淺談長大山嶺隧道施工控制測量

1、    淺談長大山嶺隧道施工控制測量    文平摘要： 長大隧道對控制測量的要求非常高，尤其是山嶺隧道，受到洞外地形、通視邊較短等條件限制，要求更高;怎樣做好隧道的控制測量，使隧道順利貫通以及貫通的精度滿足規(guī)范要求，是大家一直關(guān)注的問題。本文以成貴客專玉京山隧道為例，談?wù)勊淼朗┕た刂茰y量。abstract： the requirement of control survey in long tunnel is very high， especially in mountain tunnel， which is restricted by the topo

2、graphy outside the tunnel and the short viewing edge. how to do well the control survey of the tunnel and make the tunnel pass through smoothly and the accuracy of the tunnel to meet the standard requirements is a problem that everyone has been paying close attention to all the time. this paper take

3、s the yujingshan tunnel of chengdu-guiyang as an example to talk about the tunnel construction control measurements.關(guān)鍵詞： 隧道;控制測量;貫通key words： tunnel;control measurement;through：u455 ：a ：1006-4311（2018）07-0115-061 工程概況玉京山隧道位于新街威信區(qū)間，進(jìn)口里程d3k277+860，出口里程d1k284+164，全長6306.208m（出口斷鏈d3k284+152.208=d1k284+1

4、50長鏈2.208m），其中v級圍巖1656m，級圍巖1085m，級圍巖3565m。隧道進(jìn)口接路基，出口緊接扎西1號大橋。全隧除進(jìn)口段位于半徑為6000m的左偏曲線上外，其余地段均位于直線上，線路設(shè)計為30的單面上坡，隧道最大埋深約340m。隧道穿越巖層主要為泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、玄武巖及白云巖等，預(yù)測隧道平常期涌水量為41625m3/d，雨期最大涌水量為82520m3/d。不良地質(zhì)主要有巖溶、煤層瓦斯、斷層破碎帶、高地應(yīng)力及高地溫等，隧道位于巖溶水水平循環(huán)帶以內(nèi)，為高瓦斯隧道。玉京山隧道于線路前進(jìn)方向右側(cè)35m設(shè)置輔助平導(dǎo)一座，起訖里程為：pdk277+730-pdk280+395，全長

5、2665m，設(shè)置6個橫通道;橫洞交于線路dk280+700的位置，橫洞中線與dk280+700的切線方向（小里程）斜交66°，橫洞長度1460m。2 洞外控制測量2.1 洞外平面控制測量玉京山隧道進(jìn)、出口及橫洞都沒有設(shè)計院的控制點，洞外cpi復(fù)測合格后，需在各個洞口布設(shè)加密點。加密點采用gps靜態(tài)相對定位測量，按照同精度擴展，邊聯(lián)式構(gòu)網(wǎng)，形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網(wǎng)。由于高鐵要求每公里投影變形值不超過10mm，為了減少邊長的變形對隧道貫通的影響，以隧道的平均高程面作為投影面建立了隧道獨立控制網(wǎng)。玉京山進(jìn)口布設(shè)有jmcpi914、jmcpi915、xjmcpi916三個加密點，

6、玉京山橫洞洞口布設(shè)有jmcpi917、jmcpi918、xjmcpi919三個加密點，玉京山隧道出口布設(shè)有jmcpi920、jmcpi921、xcpi166三個加密點。加密點采用天寶r8和5800測量，按照高鐵二等靜態(tài)測量的要求對其進(jìn)行觀測，觀測完成后，采用lgo7.0對基線進(jìn)行處理，采用5.2版本的科傻軟件進(jìn)行平差，內(nèi)業(yè)處理完成后，編制測量成果報告。2.2 洞外高程控制測量由于洞口沒有設(shè)計院的二等水準(zhǔn)點，洞外二等水準(zhǔn)復(fù)測合格后，需要在洞口布設(shè)加密點。玉京山進(jìn)口布設(shè)有jmbm966、jmbm967兩個加密點，玉京山橫洞洞口布設(shè)有jmbm968、jmbm969、jmbm970三個加密點，玉京山隧

7、道出口布設(shè)有jmbm971、jmbm972、jmbm973三個加密點。加密點采用天寶dini03電子水準(zhǔn)儀，按照二等水準(zhǔn)的要求進(jìn)行測量，閉合差、往返測不符值滿足要求后，采用科傻軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，內(nèi)業(yè)處理完成后，編制測量成果報告。3 洞內(nèi)控制測量3.1 控制網(wǎng)布設(shè)針對本隧道的施工特點，洞內(nèi)平面控制網(wǎng)采用分級布網(wǎng)：首級控制網(wǎng)、次級控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)：首級控制網(wǎng)是為建立高精度的控制網(wǎng)，確保全隧道施工精度和貫通精度的關(guān)鍵，布設(shè)成雙導(dǎo)線閉合環(huán)圖形，邊長為250-400m。次級控制網(wǎng)（施工控制網(wǎng)）：次級控制網(wǎng)是在首級控制網(wǎng)基礎(chǔ)上布設(shè)加密導(dǎo)線，用以指導(dǎo)隧道的施工放樣，邊長為100-150m。endprint

8、3.1.1 首級控制網(wǎng)正洞：洞外gps控制網(wǎng)已知邊作為起算邊，分別從進(jìn)口向大里程和明挖段向兩端布設(shè)閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)。平導(dǎo)：洞外gps控制網(wǎng)已知邊作為起算邊，從平導(dǎo)洞口向大里程延伸，布設(shè)閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)。經(jīng)橫通道進(jìn)入正線的，采取投點的方式進(jìn)入正洞，與正洞貫通后，以正洞導(dǎo)線網(wǎng)延伸為準(zhǔn)。橫洞：洞外gps控制網(wǎng)已知邊作為起算邊從橫洞洞口進(jìn)入，布設(shè)成閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)布設(shè)形式如圖1、圖2所示。3.1.2 次級控制網(wǎng)次級控制網(wǎng)布設(shè)于首級控制點之間，對首級控制網(wǎng)進(jìn)行加密或內(nèi)插;邊長100-150m，延伸次級網(wǎng)閉合成環(huán)，形成檢核條件。其布設(shè)形如圖3所示。3.1.3 高程控制網(wǎng)通過洞外復(fù)測與加密工作，把高程

9、點引至洞口，洞內(nèi)高程控制網(wǎng)采用二等水準(zhǔn)進(jìn)行測量，點位與平面控制導(dǎo)線點共用，采用附和水準(zhǔn)路線向前延伸，形成附合水準(zhǔn)線路。洞內(nèi)高程向前延伸時，必須聯(lián)測兩個以上水準(zhǔn)控制樁點，其差值在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)時，方可向前引測，洞內(nèi)外水準(zhǔn)控制點要定期進(jìn)行聯(lián)測，確保點位未發(fā)生位移及沉降。3.2 控制點的埋設(shè)控制點埋設(shè)時，在確保視線清晰的條件下，應(yīng)盡量將導(dǎo)線邊長延長，以減少洞內(nèi)測站數(shù)，削弱誤差的積累;導(dǎo)線點應(yīng)沿中線附近布設(shè)，以削弱旁折光對水平角測量精度的影響;導(dǎo)線點應(yīng)成對埋設(shè)，埋設(shè)時成對的兩個導(dǎo)線點應(yīng)在里程方向前后錯開5-10m，左右錯開1m，以便于觀測和防止導(dǎo)線點在使用過程產(chǎn)生混淆;導(dǎo)線點的埋設(shè)位置應(yīng)在隧道邊墻上用

10、紅噴漆進(jìn)行標(biāo)記，并注明距邊墻的距離，做好記錄，以便于尋找。洞內(nèi)導(dǎo)線點的埋石頂面應(yīng)比仰拱填充面低10-20cm，采用pvc管套住，以免施工中遭受破壞。3.3 洞內(nèi)導(dǎo)線測量3.3.1 洞內(nèi)導(dǎo)線點的編號原則導(dǎo)線點埋設(shè)時應(yīng)前后錯開，為避免導(dǎo)線點編號重復(fù)，編號如下：玉京山隧道進(jìn)口：yj01z、yj01y、yj02z、yj02y，玉京山隧道進(jìn)口平導(dǎo)：yjp01z、yjp01y、 yjp02z 、yjp02y，玉京山隧道出口：yc01z、yc01y、yc02z、yc02y，玉京山隧道橫洞：yh01z、yh01y yh02z、yh01y。字母“z、y”區(qū)別一對點的左右，如導(dǎo)線點遭到破壞，第一次補設(shè)的導(dǎo)線點在點

11、名后增加字母a，如補設(shè)點繼續(xù)被破壞在點名后再冠以字母b，依次類推。3.3.2 測量儀器要求鑒于洞內(nèi)導(dǎo)線測量環(huán)境差、施工干擾大、占用時間長而精度要求高的特點，洞內(nèi)導(dǎo)線測量采用高精度、穩(wěn)定性好的全站儀進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)的觀測，全站儀標(biāo)稱測角精度不應(yīng)低于±1，測距標(biāo)稱測角精度不應(yīng)低于1mm+1ppm。3.3.3 導(dǎo)線測量技術(shù)要求洞內(nèi)導(dǎo)線測角的基本方法是方向觀測法。方向觀測法的測回數(shù)，應(yīng)符合高速鐵路工程測量規(guī)范tb10601-2009的規(guī)定，距離測量時要注意進(jìn)行氣象改正、加乘常數(shù)改正，內(nèi)業(yè)處理時，還要進(jìn)行高程歸化、高斯投影改正。3.3.4 導(dǎo)線平差計算外業(yè)觀測完成后，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，并進(jìn)行兩化改

12、正，準(zhǔn)備好平差文件，采用2套以上并經(jīng)過認(rèn)證的軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差計算，直接生成各種報表，裝訂成冊，報審后存檔。3.3.5 導(dǎo)線測量的注意要點洞內(nèi)測量是在施工條件下進(jìn)行的，因此防水排水、通風(fēng)排煙和照明等因素對測量的影響十分重要，在測量時確保無水霧、無灰塵、無光線影響。洞內(nèi)導(dǎo)線宜布設(shè)成多邊形導(dǎo)線環(huán)，導(dǎo)線點應(yīng)布設(shè)在施工干擾小、穩(wěn)固可靠的地方，點間視線應(yīng)離開洞內(nèi)設(shè)施0.2m以上，洞內(nèi)高程控制點應(yīng)每隔200-500m設(shè)置一對。儀器進(jìn)洞后為適應(yīng)洞內(nèi)的溫度和濕度必須晾露30分鐘后才能正常使用，并應(yīng)擦干儀器和棱鏡鏡面的水氣后才宜觀測。受場地和觀測條件限制，導(dǎo)線邊長一般不可能較長，有時難免采用短邊和特殊短邊。平導(dǎo)轉(zhuǎn)

13、正洞或正洞轉(zhuǎn)平導(dǎo)，橫洞內(nèi)導(dǎo)線邊長非常短，可采用三聯(lián)腳架法測量或埋設(shè)強制對中裝置，一旦有條件時，須及時改善短邊條件并加以補測，以避免方位誤差過大的影響。導(dǎo)線需聯(lián)測必要的施工中線點，以利于及時檢查和定正中線。由于諸多施工因素影響，在利用已測導(dǎo)線點引伸前，必須先檢測判明已知點是否發(fā)生位移，平面控制點角度、邊長檢測較差的限差按下式計算：洞口投點通常距貫通點最遠(yuǎn)，因此測角誤差對貫通的影響最大;同時，投點又是由洞外引向洞內(nèi)的測角站，由于測角條件的諸多不利因素，為使洞口投點測角獲得較好成果，觀測時間宜選在夜間較穩(wěn)定后進(jìn)行;夜間觀測有困難時，可選擇氣象穩(wěn)定的陰天觀測。進(jìn)洞后第一對導(dǎo)線點向投點觀測時，也宜在相同

14、的條件下進(jìn)行。儀器、目標(biāo)多次置中，因為洞內(nèi)導(dǎo)線邊長較短，儀器和目標(biāo)的對中誤差對水平角觀測的影響較大。為減少此項誤差影響，導(dǎo)線測角可采用在測回間將儀器和覘標(biāo)多次重新置中的方法，或者采用三聯(lián)腳架法。在觀測時，應(yīng)在所有觀測方向中選擇一個通視良好、成像清晰、豎直角較小和距離適中的方向作為零方向。當(dāng)方向數(shù)較多，需分組觀測時，或觀測中遇某些方向目標(biāo)暫時不清晰而分組觀測時，應(yīng)采用同一零方向。endprint3.4 洞內(nèi)高程測量3.4.1 測量儀器要求洞內(nèi)高程點延伸應(yīng)采用天寶dini03電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。3.4.2 測量技術(shù)要求3.4.3 高程平差計算外業(yè)觀測完成后，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分離、統(tǒng)計，生成平差文件，

15、采用2套以上并經(jīng)過認(rèn)證的軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差計算，直接生成各種報表，裝訂成冊，報審后存檔。4 隧道貫通預(yù)計4.1 洞外橫向貫通誤差玉京山隧道全長6306.208m，按照高速鐵路測量規(guī)范（tb10601-2009）要求，需要對其進(jìn)行貫通預(yù)計，玉京山進(jìn)口與玉京山平導(dǎo)進(jìn)口施工的貫通面位于dk278+530，橫洞與玉京山平導(dǎo)進(jìn)口施工的貫通面位于dk280+415，橫洞與玉京山明挖段施工的貫通面位于dk282+625。按照高速鐵路測量規(guī)范的規(guī)定，玉京山進(jìn)口與玉京山平導(dǎo)進(jìn)口、橫洞與玉京山平導(dǎo)進(jìn)口以及橫洞與明挖段，洞外橫向貫通中誤差為40mm，洞外高程貫通中誤差為18mm，洞內(nèi)橫向貫通中誤差為50mm，洞內(nèi)高程

16、貫通中誤差為17mm，洞內(nèi)外綜合貫通中誤差為65mm，貫通限差130mm，洞內(nèi)外綜合高程貫通中誤差為25mm，貫通限差50mm。由洞外gps控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差采用武漢大學(xué)cosagps后處理軟件中的貫通誤差影響值計算功能進(jìn)行隧道貫通誤差計算。隧道洞內(nèi)平面控制測量采用隧道二等導(dǎo)線測量，導(dǎo)線測角中誤差m=±1.3，邊長精度1/100000。由于隧道較長，為防止進(jìn)行洞內(nèi)導(dǎo)線引測時出現(xiàn)粗差，減小隧道的貫通誤差，現(xiàn)設(shè)計洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)為雙導(dǎo)線，邊長約為250m，進(jìn)行洞內(nèi)橫向貫通中誤差預(yù)計。玉京山進(jìn)口與玉京山進(jìn)口平導(dǎo)洞外gps控制測量對橫向貫通誤差的影響計算。采用武漢大學(xué)cosagps后處理

17、軟件中的貫通誤差影響值計算功能進(jìn)行隧道貫通誤差計算，玉京山隧道進(jìn)口進(jìn)洞點為xjmcpi916，定向點為jmcpi914;平導(dǎo)進(jìn)洞點為jmcpi915，定向點為jmcpi914;貫通里程為dk278+530，其坐標(biāo)為x=3088441.005，y=480418.439，切線方向為199°1719。計算得隧道橫向貫通誤差m外=±0.8mm<±40mm。玉京山進(jìn)口平導(dǎo)至玉京山橫洞洞外gps控制測量對橫向貫通誤差的影響計算。采用武漢大學(xué)cosagps后處理軟件中的貫通誤差影響值計算功能進(jìn)行隧道貫通誤差計算，玉京山隧道進(jìn)口平導(dǎo)進(jìn)洞點為jmcpi915，定向點為jmcp

18、i914;橫洞進(jìn)洞點為jmcpi918，定向點為jmcpi917;貫通里程為dk280+415，其坐標(biāo)為x=3086593.933，y=480083.146，切線方向為181°1718.5。計算得隧道橫向貫通誤差m外=±4.3mm<±40mm。玉京山出口明挖段至玉京山橫洞洞外gps控制測量對橫向貫通誤差的影響計算。采用武漢大學(xué)cosagps后處理軟件中的貫通誤差影響值計算功能進(jìn)行隧道貫通誤差計算，玉京山隧道明挖段進(jìn)洞點為xcpi166，定向點為jmcpi920;橫洞進(jìn)洞點為jmcpi918，定向點為jmcpi917;貫通里程為dk282+625，其坐標(biāo)為x= 3084433.710，y= 480