隧道开挖贯通测量技术及其精度控制

马新梅李一婷张利平

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广东孛特勘测设计有限公司广东广州510610

摘要：在我国快速发展的过程中，隧道工程越来越多的用于在水利、电力、供电、供水等，隧洞开挖过程中的安全生产是工程关键部分，直接影响工程的成败。贯通测量技术是一种具有高精度测量水平的技术，可结合洞内实际情况，完成对隧洞的开挖质量。在实际的隧洞贯通测量技术中，误差问题是确实存在的，严重影响隧洞贯通测量技术的质量。故此，需对具体技术要点和误差问题进行解读。

关键词：贯通测量；测量技术；技术研究

引言

近年来，随着我国经济建设项目的不断增加，隧洞工程也在不断加深加长，逢山打洞，逢水建桥，因此，隧洞开采作业面临的地质条件越来越复杂，这就对隧洞工程项目作业人员水平提出了更高要求，如何在确保生产安全的前提下，研究让隧洞顺利贯通是当前地下工程考虑的话题和方向。而施工测量作为隧洞开挖的基础性、先行性工作，各工程项目部也越来越重视施工测量工作。通过准确详实的施工测量和变形监测量测，可更好、更全面地了解隧洞地质情况，可为设计部门提供重要的基础参考，适时地变更设计、施工方案。特别是近年来随着测量技术的不断提升，一些新技术新设备开始大量应用于隧洞测量工作，有效排查了各类安全隐患，更好地保障了地下工程的安全，同时显著提高了隧洞开挖进度。

1煤矿巷道贯通测量技术要求

隧洞施工测量最基本要求按照设计好的隧洞掘进方向（上下与左右），实际轴线与设计方向保持高度一致。由于测量设备、操作等本身存在误差，因此误差要控制在一定范围内：a）根据工程情况工程地质情况选用合适的测量设备和作业方法，不论采用哪种设备哪种方法保证测量精度是前提。不同测量方法适应于不同工程情况，所对应测量误差和测量数值分析工作量是不同的，应在保证测量精度情况下，尽量选用工作量少的测量方法；b）根据设计和规范要求的精度对各个施工测量步骤进行优化。应遵循“一方一测二复核”，步步有校核原则。测量工作每项成果必须有校核，检查无误后方可进行下一项工作，否则中间环节只要有一步出现错误，以后工作就可能徒劳无益；c）选择合适的测量仪器与测量工具。不同测量方法使用的测量仪器与测量工具是不同的，选择测量仪器时要根据测量精度与工程实际情况选择，如GPS、全站仪、激光指向仪、经纬仪、水准仪、陀螺经纬仪等。全站仪可以大大减少测量技术人员工作量，提高工作效率，不仅可以保证精度，更大大减少测量成本；d）测量人员。测量工作完成应有多个专业共同协调，要选择专业的测量人员，应在工程类专业、测量专业、地质专业、计算机专业中选择，同时分配协调好工作，共同对待隧洞测量工作问题，降低因测量成员之间不协调造成的施工误差；e）完成测量时进行室内计算工作检核。测量数值须经分析才可确定误差是否在测量精度内。同时验证合适的测量方法，及时发现错误并补正；f）设计图纸。为了确保顺利贯通，要认真复核设计图纸是否有错漏，认真比对和验算设计好的工程方向与实际施工测量方向比对，使测量站点数值和开始贯通测量站点进行方位求解计算，保证隧洞沿预设好的方位施工。隧洞贯通后，应根据隧洞两端控制点计算与检核，同时分析总结误差产生原因，指导后续工程施工2矿井井下巷道贯通测量技术要点

2.1GPS测量

贯通测量中，首先借助GPS技术，完成隧洞开挖地面高精度控制网的布设，并完成对控制网的测量工作，进而得到矿井井上下联系测量及贯通测量所需的基础数据。运用GPS技术测量完成后，利用全站仪展开复检，保证控制网及贯通测量的精度水平。

2.2三维激光扫描技术的应用

此项技术主要是借助三维激光扫描仪脉冲激光传播相位差，把激光点于被测物体上的具体三维坐标点计算出来，以实现最终测量的目的。此技术可在短暂的几秒内把上千个点集合起来获得很大的信息量，同时可有效避免表面近似误差问题，且不易受一些外界条件如时间条件、光线条件以及温度条件等因素的干扰，测量精度相对较高，可实现全天候测量，且此技术采用的是全数字信号传输，后期数据的处理与分析更简便，更容易。在实际应用三维激光扫描技术进行测量时，应按相关测量程序进行。首先应把待测绘区的基础控制网建立起来，应把各点云数据想方设法地转换于同一坐标系；其次建立必要的三维仿真模型，绘制出具有指导意义的隧洞开挖施工分析图以及隧洞实时工程平面图。

2.3中腰线一体测量

隧洞工程属于地下工程，容易受到通风、通温度变化大、湿度大等因素的干扰，造成测量数据出现假象，不利于隧洞开挖的施工测量质量。因此，施工测量中可运用中腰线一体测量方法开展测量。中腰线一体测量是用于确定隧洞施工中的放线位置及坡度，其中中线测量对控制轴线水平方向起着至关重要的作用，决定隧洞测量的主要精度，腰线主要控制隧洞开挖掘进过程中的坡度，对测量的纵向精度影响较大。中腰线一体测量应用过程中，必须保护好隧洞的中线，对保障施工测量精度和降低测量误差具有积极作用。

2.4测量技术的应用

在隧洞开挖过程中，时时需进行施工测量，此项测量作业要求所得的测量结果必须能让贯通误差控制在允许范围内，实现顺利贯通。若因测量存在错误，所得的测量数据不准确，不能实现隧洞顺利贯通，这样会对隧道质量造成严重影响，更有甚者可能会使隧洞达不到设计的理念影响整个工程投资效益，以致正常生产无法实施。为确保贯通测量精度达标，可采用下列措施来辅助测量：设计贯通测量方案，该方案要尽量详细、全面，应包括贯通要求、允许偏差、贯通应注意事项以及具体设计图等；核准贯通测量，应为各贯通测量环节配备严格的核检机制，应确保各项测量操作准确无误；及时更新测量图，应按照巷道实际掘进情况，对测量图进行实时更新；总结评估，在贯通后，应对实际贯通误差进行分析总结，努力找出误差原因并逐步改进，以进一步提升贯通测量水平。

2.5陀螺定向测量

（1）立井定向测量。对于深度较大的作业井，容易受到井深、温度、气流、湿度和施工过程中一些因素的干扰，导致贯通测量效果不佳。故此，选择陀螺定向测量技术，进行立井联系测量，确定立井井底的真北方位角，保障贯通测量的有效性与可靠性。（2）控制井下平面测量。隧洞开挖掘进过程中，根据施工进度及实际需要，一般掘进一段距离后时应对导线点选择加测陀螺定向，利用陀螺定向所得的方位角对导线点进行平差改正，重新求得导线点成果，并及时利用新的导线成果对巷道的中线进行调整，尽可能的降低贯通误差。

结语

高强度规定地下工程贯通测量技术要求，以满足隧洞开挖精度要求，同时达到高效率与精度要求双保障。施工测量人员应严格执行测量规范严格按照设计图纸要求的流程进行作业，并根据工程实际运用合适的测量设备工具进行施工测量工作，技术方面要求选好方法、做好检查、做好经验总结。提高隧洞贯通精度可从工程地质资料、测量步骤优化、选择合适的测量仪器与测量工具、选择合适的测量人员、室内计算工作检核、设计图纸优化等方面着手，满足隧道贯通测量对精度的要求，协调好每一环节的工作。

参考文献：

［1］李振永.浅谈高铁隧道施工的测量控制］.城乡建设，2012（9）.

［2］周奎，黄再志，隧道工程施工中的测量工作分析中国水运2012年5月