隧道洞内平面控制测量

    摘要：平面控制网及导线的布设、洞内控制网的布设及观测,简要介绍长大隧道洞内平面控制测量。

    关键词：隧道;洞内控制网;平面控制测量

0   引言

　　随着经济的快速发展,铁路大动脉的提速及修建长大、特长隧道技术的日趋成熟,现在修建越来越多长大、特大隧道。如何有效的控制好隧道的贯通误差,无论从经济上还是从技术上显得有为重要,这也是摆在我们面前的又一重要课题。本文是根据本人多年从事控制测量经验,结合黄坑二号隧道的实际测量情况,对该隧道洞内平面控制测量作一简要总结。

1工程概况

新建龙岩至厦门铁路自龙岩站引出，途经龙岩市新罗区、漳州市南靖县和龙海市，在漳州南站至厦深线接轨，经厦深线引入厦门，新建线路全长111.349 km。

重点工程ZD-Ⅱ标(DK68+300~DK74+500)位于南靖县龙山镇与丰田镇之间，线路长度6.2 km，黄坑二号隧道为主要重点工程，隧道全长5510 m，进出口里程分别为DK68+454~DK73+9。该隧道处于丘陵区，植被发育较好。

2  洞外控制网的复测

我们首先采用GPS对设计所交控制桩点进行复测，根据规范要求确认数据的准确性。

复测完成后要对隧道进行施工控制网的布设，布设原则是：每个洞口布设不少于3个互相通视的点，洞口控制网应在复测的基础上使用。使用时置镜点应能直接看到洞口投点，后视应两个方向，互相校核。

2.1洞内导线平面控制测量

隧道进洞后，应建立洞内平面和高程控制网。洞内平面控制网应布设成闭合导线环，根据实际情况500m左右应进行一次闭合。每次延伸时应以平差后的坐标往前延伸。水准延伸时每隔200~300m作一个水准控制点，水准控制点的测量应以三、四等水准施测。每次水准延伸测量均应闭合。

由于环境条件的, 洞内导线的布设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。其中导线点基本上是成对布设,每对点是相距3~5m为宜。每个环中点数不宜过多,以4~6点为宜。导线边长需根据隧道长度、线路平面形状,施工方法及断面宽度作选择,原则上隧道愈长,导线边长也应尽可能长一些。

2.2　原支导线控制点的复核

由于原支导线控制点的坐标没有检核条件，不能保证它的准确性，通过在洞内建立闭合导线环，把原来的支导线控制点纳入到闭合导线环内，形成一个洞内外完整的闭合环，按照规范的要求对其边长与角度进行观测，当数据采集完成后，利用平差软件对其自动平差，这对原支导线的坐标也是一个复核，同时也提高了精度，对下步施工放样提供了有利的技术保障。 

2.3　平面控制网边角的观测

2.3.1　角度观测

导线的水平角观测,宜采用方向观测法观测,当由洞外引向洞内的测角工作,宜在不出砟时，洞内烟尘排净后，可对导线的边角进行观测。在总测回和数中应以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角，即奇数测回测左角，偶数测回测右角。其各观测限差应满足表1的规定：

表1：水平方向观测法观测限差（″）

仪器

同时计算Δ值,Δ值的限差即测站圆周角闭合差应满足表2的规定。

表2：测站圆周角闭合差限差（″）

表3 测角精度、仪器型号和测回数

表4：平面控制测量适用长度

    2导线测量的适用长度,系按导线边、角测量两组计算。

2.3.2　距离观测

    对于距离观测,在观测前应对测站的温度和气压进行测量,并输入到全站仪中,由全站仪进行气象改正。

(1)对距离应进行往返对向观测, 距离应进行加、乘常数改正。测距精度可按往返测较差评定。

①一次测量即一测回距离测量的中误差按下式计算：

mo=√ [dd]/2n

式中：d——往返对向观测值较差,mm;

n——测边的数量即d的个数。

②往返观测平均值的中误差：

mD=±mo/√2=1/2√[dd]/n

③边长相对中误差：

mb/b=MD/D

式中：D——测距边的水平距离。

(2)洞外测量时应将直接测量的各边长归算到隧道平均高程面上,洞内导线的边长测量,一般可不必考虑此项归算。

将边长测量的最后水平长度,归算到隧道平均高程面上的长度按下式计算：

D0=D*(1-H-Ho/R)

式中：D——边长测量的最后水平长度,m;

Ho——隧道平均高程,m;

H——测距两端的平均高程;

R——地球曲率半径。    

2.3.3　测回数

    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,测角精度、仪器型号、测回数应符合表3的规定。在黄坑二号隧道进行控制测量时,仪器采用瑞士产徕卡TCRA702型全站仪,标称精度为±2″,测距2mm+2ppm,温度气压计采用日本产EVER.TRUST。水平观测6~8个测回,距离对向往返观测各6个测回取均值。

2.4　注意事项

    在隧道洞内进行控制测量,由于条件为确保隧道顺利贯通,有些测量地段有必要进行局部停工,以防影响测量精度,其次由于洞内与洞外存在温差,仪器进洞后由于温度和湿度关系必须先开箱晾晒一会，待温度适应后方可正常使用。并经常擦试干净全站仪和棱镜镜面的水汽。观测时必须保持观测范围内良好通视,将观测范围内正在工作的机械设备关停,以防噪音及温度过高引起空气对流影响测量精度。

2.5　成果的整理

    及时整理当天的原始记录,并现场检查其有无超限,如发现超限必须立即重测,直至各项指标均能满足规范要求为止，当外业工作完成后,由两人分别对原始资料进行的复核,以便取得正确的观测资料。

3　体会与总结

    由于黄坑二号隧道属于重点工程,为了确保该隧道能够顺利的贯通,我们的测量人员群策群力克服一切困难,选择正确的布网方法,测量过程中认真仔细的观测，是取得正确数据的关键，从实际贯通情况来看,横向贯通误差22mm、高程贯通误差18mm,各项指标均控制在表5范围内,取得如此好的成绩,这是我们全体测量人员共同努力、科学测量的结果。体会，选择正确的方法,认真精细量测是保证测量成果正确与否的关键。首先是洞外控制网的复核,然后是洞内控制网的布设与观测,通过黄坑二号隧道的实际贯通误差分析来看,充分正明我们选择的测量方法是正确的,可行的，其结果是让我们满意的。.只要我们测量工作中认真仔细的,按照规范的要求去做,其成果的可靠性是可以肯定的,事实也充分证明了这一点.

表5　贯通误差的限差

[1]　 TB10101-99,新建铁路工程测量规范[S].中国铁道出版社.

[2]  GB50026-2007,工程测量规范.中国计划出版社.