大跨度隧道控制测量
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摘要：对施工单位而言，洞内控制测量精度的高低就直接影响到贯通的精度。保证隧洞在允许精度内贯通，首先要对洞内控制测量进行设计，在未贯通前对已施测的测量成果要进行相应的精度估算，为保证相应的控制测量精度还要采取相应的测量方案。探索隧洞洞内工程的控制测量设计、精度估算的测量方法，从而保证相应的控制测量精度。本文以重庆市轨道交通六号线一期工程为实例，阐述了该项工程工程地质与水文地质条件，然后分析了大跨度隧道控制测量精度，重点分析了隧道的控制测量、隧道的施工测量以及隧道的竣工测量。
关键词：大跨度隧道；地质水文；测量精度；控制测量；施工测量；竣工测量
中图分类号：U452.1+3文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
重庆市轨道交通六号线一期工程范围为上新街至礼嘉站。拟建上新街站为六号线一期的起点站，位于南岸区上新街，车站基本呈东西走向，上新街站是六号线与环线的换乘站，车站起点里程DK12+447.200m，终点里程DK12+657.191m，总长209.991m。
根据现场地势变化，上新街车站分段分别采用明、暗挖法修建，里程DK12+447.200m～DK12+570.391m为暗挖段，DK12+570.391m～DK12+657.191m为明挖段。上新街车站主体采用岛式站台，暗挖段为单拱双层结构，复合式衬砌，结构最大内空净宽20.4m，净高15.9m。车站在里程DK12+583.000m处与环线上新街车站成十字交叉，交角83°。六号线车站在上，环线车站在下，上新街车站包括两个出入口，两个竖井风道，与环线共用站厅层，两条轨道线路轨面设计高程相差约12m。车站接小里程区间采用暗挖施工，接大里程区间采用明挖施工，两线车站共用部分属本次建设范围，该部分为地下三层明挖结构，其余明挖区段均为地下两层。
二、工程地质与水文地质条件
1、工程地质条件
拟建场地宏观上属构造剥蚀浅丘地貌，场地地面高程230~283m。地形总体呈东高西低的特征，地形起伏较大，总体坡角3~20°，局部斜坡、陡坎可达50°左右。地层由上而下依次可分为第四系全新统填土层、残坡积层和侏罗系中统沙溪庙组沉积岩层。各层岩土特征分述如下：
(1) 素填土：灰褐色，由砂岩、砂质泥岩块（碎）石及少量建筑垃圾等组成。块石碎石含量20～40%%%，粒径30～100mm，填土结构主要呈中密状，回填约5～20年，厚度0.5～8.2m。
(2) 粉质粘土：紫褐色，紫红色，呈可塑状。切面稍有光滑，干强度、韧性中等，无摇震反应，残坡积成因，厚度0.2～3.2m。
(3) 砂质泥岩：紫色，紫红色，粉砂泥质结构，中厚层状构造，主要由粘土质矿物组成，局部含砂质较重。表层强风化带厚度一般0.50～4.70m，强风化岩芯呈碎块状，风化裂隙发育；中风化岩芯呈柱状、中柱状，完整性较好。
(4) 砂岩：灰色，细粒~中粒结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。主要矿物成分为石英、长石。砂岩强风化层厚度0.5～4.1m，强风化岩芯多呈碎块状、短柱状；中风化岩芯呈柱状、长柱状，完整性较好。
2、水文地质条件
拟建场地原始地貌隶属浅丘沟谷地貌，场地内地下水主要为松散层上层滞水和基岩风化裂隙水，地下水主要赋存于场地原始地形沟谷地带的覆土层和强风化带岩层中；下卧基岩以透水性差的泥质岩类为主，基岩裂隙水水量小。
拟建场地在区域内地势相对较低，基坑开挖后即为一集水坑，其水量及持时将随降雨情况变化显著，因此应考虑大气降水对场区的水文地质条件的改变和影响。环境水类型为I类。
三、精度设计
线路贯通复测要求在现行测规中精度较低，在施工过程中或竣工后，易导致调线，与目前大跨度隧道的测量仪器、方法不相适应，所以，线路复测在城市二等导线基础上，建立平面控制网，同时施作城市二等高程测量。曲线偏角均采用实测值，水准点闭合差≤20√L(mm)时，水准点用设计标高，超限时应调整或设断高，并报设计院批准。隧道控制测量精度等级按测规有关规定办理，具体如下：
精密导线测量的主要技术要求应符合下表的规定（见表1所示）
表1隧道洞内外平面控制测量等级及相应精度
注：n为导线的角度个数；全站仪的分级按《城市轨道交通工程测量规范》规定
在实际工作中为保证隧道有较好的贯通精度，精密导线点上只有两个方向时，宜按左、右角观测，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″;水平角观测一测回内2C较差，Ⅰ级全站仪为9″,Ⅱ级全站仪为13″。同一方向值各测回较差，Ⅰ级全站仪为6″,Ⅱ级全站仪为9″; 水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测; 测距时，一测回三次读数的较差应小于3mm，测回间平均值的较差应小于4mm，往返平均值的较差应小于5mm。气象数据每条边在一端测定一次。
②精密水准测量的主要技术要求应符合下表的规定（见表2所示）
表2隧道高程控制测量等级及相应精度
注：L为往返测、符合或环线的路线长度(以Km计);
N为单程的测站数。
四、隧道的控制测量
由于支导线无检核条件，在隧道内测量中，作为地面控制测量，采用主、副导线闭合环。洞内导线根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口投点纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差，不超过测量等级的要求。
所谓主、副导线闭合环，是一条主导线和一条与它并行的副导线在隧道洞口附近相连而成的闭合环。主导线要求测边和测角，而副导线只测角，不测边长。这样就形成一个内角和条件。通过角度平差，采用角度的平差值和边长的观测值沿主导线即可计算主导线各点坐标。虽然坐标的传算只能通过主导线，但洞内导线进洞时的联系方向既可在主导线上，也可在副导线上。
如图一所示，主导线为0――1――2――……――n+1；副导线为0――A――B――……――K。主导线点有N个，副导线点有K个。
（图一）洞内导线联系方向
每隔2―3条边闭合一次形成主、副导线闭合环。导线边长不小于200米，沿路线中线布设。隧道测量采用二等水准测量，布设为单一水准路线，测量采用往、返测的方法。最后成果取往返、测高差的平均值。
安置在两个水准点之间的高差见以一次仪器即可联测，每个洞口附近埋设的水准点，布设水准点时不少于两个。水准点的高程与路线水准点采用统一高程。采用洞口附近一个水准点的高程作为起算高程。
用往返测量进行检核，这是因为洞内水准路线均为支水准路线。为了满足洞内衬砌施工需要，水准点的密度要达到安置仪器后，可直接后视水准点就能进行施工放样而不需要迁站的要求。水准点的间距不大于200米。所有的导线点及水准点要不定期复测。每掘进1千米要对整条隧道进行联测。
三、隧道的施工测量
1、断面开挖
上新街车站及区间隧道断面跨度大，采用双侧壁导坑开挖。为保证隧道衬砌上下左右衔接，我们采用全站仪结合自编程序随时监测，保证隧道圆顺。
2、隧道洞内中线的测设
根据置全站仪点坐标和中桩点坐标，可计算出两点间的方位角和距离，即可确定中桩位置。各中桩点的坐标，根据欲测设的中线点的里程桩号及其曲率要素计算出。
3、横断面检测
在拱部扩大开挖工作完成后，用全站仪激光测量，检查断面开挖是否达到设计要求，衬砌前每5米测一断面。仪器置在中心点，每个断面测8-10各点，并绘出断面图。
4、衬砌台车的检校
对台车的高度检校前后分别检校，必须根据路面的设计标高。根据路线中心线方位对台车左右偏向进行检校。在衬砌前首先对路面设计高度、起拱线高度、路线的中线三条基本线进行复核。
5、监控量测
设置4-6个观测横断面，在洞口浅埋段布置，每2-3米沿衬砌中线一个测点。开挖面前>30米，1次/2天。开挖面前后80，1次/7天。绘制每一横断面沉降随时间的变化关系图，每一横断面最大沉降随时间的变化关系图，以及每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系图。
四、隧道的竣工测量
在进行竣工测量时，首先曲线段每5米，直线段每6米，进行中线测量，加测断面，洞身断面变换处和衬砌类型变换处，打临时中线桩。在中线测量闭合后，于直线段每200米左右埋设一个永久中线点。在曲线段加设永久中线点，使相邻各点能相互通视。在边墙上标明里程。洞内水准点每公里埋设一个。水准点的编号和高程应标记在隧道的边墙上，洞内水准点应附和在洞外水准点上，平差后确定各点高程。测绘每个断面处隧道的实际净空，包括拱顶高程，路线中线左右起拱的宽度，铺底或仰拱高程，绘出断面净空图。
五、结束语
大跨度隧道测量工作是施工技术管理工作中一项重要内容，它的工作质量、工作效率直接关系到施工生产、企业效益、企业声誉，是一切工作顺利开展的前提条件之一。它责任重大，技术专业性强，作业环境恶劣。应加强测量人员职业道德教育和技能培训，积极进行测量工作经验交流和总结，使隧道测量工作水平稳步上升，迈上一个新台阶。
六、参考文献
[1] 刘成银. 中长隧道控制测量技术研究. 铁道标准设计. 2004 (10)
[2] 刘启亮. 特长隧道的控制测量. 交通标准化. 2006 (7)
[3] 杜道龙. 长距离贯通隧道的洞内平面控制测量. 隧道建设. 2007 (3)
[4] 谢先武. 重庆歌乐山隧道控制测量. 地下空间. 2002 (2)