解决隧道洞内控制测量对贯通误差的方法

解决隧道洞内控制测量对贯通误差的方法

隧道控制测量的主要目的，就是保证隧道在两个或两个以上开挖面的相向施工 中，使其中线符合线路平面和纵断面的设计要求，在允许误差的范围内，在满足限界要求的条件下正确贯通，使衬砌结构符合设计要求，以减少施工浪费和不必要的返工。对施工单位而言，洞内控制测量精度的高低就直接影响贯通的精度，为保证隧洞在允许精度内贯通，本文就隧道洞内控制测量对贯通误差的影响作以下分析。 1 隧道贯通误差的概述 1.1 隧道贯通误差的分类

贯通误差是指在隧道施工中，由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量、施工放样等误差，使得相向或同向掘进的坑道（或竖井）的两条施工中线上，具有贯通面里程的中线点不重合，两点连线的空间线段称为贯通误差。而根据其在隧道内的错开现象，一般将贯通误差分为三类：①纵向贯通误差：即与贯通面垂直的分量，其影响隧道中线的长度和线路的设计坡度；②横向贯通误差（将使隧道施工中线产生左或右的偏差）：与贯通面平行的分量，其影响线路方向，如误差超出一定范围，就会引起隧道几何形状的改变，因此须对横向误差加以控制；③竖向贯通误差（高程贯通误差）：在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差，简称高程误差，其将使坑道的坡度产生偏差。 1.2贯通误差限差及贯通精度要求

按《测规》规定，隧道长度小于3000m时，横向贯通限差为150mm，高程贯通限差为70mm。贯通精度要求叫表1.

表1 洞外、洞内控制测量的贯通精度要求

1.3 隧道贯通误差的来源及分配

隧道贯通误差的主要来源为洞外、洞内控制测量，洞内施工放样误差对贯通误差的影响可归并到洞内控制误差。由于洞内受光线暗、粉尘多，通风条件差、施工干扰多、空间狭窄等限制条件，因此洞内外控制测量具有不等精度，根据误差不等精度分配原则及误差传播定律有：

（1）

式中：m值。

2 洞内控制测量设计

为了保证隧道施工贯通精度达到设计及规范要求，在隧道施工前，要根据隧道洞室相向或单向开挖长度及施工贯通中误差的精度要求，估算预期的误差，确定导线施测的等级，编制隧道控制测量设计，以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度，更为合理选择经济的施工测量设备和确定施工测量初步方案。

根据隧道设计开挖图，按一定比例尺用CAD或在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（如通视条件及隧道施工对测量的影响）、以及测量精度的提高，合理的选出导线点位置，并展于图上。 3 洞内控制测量对贯通误差的影响估算 3.1 导线控制误差对横向贯通中误差的影响估算

洞内平面控制测量在未贯通前都是采用支导线，随施工开挖的突进向贯通面延伸。支导线的终点是支导线精度的最弱点。横向贯通中误差主要影响隧洞的贯通精度，而横向贯通中误差是由导线测角测边误差引起。

根据误差传播定律，导线测角及测距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δ

yβ

洞内

为洞内控制误差对my的影响值；m

洞外为

为洞外控制误差对my的影响

为：

（2）

式中：δ

yβ

为测角引起的横向贯通中误差；ρ为常数 206 265〞；mβ为导线测

角中误差，S；∑RC2为观测角度的导线点到贯通面的垂直距离平方的总和， m2。 导线测距误差所引起的横向贯通中误差为δyx

（3）

式中：δ

yx

为测距引起的横向贯通中误差；为导线边长相对中误差，mm；∑

Dy2为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为

（4）

该式是隧道工程横向贯通中误差常用的估算公式。 3.2 洞内高程控制测量对竖向贯通中误差的影响估算

受洞内高程控制测量的误差影响，贯通面上所产生的高程中误差按下式计算：

（5）

式中：m△h为竖向贯通中误差；m△为每千米水准测量高差中数的偶然中误差，以mm计；L为洞内两开挖洞口间水准路线长度，以km计。

确定水准路线方案后， 根据测量初步方案选择的水准测量等级。在表2 中选取全中误差m△。将 L和m△值带入（5）式子中计算出估算竖向贯通中误差m△h。当m△h大于隧洞竖向贯通中误差允许值时，应选择合符精度要求的仪器设备或调整线路及提高水准等级重新计算，直至m△h小于隧洞竖向贯通中误差允许值。

表2

3.3 未贯通部分横向贯通误差估算及方案调整 此时分配给未贯通部分横向贯通误差mw按下式计算：

（6）

未贯通部分横向贯通误差估算值 m按式（6）计算， 若 mg＜mw 则未贯通部分

方案可行，否则应调整改进未贯通部分测量方案直至 mg＜mw。 4 提高洞内控制测量精度的几点建议

4.1 严格按设计的控制测量等级相关技术要求进行施测，施测中尽量采用三联脚架法，但要注意各基座与棱镜及仪器有无隙动、气泡有无偏离、对中偏离是否较大等等，如有上述情况则要对测量仪器进行检修和校正，找出问题所在。 4.2 测回间要重新对中仪器和觇标，一般3-5次测回重新置中一次，并采用双照准法读数，两次照准读数限差为±2〞，以减小对中误差和对点误差的影响，保证测角精度。水平角观测采用方向观测法观测，每个测回的零方向读数，应均匀分配在度盘的不同位置上。

4.3采用碘钨灯照明，为消除照准目标的相位差，照明时半测回在占标一侧照明，另半测回在占标另一侧照明。

4.4 观测时尽可能在洞内烟尘小，光亮度清晰时进行。当出现洞内烟尘过大，目标漂浮无法确定时，一定要停止观测，不可将就，另选择合适时段进行。 4.5隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点，指导开挖的临时点要控制在2～3个以内，且要进行经常性的检测其正确性，确保洞室开挖的正确。 4.6隧洞每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算。

4.7 隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而迅速增大，因此在测量时导线要尽可能布设成似等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的拉长，以减小方位角传递误差。

4.8要严格进行边长的投影计算，正确计算各点平面坐标。

4.9洞内平面控制时，正式中线点由邻近的导线点以极坐标法测设在地面之后， 应在中线点上安置仪器，以任意两个已知坐标点为目标测其角度。用实测角与坐标反算的角值比较，以检查中线点测设的准确性。

4.10 由于洞内空气密度不均和洞内外温差、洞内湿度等方面的影响，测量前一定要让仪器充分晾露；在测量的过程中应严格注意测量范围内是否有不良反射体、机械热源和旁折光等影响，同时测距电源启动后要停止使用对讲机。 4.11 当采用水准测量时，应进行往返观测；当采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测；三角高程测量时，要严格按操作程序进行，如垂直角的观测要

同测距在同一次照准时完成，对于三角高程等级在三等及以上的高程控制测量，应采取一些提高精度的措施进行施测，如每100m在边墙部位设立墙角水准点，以提高对中精度。

4.12 对贯通面较多的隧洞，要考虑到隧洞全部贯通后的轴线情况，对洞内有砼衬砌时，还要对相向挖的两条导线进行附合，并进行贯通误差分配或平差处理，保证洞内砼衬砌形体的正确。 5 结束语

综上所述，在隧道贯通误差中，有横向误差、纵向误差及高程误差，由于横向误差超过限值会导致隧道几何形状发生改变，而高程误差超出限值会导致隧道坡度产生偏差，因此在隧道施工的过程中应对横向误差和高程误差加以控制。在隧道施工的过程中，应对贯通误差进行事先估算，确定相应的测量手段和技术要求，然后根据地形特点合理布设导线网，并在测量过程中加强过程控制、严格遵守操作规程，从而确保隧道在规范误差范围内贯通。

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