本相同，下面僅以株六復線新倮納隧道為例，介紹隧道洞內外控制測量。株六復線新倮納隧道洞外4、有JD107、ZD1064、ZD1063、ZD1062、JD1064五個點，其中JD107、JD1064為曲線交點，在隧道進出口兩端，與洞門位置不通視，洞外導線布網時，未采用這兩個點，新增兩個控制點出口A、進口E作為進洞點；ZD1064、ZD1063、ZD1062三點在線路中線上，布設洞外導線環(huán)時保留這3個點，由于這3個點在同一直線上，為了提高觀測精度，避免人為誤差產生，洞外導線布設成折線直伸形導線環(huán)，導線等級為四等，見圖1。C圖1 新倮納隧道洞外導線布置由于受地形、地物的影響，洞外導線邊長度隨現場情況具體確定。依據現場通視條件，按照工程測量規(guī)范(GB50026-93)要求，選擇合適的長度，滿5、足相鄰邊長比不大于1：3即可。選點確定后，可埋預制混凝土樁，鋼筋頭刻十字，也可刻石。鐵道標準設計RAI LWAY STANDARD DESI GN 2004 f10)維普資訊 22 洞內導線形狀為保證隧道準確貫通，增加洞內導線的檢核條件，洞內布設成附合導線。為減少觀測誤差及布點工作量，可將洞內部分中線點作為導線點，導線易布設成折線直伸形，按照由高級到低級的控制原則，洞內導線為一級導線，按四等導線技術要求進行觀測，布設見圖2。咎點 導線點= = 堂垡導線點進洞點中線 導線點圖2 新倮納隧道洞內導線布置前面所講的3座隧道，洞內導線控制形式均采用上述方法。這種布設方法的優(yōu)點是，將部分中線點納入導線中6、，一可以檢查中線點精度(根據中線點里程， 外，由于采用了部分中線點，減少了埋點的工作量。洞內導線邊長度的確定：由于隧道空間有限，加上隧道的通風設施、施工設備干擾，曲線段最大的通視距離及洞內目標清晰情況影響，導線邊長一般在250350 m。如深圳梧桐山隧道曲線半徑R=2 487463 m，R外=2 492463 m，R ：2 482463 m，于是最大通視距離D=2(R外 一 )一446 m，實際導線邊長度在300350 m。洞內中線點采用10 cm10 cm 的鋼板樁，導線點為西22刻“十”字鋼筋樁。23 導線觀測方法(1)角度觀測按工程測量規(guī)范(GB50026-93)要求，將已檢定過的、在檢7、定期內的全站儀進行下列檢查：照準部旋轉軸、光學測微行差、水平軸與豎軸垂直、垂直微動螺旋的水平偏移、儀器底部在照準部旋轉時的位移及光學對點器的對中檢查。觀測時，為提高觀測精度，在通視好、無風或微風的條件下，前后視架角架，吊垂球，以垂球線作為觀測目標；在隧道內測量時，必須吊垂球，以垂球線作為觀測目標，同時增加照明(可用碘鎢燈在觀測線上，背向測站照垂球線，碘鎢燈距垂球線152 m)，確保目標視像清晰。角度觀測采用方向測回法，使用1”或2”的全站儀，依據工程測量規(guī)范四等導線技術要求，左角觀測4測回，右角觀測4測回，個別測回超限時，適當增加測回數。計算左右角的觀測平均值及左右角閉和差W， =左角平均值+8、右角平均值一360。，本站最終角值為平差后化規(guī)到左角的角值，即 ：Ol觀-I-w2。(2)邊長觀測鐵i酋標準設計RAI L hAy S丁ADARD DESIG 2004 f10) 隧道地下工程出測前，對測距系統(tǒng)進行檢查，合格后進行外業(yè)測量。按四等導線技術要求施測，邊長觀測采用對向觀測，觀測前，測量測站、鏡站的溫度和氣壓，計算兩地的平均溫度和氣壓值，將平均值輸入儀器中。每方向觀測23測回，對向觀測46測回，取互差滿足規(guī)范要求的兩測回作為單方向邊長觀測值，計算平均值；比較往返兩方向測距較差d，由于觀測條件基本相同，相鄰邊長相差滿足規(guī)范要求，因此平均測距中誤差m ，=(dd2n)(式中m ，為測距中9、誤差，n為測距邊數，d為往返測距較差)，最終邊長為往返測距平均值。3 高程控制測量(1)外業(yè)測量依據現場地形條件及水準點的等級，一般采用四等水準測量。目前，高精度的全站儀使用比較普遍，可以用四等三角高程測量來代替四等水準測量，也可以兩種測量方法結合。以前面所述的3座隧道為例，洞外高程測量方法見表3。表3 高程控制測量隧道名稱 高程測量方法 方法比較 原因分析深圳梧桐山隧 四等水準、三 洞外三角高程，水準線路走道 角高程 互差不大 上行線隧道， 測站少京珠高速公路 四等水準、三 互差較大 洞外三角高程，水準線路沿靠椅山隧道 角高程 公路走，測站較多，超百站株六鐵路復線 四等水準、三 洞外三角高程10、，水準線路走新倮納隧道 角高程 互差不大 既有線隧道 測站少根據多年測量經驗，地表起伏較大或水準測量測站較多時(往返測站80站以上)。宜用三角高程代替水準測量。進行三角高程測量，按四等三角高程測量的技術要求施測。三角高程測量可隨平面控制測量一起測量。采用對向觀測，每方向觀測23測回。對向觀測46測回。取互差小于規(guī)范要求的兩測回的平均值作為該方向的觀測高差；在測前、測后量取儀器高、鏡高，精確至1 mm。水準測量采用雙鏡法，按四等水準技術要求進行水準測量，測閉合水準線路。(2)高程測量內業(yè)計算水準測量，由于采用閉合水準線路，每臺儀器獨立計算，計算高程線路閉和差 ，高差全中誤差M = 】(式中，L為11、計算 時相應的線路長度；N為附合或閉合線路環(huán)的個數)，水準線路測段往返高差不符值，高差偶然中誤差 = (式77維普資訊 隧道地下工程中， 為水準測段長度，n為往返測的水準線路測段數)。按距離成比例進行閉合差分配，計算出各測點高程。三角高程計算方法基本與水準測量計算方法相同，在此不再多述。4 平面控制測量內業(yè)計算前面已提到新倮納隧道沒有坐標系，因此在計算前必須確定一個坐標系。由于坐標系的建立直接影響到貫通的精度及計算工作量。為提高貫通精度，要求在選軸時應使各控制點在橫軸上的投影越小越好。為此，選定JD107、ZD1064、ZD1063、ZD1062四點所在的直線為 軸，方向指向線路前進的反方向即12、由六盤水指向株洲，垂直 軸、方向背向既有線為y軸。因此ZD1064、ZD1063、ZD1062三點在y軸上的投影理論值為零；由于A、B、C、D、E五點離中線點較近，所以這5個點在y軸上的投影長度也比較小。理論坐標原點為ZD1062。見圖3。六盤水 既有線 株洲X圖3 隧道坐標系示意有了坐標系，依據不同要求，可進行簡易平差，也可使用PCE500或計算機平差軟件進行嚴密平差。計算出各點的點位精度及測角中誤差、坐標增量閉合差和相對閉合差等。深圳梧桐山隧道采用獨立坐標系，京珠高速公路靠椅山隧道采用高斯投影坐標系，這兩座隧道直線部分較長，分別為1 3376 m和3 010 m，在計算中也可采用假定坐標系13、。以直線段為 軸，方向指向里程增加，垂直 軸，方向為 軸逆時針轉90。為y軸。進行坐標軸換算后，為以后放樣、計算提供方便條件。在直線段， 坐標值為里程，y坐標值可直接反應點位偏位情況，非常直觀。5 結語深圳梧桐山隧道橫向貫通誤差為18 cm，京珠高速公路靠椅山隧道橫向貫通誤差為15 cm，株六鐵路復線新倮納隧道橫向貫通誤差為17 cm；高程貫通誤差均在2 cm內。在已完成的其他隧道貫通測量中，橫向貫通誤差均遠小于相應長度隧道貫通誤差允許值，控制測量達到預期目的。根據筆者10年的隧道控制測量經驗，有以下幾點體會。(1)長度在500 m 以下的隧道，洞內外可用線路中線控制，在洞口處確定中線點，選后14、視距離較長、通視良好的兩個點作為后視方向，一點放樣，一點檢查。(2)長度在1 000 m以下500 m以上的隧道，洞內外可用線路單導線控制；長度在4000 m以下1 000 m以上的隧道，洞外可布設導線環(huán)，洞內可布設附合導線；長度在4 000 m以上的隧道，洞內外可布設導線網。(3)依據設計情況，建立假定坐標系，選取適合的坐標軸，使洞內外各導線邊在坐標軸上的投影盡可能小，以提高貫通精度。在已完成的幾座鐵路長隧道控制測量中，均采用這種方法。如朔黃鐵路東風隧道、渝懷鐵路武隆隧道等。(4)將部分中線點納入導線中，即可檢查中線點精度，又減少布點工作量。(5)用垂球線作為觀測目標，減少照準誤差。(6)適當增加測角的測回數，提高測角精度，以減少由于測角對橫向貫通誤差的影響_