高速公路隧道施工测量技术浅析

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摘要：为确保高速公路隧道工程施工质量，需要做好工程规划、勘测、施工、运营等各个环节的测量工作。本文结合某隧道工程实例，探讨了隧道施工测量技术的要点，研究表明隧道的标高、中线、净空、预留沉降及限界是施工测量的关键参数，需要及时反馈测量结果，为隧道施工提供可靠依据。

关键词：高速公路；施工测量；隧道工程；洞外测量；洞内测量

1工程概况

某高速公路隧道为分离式隧道，隧道左右两洞均位于R=1950m的平曲线上。左洞长1370m，纵坡采用+0.7%，最大埋深150m；右洞长1395m，纵坡采用+0.7%，最大埋深140m。

2隧道施工测量的目的和内容

（1）隧道施工测量最主要的目的是确保隧道精准贯通。（2）隧道施工测量时，要检查隧道施工测量控制网，如发现测量控制点损坏，必须第一时间修复并联测；（3）应定期检查洞外的中线点、水准点，并按照施工设计要求确定洞内的测量控制点，确保任一洞口的水准点不少于3个，以提供足够的施工测量参照。（4）必须严格按照精度要求仔细开展隧道测量工作，以免造成贯通误差过大，导致返工。

3洞外控制测量

为顺利开展洞内测量，洞外测量时需要做好洞口的引测投点，并按照施工设计要求测设控制网[1]。常用的洞外控制测量方法有以下几种。

3.1三角锁法

（1）三角锁适用于只考虑横向贯通精度的情况，该方法的关键在于布设角度测量网、边测量网、边交网。（2）与洞口连接线同向布设三角锁[2]，以三角点为洞口投点，尽量减少所需三角形数量，确保三角形总数在12以内，布设位置见图1。

3.2中线法

（1）洞顶直接定线，通过间隔设置控制桩精确标示中线，基于中线开展隧道洞内测量，中线法适用直线隧道，操作过程见图2。（2）如图2所示，图中点B、C和D是隧道洞顶部的中线控制桩点，点A和点E的共线是定测线路的中线。

3.3精密导线法

精密导线法通常有四种布设类型：（1）单导线。对于直线隧道，单导线起点是中线，对于非直线隧道，起点为洞口切线转点、次级相交点；（2）主辅导线环。主辅两条平行导线，在隧道首尾相连形成闭环，适用于较长隧道的控制测量；（3）导线网。适用于复杂线路或辅助坑道较多的隧道，所有角和边均应测量；（4）附合导线。可在相向开挖的隧道洞口设置附合导线，以在隧道的两端设置测量控制点；在处理测量数据时，应尽量减少测量误差带来的影响。通常导线内业采用严密平差法，二、三、四导线可以运用近似平差法计算[3]。

3.4洞外平面控制测量

（1）本次测量的隧道洞外平面测量控制网采用四等附合导线，并与设计院交设的已知点相通视。（2）测量数据符合限差要求，复测已知控制点可以有效确保施工精度。

3.5洞外高程控制测量

（1）该隧道采用四等水准高程控制[4]。根据施工的实际情况，高程控制以SD1、SD4为基点，做附合水准路线测量。（2）进洞处的高程测量控制点选用洞口附近设置的水准点，按照四等水准测量规范进行测量。

4洞内控制测量

4.1洞内导线测量

（1）隧道施工时，间隔20m埋设中线控制桩，隧道掘进至一定长度时设置一个导线点，或者将埋设的中线控制桩作为导线点，构建隧道洞内施工导线。（2）用全站仪观测导线转折角，用测距仪测定导线距离，测量操作至少重复两次。（3）基于导线点定位进行中线校正，导线测量要紧跟隧道掘进，及时施测，有效控制隧道贯通误差。

4.2洞内水准测量

（1）隧道施工高程通过洞内水准测量控制。每掘进200～500m需在洞内设置一个水准点，基于水准点测量并布设腰线。（2）往返观测洞内水准线，同时还需要进行多次复测。（3）由于隧道施工扰动大、环境恶劣、光线不足，必须进行多次观测[5]。施工区域烟雾和灰尘较多，不宜进行角度测量[6]。

5掘进中隧道断面的测量

5.1掘进方向测设数据计算

（1）完成隧道洞口外部平面和高程测控后，可以得到隧道洞口点的坐标，并根据坐标反算获得勘测数据，进而完成洞内中线的测量和布设。（2）如图3所示为某直线隧道的平面控制网络，其中平面控制点为A、B，C，D，E，F，G。图中，A和G是洞口点，S1和S2是入洞的前两个中线桩。要获取从中心线到点A的隧道掘进方向以及隧道掘进后的洞内中线桩的测量值，可以通过坐标反算公式获取测量数据，同理可以通过坐标反算公式求解洞口点G的隧道掘进测量数据。（3）如图4所示，可以按照施工设计文件中规定的非直线隧道的中线转折点C的坐标和曲线半径计算出隧道两端进洞中线的方向和里程，从而测设洞内中线。（4）隧道掘进至曲线段时应采用平面圆曲线方法测试曲线段的里程桩。

5.2洞口掘进方向标定

（1）中线方向的测量与布设精度直接决定了隧道横向贯通误差，而进入隧道时中线初始方向的测设决定了中线方向的测量与布设精度[6-7]。（2）应在隧道入口处布设多个固定点，在地面上标定中线方向，依据测设的中线方向进行联合勘测。（3）在隧道掘进期间要随时检查洞口控制点位置、中线方向及里程，如有偏差须及时纠正。

5.3洞内中线和腰线的测设

（1）中线的测量和布设：基于洞口中线方向桩、中线控制桩，在洞口的开挖区域表面布设中线，并引入洞内[8]，据此布设洞内中线里程桩。（2）腰线的测量和布设：在隧道岩壁上，间隔5～10m测量和布设标高线，即腰线，确保其高出地坪1m，并根据洞内水准点测量和布设腰线高程。

5.4掘进方向指示

（1）由于隧道施工环境复杂，洞内光线不足、施工空间小，需用激光指示器标示洞内中线、腰线的方向[9]。（2）每次掘进之前必须根据施工设计要求的隧道洞内断面类型和大小在断面上标记。常用方法包括：三角形高程法、放大样法、断面支距法等[10]。断面支距法的基本原理是基于洞内中线和洞顶外线高程，自上到下，每隔0.5m在中线左右测量和布设横向支距点，构成断面轮廓，作为隧道断面掘进与监测、拱架安装的重要依据。此种方法的作业程序见图5。放大样法的基本原理是在地面上等比放样，测量时放出拱顶中点、两侧起拱点位置，往上套大样，在周边画点即可得到断面轮廓。三角高程法是在里程中线上用测量仪器一次放样，测量掌子面轮廓线。

5.5衬砌位置、辅助坑道控制测量

（1）隧道衬砌不得越过隧道结构的边界。因此，各部位的衬砌放样必须基于正确的中心线和水平测量值，以确保隧道衬砌的位置正确，满足施工设计要求。（2）对于通过辅助坑道引入的中心线和水准测量，必须基于坑道的坡度、长度、方向，根据所需的精度在坑道口周边布设洞外测量控制点。

6隧道贯通误差调整方法

（1）隧道贯通后，应在进行隧道衬砌前完成中线、高程贯通误差的调整，并根据调整后的中线、高程放样。（2）对于直线隧道的贯通误差，采用折线法调整。（3）对于曲线段隧道，可以从曲线两端向贯通面调整中线方向、里程，以调整贯通误差。（4）采用导线测量延伸中线时，方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上。（5）将入洞口处引测所得的高程均值作为调整后隧道贯通面附近的水准点高程，按照高程贯通误差的二分之一，在隧道首尾尚未衬砌部位的高程点上，根据长度比调整。

7隧道施工测量安全措施

（1）测量隧道时必须正确使用测量设备。例如，在安装测量设备时，应按照规范操作，防止设备掉落、倾倒。（2）在洞内、洞外进行测量时，应尽量选择平稳的区域，禁止在漏水或塌方区域进行测量。（3）测量时需要准备照明设备，配备安全防护装备。

8结语

为了有效保证高速公路隧道工程的施工质量，施工测量放样点位应清晰可见、定位精准。洞内中线桩、边墙里程、高程测控点都要准确标识。在每次掘进前，应准确标记孔眼轮廓和周围眼位置。禁止随意布设开挖断面，以确保标高、中线、净空、预留沉降及限界符合施工设计要求，有效避免超挖、欠挖。

作者:杨佳 单位:湖南尚上市政建设开发有限公司