刘 凯 蓝善勇

在隧道施工过程中，由于洞内控制测量、细部放样以及施工等因素的影响，使得两个相向开挖的工作面的施工中线不能理想地衔接而产生错开的现象，即所谓贯通误差。贯通误差在路线中线方向上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;在高程方向上的投影长度称为高程贯通误差。实际上最重要的，讨论最多的是横向误差。因为横向误差如果超过了一定的范围，就会引起隧道中线几何形状的改变，甚至洞内建筑物侵入规定限界而使已衬砌部分拆除重建，给工程造成损失［1］。因此，在隧道工程的施工组织设计阶段，就需要对所拟定的测量方案和方法进行误差预计，估计采用此方案是否满足工程精度需要，并及时修正测量方案或测量方法，以满足工程施工精度需要。以下对大金山隧道工程中的控制测量方法进行设计。

1 工程概况

大金山隧道位于马鞍山市，属于南京—安庆铁路新建工程。进口里程为DK52+525，出口里程为DK52+995，全长470 m，为双线轨道。轨道类型为无碴轨道，其结构高度为724 mm，轨道平面DK52+525～DK52+995位于左偏圆曲线上，半径为5 500 m，圆曲线长470 m。隧道内DK52+576.74～DK52+995段设置凸形竖曲线，竖曲线半径为25 000 m。洞内设置双侧水沟和中心管沟，双侧电缆槽。隧道内Ⅲ级围岩60 m，Ⅳ级围岩110 m，Ⅴ级围岩300 m。

2 隧道内控制测量设计

2.1 平面控制测量设计［2］

根据《铁路测量技术规则》的规定，两开挖洞口间长度小于4 km时，横向贯通误差的限差为100 mm，高程贯通误差的限差为50 mm。

为了保证该隧道在相向开挖至贯通面时洞室开挖轴线的正确，首先要估算预期的贯通误差，在电脑上利用AutoCAD软件绘出隧道开挖平面图及预计贯通面的位置，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)及提高测量精度的方法，合理地选出导线点位置，并展于平面图上(见图1)。

横向贯通误差是由导线水平角误差和导线边长误差所引起，主要影响隧道的贯通精度，以下主要分析横向贯通误差。

根据误差传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，据此可得隧道内导线测角误差所引起的横向贯通误差myβ为:

其中，mβ为导线测角中误差;ρ=206 065″;∑R为各导线点到贯通面垂直距离平方的总和，m2。

而隧道内导线边长测量误差所引起的横向贯通误差myl为:

导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通误差my为:

其中，Rx，dy取至整10 m即可。上式为导线测量误差对横向贯通误差的影响值的近似公式。因它是按支导线推导的，而实际工作中，总是要布设为环形或网形，通过平差，测角、测边精度都会提高，故按式(3)进行横向贯通误差估算将更为安全一些即留有裕量。

对于光电测距导线测距边精度按下式计算:

其中，a，b分别为测距仪固定误差和比例误差;l取导线的平均边长。

根据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dy，再根据实际使用的测量仪器确定测角中误差mβ和测量边长的精度ml/l进行计算。当计算出的my小于隧道横向贯通误差的限值时则达到设计要求。

2.2 高程控制测量设计［3］

隧道内高程的控制测量精度直接影响竖向贯通误差，通常根据水准测量或三角高程测量误差引起的竖向贯通误差来确定高程控制测量的等级。

其中，mh为竖向贯通误差;L为隧道内水准路线的全长，km; mΔ为水准路线按测段往返测的高差不符值所计算的每千米线路测量的高差中数的中误差。

由式(5)得:

L可根据图上拟定的路线量取或取3倍～5倍隧道轴线的长度。根据设计竖向贯通误差和L即可计算出mΔ的数值，再查找《铁路测量技术规则》，即可确定在隧道内布设相应等级的水准路线。

3 大金山隧道工程控制测量设计实例

表1 隧道内导线测量误差对横向贯通精度影响值计算表

现以大金山隧道工程为例，说明隧道内控制测量误差对横向贯通误差影响值的估算方法(见表1)。根据工程所采用的测量仪器及绘制的洞室导线点图(见图1)，按国家三级导线布设，其测角中误差mβ=±12″，导线边长测量相对中误差ml/l=1/7 000，则:

所设计的隧道内控制测量引起的横向贯通误差小于《铁路测量技术规则》规定的横向贯通误差的限值，即说明在隧道内布设三级导线完全能满足横向贯通精度要求。

4 提高隧道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仪器进行检修校正，找出问题所在。

2 )隧道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个～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。

3 )隧道每开挖到一定阶段或一定长度时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其他原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算。

4 )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选长边。

5 )要严格进行边长的投影计算，正确计算各点平面坐标。

［1］ 李青岳，陈永奇.工程测量学［M］.北京：测绘出版社，1995.

［2］ 吴琴凤.隧洞洞内控制测量［J］.四川水利发电，2010，29 (2)：25-27.

［3］ 陈剑华，王松波.西龙池抽水蓄能电站隧洞贯通控制测量总结［J］.人民长江，2007，38(5)：85-87.

［4］ 陈桂忠.隧洞洞内控制测量及质量控制探讨［J］.铁道勘测与设计，2007，26(6)：46-49.