隧道洞外控制测量施工工艺工法

隧道洞外控制测量施工工艺工法

1 前言

1.1工艺工法概况

随着测量技术的发展和测量器具的更新，隧道洞外控制测量技术得到了日新月异的发展。隧道平面洞外控制测量最初是通过铟钢线尺测量基线然后用高精度经纬仪测角布设三角锁进行控制测量，70年代以来，随着红外测距仪广泛应用于测量领域，精密导线测量逐渐取代劳动强度大的三角锁测量而成为隧道洞外控制测量的主要方法，90年代以后，GPS静态精密定位技术逐渐应用于隧道洞外平面控制测量，目前，隧道平面控制测量优先选用GPS技术，只有部分中短隧道洞外平面控制测量使用导线测量。洞外高程控制测量长期以来一直采用几何水准测量的方法，红外测距仪、全站仪广泛使用后，光电测距三角高程广泛用于中长隧道高程控制测量，对于测量精度要求高的特长隧道目前仍然采用几何水准测量。

1.2工艺原理

通过在各开挖洞口布设控制点，并采用相应的测量设备和技术方法测量控制点的坐标及高程，从而建立隧道各开挖面之间的空间几何关系，为洞内控制测量提供测量基准，确保隧道施工过程中测量控制及贯通精度。

2 工艺工法特点

基于测量设备的更新换代，摒弃了选点困难劳动强度大的三角测量技术，优先采用GPS技术进行洞外平面控制测量，无需翻山越岭即可实现洞外平面控制测量，大大提高了测量效率，降低了测量成本。根据隧道贯通精度要求，在满足贯通精度的条件下，洞外高程控制测量采用光电测距三角高程测量，对精度要求高的特长隧道、高速铁路隧道，洞外高程控制测量采用精密几何水准测量，既能满足精度要求，又能最大限度提高测量效率。

3 适用范围

适用于铁路、公路、地铁、水利、水电、矿山等隧道工程洞外控制测量。

4 主要引用标准

《铁路工程测量规范》TB10101

《高速铁路工程测量规范》TB 10601

《城市轨道交通工程测量规范》GB50308

《公路勘测规范》JTG C10

《水利水电工程测量规范（规划设计阶段）》SL 197

《工程测量规范》GB 50026

5 洞外控制测量施测方法

洞外平面控制测量采用导线测量、GPS测量施测，高程控制测量采用光电测距三角高程或几何水准测量施测。中长

隧道洞外控制网可布设为平面、高程三维网，平面控制网与光电测距三角高程网“两网合一”进行观测，导线网闭合环的边数宜为4～6条。隧道洞外平面控制测量应优先采用GPS 测量， GPS测量点与点之间无需通视，在隧道各开挖洞口布设3个以上控制点，由大地四边形或三角形网构成GPS带状网。对精度要求高的特长隧道、高速铁路隧道，洞外高程控制测量采用精密几何水准测量方法施测。

6 工艺流程及操作要点

6.1量测工艺流程

洞外控制测量前应收集隧道设计资料，已有测量成果资料，并根据隧道规模、贯通精度要求等进行方案设计，确定控制测量方案。测量流程如图1：

收集资料

方案设计

现场踏勘

选点埋石

外业观测

不合格

数据质量检核

合格

数据处理与平差

编制成果报告

图1 洞外控制测量流程

6.2操作要点

6.2.1收集资料

测量前，应收集有关规范、标准及隧道所在地区的大比例尺(1：2000～1：5000)地形图、隧道所在地段的线路平面图、隧道的纵横断面图，各竖井、斜井或水平坑道和隧道的相互关系位置图，隧道施工的技术设计以及各个洞口的机械、地面构筑物布置的总平面图等。其次还应收集勘测单位过去所完成的测量资料或巳做过的地面控制资料。最后还要收集隧道地区的气象、水文，地质以及交通运输等方面的资料。

等收集完资料后，测量人员就应该对该工程有了一个比较详细的了解，作到心中有数，控制网该怎么布设、采用什么仪器、控制网的等级、控制误差的调整等等。

6.2.2洞外控制测量方案设计

根据相应工程测量规范，按照横向贯通中误差进行平面控制网设计，估算洞外控制测量产生的横向贯通误差影响值，并进行洞内测量设计。水准路线大于5000m时，应根据高程贯通中误差进行高程控制网设计。测量设计应结合隧道长度、平面形状、辅助坑道位置及线路经过的位置以及线路通过地区的地形和环境条件、测量设备、人员情况，以满足隧道洞外控制测量精度为主要指标选择合理的测量方法，确

定测量技术指标及技术要求。

1 隧道贯通误差的分类及其限差

隧道的贯通误差包括：纵向贯通误差、横向贯通误差、高程贯通误差。其在线路中线方向的投影长度称为纵向贯通误差，在垂直于中线方向的投影长度称为横向贯通误差，在高程方向的投影长度称为高程贯通误差。

在测量过程中，最重要的是横向误差和高程贯通误差，根据两开挖洞口间的长度,《铁路工程测量规范》规定横向贯通误差和高程贯通误差的限差如表1。

表1 贯通误差的限差 项目

横向贯通误差 高程贯通

误

差 相相开挖隧道长

度

（km ） L ＜4 4≤L ＜7 7≤L ＜10 10≤L ＜13 13≤L ＜16 16≤L ＜19 19≤L ＜20

洞外贯通中误差

（mm ）

30 40 45 55 65 75 80 18 洞内贯通中误差

（mm ）

40 50 65 80 105 135 160 17 洞内外综合贯通

中误差 50 65 80 100 125 160 180 25

贯通限差（mm）100 130 160 200 250 320 360 50 注：本表不适用于利用竖井贯通的隧道，利用竖井贯通

的隧道还应考虑竖井联系测量误差的影响；相向开挖长度大

于20km的隧道应作特殊设计。

2 洞外控制网技术设计内容

1）根据洞外控制测量的横向贯通中误差，结合实际布

网条件估算贯通误差，设计洞外平面控制网的精度等级。

2）根据洞外控制测量精度估算贯通误差，估算洞外控

制网测量的横向贯通误差影响值。

3）高程控制网测量设计应根据勘测选的洞外高程路线

长度和洞内贯通长度，估算洞外高程贯通误差，确定洞外高

程测量精度。

3 洞外平面控制网设计要素

表2 洞外平面控制网设计要素

测量部位测量方

法

测量等

级

适用长

度（km）

洞口联

系边方

向中误

差（″）

测角中

误差

（″）

边长相

对中误

差

洞外GPS测

量

一6～20 1.0

1/250

000 二4～6 1.3 1/180