相向掘进隧道贯通误差的控制与调整

【摘 要】腊子口隧道；平面坐标系和高程系的选择；贯通误差的控制、测定与调整。我标段进口段承建1890m，其中K24+086.135-K24+768.26段位于半径为2500m的平曲线上，其余为直线；隧道纵坡为+2%/130m、-1.6%/3560m。位于宕昌县南河镇，2011年开工，至2013年12月顺利贯通。贯通面位于直线上，由甘肃路桥建设集团有限公司二分部（五公司）与三分部（四公司）相向掘进共同完成。

【关键词】隧道 贯通 误差 测量 调整

1 工程概况

1.1 概况

腊子口隧道位于宕昌县和迭部县的分界大拉梁分水岭，进口位于宕昌县南河乡池沟的沟脑，出口位于迭部县朱力沟沟脑。隧址区位于青藏高原东部边缘，岷山山脉脊线东延的大拉梁高中山，属西秦岭地槽褶皱系。腊子口隧道起讫桩号K23+385～K27+120总长，最大埋深约522m；全长3735米。隧道平面682.08米段位于半径为2500米的平曲线内，其余为直线；隧道纵面纵坡为+2%/175米、-1.6%/3560米，竖曲线半径为7000米。进口海拔2745m，为全线海拔最高的隧道。年平均气温7.0℃，年平均降水量595.9mm，最大冻土深度72cm。

1.2 测量准备

我标段为确保腊子口隧道的顺利贯通，并使隧道的施工线形最大限度地接近设计，在隧道贯通前，已经做好地面控制测量、联系进洞测量和洞内控制测量的建网及复测工作。由于各项测量工作中都存在误差，从而使贯通产生偏差。贯通误差在隧道中线方向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误差；在高程方向上的投影长度称为高程误差。导线的终点是导线精度的最弱点，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道的贯通精度，横向误差对隧道质量有很大的影响。所以我们应做好这些贯通误差的控制与实测、处理和调整工作。

2 控制测量及隧道贯通测量坐标系选择

2.1 地面控制网

相向隧道贯通是长隧道施工过程中最重要的环节，洞内外平面控制网的精度，直接影响到地下进出口两个分部在平面上的横向误差，即直接影响到横向贯通误差的数值大小。三分部（四公司）应用GPS技术布设隧道洞、内外平面控制网；我标段则是使用拓普康GPT7501型全站仪，根据实际地形及隧道中线采用导线法布设洞、内外平面控制网。两标段均由设计提供的洞外控制点，各自分别由进出口引测至贯通面。

2.2 高程控制网

采用水准测量，我标段根据隧道的长度、所在地的地形情况等确定水准测量的等级为四等。洞、内外水准点基本沿导线点布设，但要确保形成环，以保证各点与已知点相互闭合。

2.3 贯通测量坐标系统的选择

通过隧道GPS控制网横向贯通误差计算，可以证明横向贯通误差与坐标系选择无关，故两标段贯通测量采用坐标系与隧道设计相同坐标系。

3 隧道贯通测量误差控制

3.1 精度控制

根据宕迭项目设计文件、相关标准规范等要求，参考JTG/TF60-2009《公路隧道施工技术细则》，隧道洞内、外控制测量误差在每个贯通面上产生的中误差规定如表1。

3.2 误差控制

日常施工中，隧道内导线布设多为复测支导线，由于隧道贯通面距洞外控制点较远，导致误差较大。因腊子口隧道单向掘进长1.9km左右，纵坡度控制在洞口水准闭合的基础上采用四等水准测量来控制纵坡的走向，高程误差较小，对贯通影响很小。而洞内导线测量误差则由地面控制测量、联系进洞测量和洞内控制测量形成的多边形导线环的精度确定。我标段导线按照一级导线敷设，（即全长相对闭合差>1/17000；方位角闭合差

3.3 影响隧道贯通误差的因素

腊子口隧道贯通测量采用2″（GPT7501型）全站仪和DS3型水准仪使得测量，测量之前对全站仪和水准仪进行了鉴定，保证仪器的使用在鉴定周期内；各项精度要满足设计及规范等相关要求。

全站仪主要进行水平角及距离的测量，误差来源主要为仪器自身因素的误差、测量工程师误差及外界干扰误差构成。水准仪主要进行水准测量，误差包括仪器误差、操作误差及外界条件影响产生的误差。所以在测量过程中一定要认真细心，精益求精。

4 实际贯通误差的测定

隧道贯通后，应实际测量贯通误差。包括纵、横向贯通误差和方位角贯通误差以及高程贯通误差，测量人员应详细收集整理资料，积累数据，这也是确定隧道施工中线外观鉴定、检验隧道施工测量控制系统精度和适用性的经验参照及源头数据。

4.1 纵、横向贯通误差的测定

隧道于2013年12月贯通，贯通当天，在实际的贯通面附近任选一点E作为纵、横向贯通误差测量的贯通点；分别由进、出口分部的洞内控制点，测量E点的实际坐标。由二分部进口端DX17置镜，后视DX16，测的E点的坐标为X2、Y2；由三分部出口端DK17置镜，后视DK16测的E点的坐标为X3、Y3；则：

横向贯通误差Fx=X2-X3；

纵向贯通误差Fy=Y2-Y3。

4.2 方位角贯通误差的测定

用贯通导线将两端洞内导线连通后，对于同一方位边SDX17-E，由进口端导线和出口端导线测得该边的方位角之差f=fsDX17-E-fsE-DX17，即为该隧道的实际方位角贯通误差，该误差是洞内和洞外角度测量误差的总影响。

4.3 高程贯通误差的测定

由两标段分对洞内贯通面E点实际高程进行精确测量，可得到E点的2个高程值H进口2和H出口3，则该两点的高差：H=H进口2-H出口3，即H为实测高程贯通误差数值大小。

5 实际贯通误差的调整方法

5.1 实际平面贯通误差的调整方法

实际平面贯通误差的调整，按有关文件及《公路隧道施工技术细则》JTG/TF60-2009要求：在贯通的未衬砌地段，即调线地段进行调整，一般调线地段的长度不宜小于200m（贯通面两侧对称），可按下述方法和步骤进行调整：（1）将方位角贯通误差在调线地段的贯通导线上进行平均分配；（2）坐标闭合差在贯通误差调整段的导线上，按照边长比例进行分配；（3）采用调整后的导线坐标作为贯通误差调整段的重要放样依据。

本隧道贯通后，通过二分部、三分部临近贯通面的两个控制点联测平差，重新调整控制点的坐标。分别将隧道洞内的支导线与出口联测为附合导线，进行平差计算，按平差后的坐标成果在贯通面两侧各100m范围内对未衬砌段隧道中线及其它各分项工程重新放样。因隧道衬砌在设计的基础上放大了5cm，根据实际贯通误差大小，在不影响隧道净空的情况下尽可能的加长调整段设置s曲线，保证隧道贯通面的纵向线性直顺圆滑。

5.2 高程贯通误差的实际具体调整方法

由两端洞内的水准点分别引测到实际贯通点附近的高程贯通点，求得同一点E的2个高程值H进口和H出口，取高程贯通点E点的2个高程平均值作为调整后的高程，并把各高程点按照长度成比例地进行平差分配，得到最后的调整高程。本隧道高程贯通误差较小，按照忽略调整施工。

6 结语

施工测量是一个非常辛苦而又认真细心的工作，要求我们测量人员时刻保持警惕，一发现坐标控制体系与高程控制体系中一个点有问题，就要立即进行全盘复核。在这种隧道对打贯通的标段，在隧道与隧道的贯通误差，隧道中心线与路线中心线的衔接误差方面，就是施工测量人员的控制重点。腊子口隧道顺利贯通，经过精确的测量，贯通误差为f，h，施测精度在规范允许的限差范围之内，达到了设计及规范的要求。本文属个人见解，加上水平有限，有不到之处，欢迎批评指正。

参考文献：

[1]宕昌至迭部设计文件等.

[2]新建铁路工程测量规范（TB10101-99）.

[3]公路隧道施工技术规范（JTGF60-2009）.

[4]公路隧道施工技术细则（JTG/TF60-2009）.