浅谈长大隧道洞内短边控制测量技术

刘立正

刘立正中铁二局第五工程有限公司测量队四川成都610091

[摘要]长大隧道洞内控制测量理应严格按照测量设计进行。但实际施工中，往往由于地质条件、施工环境等特殊原因，导致洞内控制网布设无法按照测量设计开展。本文以某铁路隧道洞内遇大型溶洞设迂回导坑绕过溶洞进行的洞内控制测量为例，浅谈短边导线控制长大隧道测量技术。

[关键词]长大隧道；双导线；旁点导线；短边随着“十二五综合交通运输体系规划”的出台，国内铁路建设进入高速发展期，尤其对交通资源相对落后的大山地区，铁路建设步伐逐步加快，越来越多的长大隧道参与建设，长大隧道控制测量技术成为一门较热的研究课题。近年来，长大隧道洞外控制网测量已经有高精度GPS控制网，且洞外GPS控制网点数量较少，引起的贯通误差越来越小，因此，长大隧道洞内控制网精度的高低对隧道的贯通起着举足轻重的作用。

一、工程概况

某直线隧道进口里程K34+650,出口里程K40+946，全长6296m，为单洞单线隧道，设平行导坑。隧道埋深最浅2.3m,最深180m。在平行导坑K35+319处有一特大溶洞，采用迂回导坑绕过溶洞施工方案。

图一、迂回导坑示意图二、问题提出

隧道贯通时，会存在横向、纵向和高程三维贯通误差，贯通误差由洞外控制网和洞内控制网误差综合引起。直线隧道的横向贯通误差更多的由方位角传递，一般采取增长导线边长的方法来减少方位角传递误差，所以导线边长不应短于测量设计，且要兼顾照准视线清晰，往往边长取300米～400米为宜。长大隧道洞内控制测量传统方法通常是布设旁点导线或双导线。双导线由多个多边形闭合环构成，每个环由4～6条边构成，通过检测闭合环的角度闭合差和导线全长相对闭合差，来检验导线观测数据的可靠性。

长大隧道传统控制网布设形式如下图：

图二：常用长大隧道洞内控制网示意图而在该隧道里，当平行导坑掘进离进口约700米处，遇一特大溶洞，因处理溶洞时间漫长，特设迂回导坑绕过溶洞后再进入平行导坑继续向前掘进。当采用传统洞内双导线测量方法测量到溶洞处时，导线需折入迂回导坑再向前推进。迂回导坑半径很小，导坑内导线边长合理布设到最长边分别为27米、29米和49米。如果仍然采用传统的双导线，因边长太短，对于控制长距离继续开挖存在很大的风险，有可能影响正确贯通。

图三：迂回导坑导线边长示意图三、测量实施根据《高速铁路工程测量规范》确定，该隧道允许贯通误差为0.05米。为了保证贯通精度，根据实际估算，确定了洞内导线控制网等级为隧道二等。采用SOKKIASET1X全站仪及配套基座，全站仪标称精度1″、2mm+2ppm。长边观测角度测回数6个，为保证精度，将短边测角测回数增加到8个；距离对象观测6个测回。

在进行该隧道洞内导线测量时，在没有进入迂回导坑的洞身内，布设边长不短于300米的双导线，但导线折入迂回导坑后，由于迂回导坑半径很小，导线边长短，将导线布设成交叉双导线加旁点导线形式，把所有导线前进方向的导线边交叉连接形成交叉双导线，并在双导线一侧加旁点导线，进行测角测距，增加多余观测数量，增多网的内部检核条件，提高网的可靠性，减少误差传播。

图四：迂回导坑绕过溶洞段导线示意图由于是短边导线控制长大隧道，需要精心、仔细的进行高精度数据采集，本次测量采取如下技术措施：

1、所有控制点采用不锈钢测量标志，不锈钢测量标志对中标识用直径1mm的小圆点来提高对中精度，并埋设PVC管作为不锈钢测量标志保护套筒；2、观测前对三脚架、全站仪及配套基座的水准气泡、对中器等做仔细检校；3、观测时洞内空气清澈，通视条件好，没有明显的灰尘和对流风，区域温差小，光线亮度适中；4、在进行短边导线控制测量时，头4个测回角度观测完成后，将前后视配套基座和测站全站仪基座翻转180度再对中一次，进行下4个测回测量，共计测量8个测回；5、因转入迂回导坑后，导线走向与隧道洞身走向有较大角度，距离测量对隧道横向贯通误差影响也很大。因此在短边导线距离测量时，随时检查对向观测距离较差，保证较差小于0.5mm。当往返观测距离较差大于0.5mm时，应查找原因，必要时返工重新测量。

6、对外业的数据可靠性检查、导线平差处理采用中铁二局测量中心总工程师李学士开发的GSP软件计算，武汉大学开发的COSA软件检核。

四、结果分析

短边传递完成，在后续每增加一对长边控制点以后，再进行隧道贯通估算，及时调整新的测量方案。此次短边导线完成后，利用此次成果控制隧道继续向前掘进。在溶洞处理完成时，即时进行了长边拉通双导线测量。

以短边控制测量和拉通双导线测量各自边角关系，按统一起算标准，推算距离溶洞约2公里、最靠掌子面一对点的测量成果。将两次测量成果对比如下表：*XPJ21距离溶洞已超2公里，已接近隧道贯通面。从上表看出，以短边交叉旁点导线测量方法和溶洞处理后采用的全长边双导线测量方法推算出的靠掌子面一对控制点XPJ21-XPJ19的方位角较差仅仅只差1.9秒，按2公里长度估算对横向贯通误差影响值如下：Dx=D*tanA=2000×tan00°00′1.9″=0.018（m）即边长为27、29和49米的交叉旁点导线测量后，继续以双导线方法控制隧道继续向前推进2公里，对于贯通横向误差影响值大约在0.018米，远小于规范允许贯通误差0.050米。

五、结论实践证明，在长大隧道洞内控制测量中，当受到现场条件制约不能按照测量设计进行传统双导线测量必须设短边时，可将导线设置为交叉双导线加旁点导线形式，增加多余观测数量，增加网的内部检核条件，提高网的可靠性，精心、细心的进行外业数据采集，能满足贯通精度要求。

参考文献[1]邓川.现代长大隧道洞内控制测量与监测技术研究,二〇一二年五月[2]孔祥元，梅是义.控制测量学武汉大学出版社，2002.2