隧道洞内控制测量探究
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关键词：隧道洞内；控制；测量；
Abstract: in this paper, the tunnel hole to control measurement probe are simply analyzed
Key words: tunnel hole; Control; Measurement;
中图分类号：U452.13文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、隧道洞内控制测量的目的
隧道洞内控制测量的目的：在洞外控制测量基础上，保证隧道相向开挖的工作面能按规定的精度正确贯通，并使各项建筑物按设计位置和几何形状修建，不侵入建筑限界，符合验收精度要求。
2、隧道洞内控制测量的一般方法
2.1洞内平面控制测量应采用导线控制测量方法进行。
导线测量对地形的适应性比较强，在具备中、短程光电测距仪的条件下，导线测量一般应是隧道洞内平面控制的首选方案。导线的布设形式一般有以下三种：
单导线：一般用于短隧道。为了检核，单导线必须进行两次以上独立测量。
导线网：限于洞内场地条件，导线网一般形成若干个彼此相连的带状闭合导线环，形式多样，边角全部观测，为隧道洞内平面控制测量的主要方法。
附和导线：隧道贯通后，在未衬砌地段一般可采用单导线附和在两端洞内导线上，在计算实际贯通误差之后，按附和导线进行平差，使贯通误差得到调整。这样处理，既符合规范规定的实际贯通误差应在未衬砌地段调整的原则，又保证了已衬砌地段中线（受已测导线控制）不作任何调整。如果贯通误差达到或超过限差时，则不宜首先按附和导线直接处理贯通误差，而应先顾及中线的实际情况，研究调线方法。
2.2洞内高程控制测量采用水准测量往返观测。
3、控制测量设计
3.1、平面控制测量设计洞内平面控制测量采用导线控制测量方法进行，洞内控制导线应从测量设计确定的洞外联系边引入。在隧道施工以前，首先要根据隧道相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期的误差、以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度，更为合理、经济的选择测量设备及测量方案。
洞内导线测量设计，一般应先作导线边长设计，再做测量精度设计。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。原则上隧道越长，导线边也应尽可能选得长一些，又必须保证在正常通风下通视良好。直线地段边长一般选择250～500米，曲线地段按C=√（8Rf）,其中R为曲线半径，f=断面宽度-0.7米。边长确定后，可利用线路设计平面图，将设计导线点沿中线绘出，并按贯通误差计算的专用坐标轴两取RX（导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各点至贯通面的垂直距离m）和dy（导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边的各边在贯通面上的投影长度m），然后按导线贯通误差估算公式进行测量精度设计。
根据隧洞设计开挖图，按一定比例尺在CAD或图纸上绘出隧洞开挖平面图及贯通面位置，充分考虑开挖施工时洞内的测量环境（如通视条件及出渣等对测量的影响）、以及对测量精度的要求，合理的选出导线点位置，并展于图上。横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而横向贯通中误差主要影响隧洞的贯通精度，下面主要分析横向贯通中误差。根据误差传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，则可得导线测角中误差所引起的横向贯通中误差myβ为： myβ = ±mβρ∑RC2
2.1.1 式中：mβ—导线测角中误差，S； ∑RC—观测角度的导线点到贯通面的垂直距离平方的总和，m2。导线测边误差所引起的横向贯通中误差为mys： mys = ±mss∑Dy2
2.1.2 式中：mss—导线边长相对中误差， mm； ∑Dy—各导线边在贯通面上的投影长度平方和的总和，m2。那么，导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通中误差my为： my=±myβ2＋mys 2
2.1.3该式是隧洞工程横向贯通中误差常用的估算公式。在绘制好的略图上量取各个导线点到贯通面的距离Rx和各导线边在贯通面上的投影长度Dx，再根据本工程项目所投入的仪器设备精度确定测角中误差mβ和测量边长的精度ms/s，代入2.1.3式中计算，当my小于隧洞横向贯通中误差允许值时则可进行，否则应选择合符精度要求的仪器设备或调整线路及测量方案等重新计算，直至满足贯通精度要求。
2.1.3式也可根据本单位的仪器设备及技术水平，假设其中的一个mβ或ms/s值来求另外一个参数。根据选定的mβ和ms/s值来确定导线测量的等级，并严格按确定的等级技术要求进行施测，来指导隧洞的开面位置开挖。
表3.1洞内导线测量精度要求
2、高程控制测量设计 《高速铁路工程测量规范》规定各种长度的隧道，在没有竖井的情况下，每个贯通面处的高程贯通限差为±50mm，作高程测量设计时，高程贯通中误差取用±25mm，其值分配给洞外和洞内高程控制测量的影响值分别为±18mm和±17mm。
隧洞洞内高程的控制测量精度直接影响的是竖向贯通中误差，通常是根据水准测量或三角高程测量误差引起的竖向贯通中误差来确定高程控制测量的等级。
Mh=±M√L 2.2.1
式中：Mh --竖向贯通中误差；
L—洞内高程测量路线的全长(Km)；
M--每公里高差中数的偶然中误差(mm)；
由2.1.1式得：
M= Mh/√L 2.2.2
式中L可根据图上拟定的路线量取或取3～5倍洞轴线的长度。
确定水准路线方案后，在表1中查取大于或等于根据2.2.2式计算出m的数值，选取相应的高程控制测量等级。
确定高程测量的等级后，选取方便施测、经济合理，又能保证高程传递精度的测量方法，如水准测量、严格按相应的技术要求进行施测。
表3.2洞内高程测量精度要求
4、总结
以上探析的洞内控制测量设计计算方法适应于相向开挖长度为8km以内的隧洞开挖，也可作为相向开挖长度超过8km洞内平面控制测量的专门技术设计，但为保证设计贯通精度要求，洞内导线还应进行提高精度的特别技术设计，检测测角中的粗差及控制测角误差的累积；选取合理的导线路线方案；改善测量环境等等测量设备及方法。对于在8km以内的隧洞勘测设计院提供了专用首级控制网时，则施工单位不用单独进行洞内控制测量的设计，采用低于首级控制网一等级的技术要求进行施测即可。
参考文献：
《高速铁路工程测量规范》