摘要：對隧洞工程的開挖，洞內控制測量精度的高低直接影響隧洞的貫通精度，為保證隧洞在允許精度內貫通，要對洞內控制測量進行設計，在未貫通前對已施測的測量成果進行相應的精度估算，為保證相應的控制測量精度還要采取相應的測量方案。基于以上考慮，本文探析為保證隧洞貫通精度而進行的洞內控制測量設計、精度估算及提高貫通精度的測量方法。在此基礎上，通過對隧道的誤差分析，提出了在隧道控制測量過程中利用質量控制提高導線控制網精度的的方法，以提高隧道的貫通精度。
　　關鍵詞：隧洞；控制測量；質量控制；精度估算
　　
　　
　　1引言
　　為保證隧道的正確貫通，首先建立地表平面和高程控制網，隨著施工的進展，將地面上的坐標、方向和高程傳遞到地下，在地下進行平面與高程的控制測量，從而進行施工放樣，指導開挖，襯砌，而進行這些測量工作的目的，就是為開挖，襯砌指定出方向，位置，保證中線及高程能正確貫通，保證建筑物不侵入限界，因此建立隧道的地表控制網是必要的和必需的，在測距儀和全站儀日益普及的情況下導線控制已成為地表控制網的主要形式。
　　對隧洞工程的開挖，在各種規范中的要求很多，精度也要求比較高，特別是對有些管道及特種工程的隧洞。對施工單位而言，洞內控制測量精度的高低就直接影響到貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內貫通，我們首先要對洞內控制測量進行設計，在未貫通前對已施測的測量成果要進行相應的精度估算，為保證相應的控制測量精度還要采取相應的測量方案，本文就這以上幾方面進行相應的探析。
　　2洞內控制測量設計[1],[2],[3]
　　2.1平面控制測量設計
　　洞內平面控制測量在未貫通前都是支導線。當接到隧洞工程開挖任務時，首先要根據洞室相向或單向開挖長度及設計貫通精度要求，對洞內導線進行設計，估算預期的誤差、確定導線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經濟的選擇測量設備及測量方案。
　　根據隧洞設計開挖圖，按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開挖施工時洞內的測量環境（如通視條件及出渣等對測量的影響）、以及測量精度的提高，合理的選出導線點位置，并展于圖上。
　　支導線的終點是支導線精度的最弱點，橫向貫通中誤差是由導線測角誤差及導線邊長誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度，以下主要分析橫向貫通中誤差。
　　根據誤差傳播定律，導線測角及測邊是相互獨立的兩個量，可得導線測角中誤差所引起的橫向貫通中誤差myβ為：
　　（1）
　　式中：mβ—導線測角中誤差；
　　∑RC—觀測角度的導線點到貫通面的垂直距離平方的總和。
　　導線測邊誤差所引起的橫向貫通中誤差為mys：
　　（2）
　　式中：mss—導線邊長相對中誤差；
　　∑Dy—各導線邊在貫通面上的投影長度平方的總和。
　　導線測量誤差在貫通面上所引起的橫向貫通中誤差my為：
　　（3）
　　上式即為隧洞工程橫向貫通中誤差常用的估算公式。
　　在繪制好的略圖上量取各個導線點到貫通面的距離Rx和各導線邊在貫通面上的投影長度Dx，再根據工程項目所投入的儀器設備精度確定測角中誤差mβ和測量邊長的精度ms/s，代入(3)式中計算，當my小于隧洞橫向貫通中誤差允許值時則可進行，否則應選擇合符精度要求的儀器設備或調整線路及測量方案等重新計算，直至滿足貫通精度要求。(3)式也可根據本單位的儀器設備及技術水平，假設其中的一個mβ或ms/s值來求另外一個參數。
　　根據選定的mβ和ms/s值來確定導線測量的等級，并嚴格按確定的等級技術要求進行施測，來指導隧洞的開面位置開挖。
　　2.2高程控制測量設計
　　隧洞洞內高程的控制測量精度直接影響豎向貫通中誤差，通常根據水準測量或三角高程測量誤差引起的豎向貫通中誤差來確定高程控制測量的等級。
　　（4）
　　式中：mh—豎向貫通中誤差；
　　L—洞內高程測量路線的全長；
　　m△—按測段往返測的高差不符值計算的每公里高差中數的偶然中誤差；
　　由(4)式得：
　　（5）
　　式中L可根據圖上擬定的路線量取或取3～5倍洞軸線的長度。
　　確定水準路線方案后，在表1中查取大于或等于根據（5）式計算出m△的數值，選取相應的高程控制測量等級。
　　表1水準測量的精度

                                
　　確定高程測量的等級后，選取方便施測、經濟合理，又能保證高程傳遞精度的測量方法，如水準測量、三角高程測量，嚴格按相應的技術要求進行施測。
　　以上探析的洞內控制測量設計計算方法適應于相向開挖長度為8km以內的隧洞開挖，也可作為相向開挖長度超過8km洞內平面控制測量的專門技術設計，但為保證設計貫通精度要求，洞內導線還應進行提高精度的特別技術設計，如采用陀螺經緯儀加測方位角，檢測測角中的粗差及控制測角誤差的累積；選取合理的導線路線方案；改善測量環境等等測量設備及方法。
　　對于在8km以內的隧洞勘測設計院提供了專用首級控制網時，則施工單位不用單獨進行洞內控制測量的設計，采用低于首級控制網一等級的技術要求進行施測即可。
　　3洞內控制測量精度的估算[4]
　　3.1平面控制測量精度的估算
　　考慮到洞內導線按設計等級施測后，因洞內通視條件的限制及施工等多方面的影響，而造成未能按設計路線進行施測，針對這種情況，則要根據已施測的成果對該導線進行精度估算。
　　對直伸型隧洞，則采用直伸支導線終點的點位誤差作為洞內橫向貫通中誤差：
　　（6）
　　式中：n—導線邊數；
　　mβ—測角中誤差；
　　mss—測邊相對中誤差；
　　L—導線全長；
　　對非直伸型隧洞用非直伸支導線終點的點位誤差作為橫向貫通中誤差：
　　（7）
　　式中：n—導線邊數據；
　　mβ—測角中誤差；
　　mss—測邊相對中誤差；
　　L—導線全長；
　　∑Dy2—導線重心到各導線點距離的平方和（導線重心為導線各點坐標X、Y值的平均值）；
　　對還未施測的導線點位仍以設計擬定的點位計算出各相應數值，只要MBz,MBf值不大于洞內設計橫向貫通中誤差就可。
　　3.2高程控制測量精度估算
　　根據（4）式計算高程傳遞終點的精度，該式中m△為：
　　（8）
　　式中：△—測段往返測高差不符值；
　　R—測段的長度；
　　n—測段數；
　　該種高程控制測量精度的估算方法適用于水準測量及三角高程測量。
　　4導線網施測的質量控制[5]
　　4.1全站儀測量誤差
　　由于測量儀器存在著不可避免的系統誤差，而且受觀測條件的限制和人為因素的影響，因此在觀測過程中，要注意消除或減少各種誤差對觀測精度的影響。在導線網測量中，往返測中誤差，環閉合差，坐標閉合差等檢核條件都能起到質量控制的作用。從而保證導線網的精度能滿足隧道貫通的要求。
　　(1)全站儀的測距誤差
　　全站儀的測距誤差包括測相誤差，儀器加常數誤差，儀器對中誤差，棱鏡對中誤差，周相誤差，真實光速值的測定誤差，頻率誤差，大氣折射率誤差。
　　(2)全站儀的測角誤差
　　全站儀的測角誤差包括視準軸誤差，橫軸誤差和豎軸誤差，水平度盤偏心差，豎直度盤偏心差，豎盤指標差，光學對中器誤差，照準誤差.標偏心誤差
　　4.2提高全站儀測距精度的措施
　　(1)在施測之前應仔細檢查儀器各軸的正確性。
　　(2)由于全站儀易受磁，電等干擾，因此在測邊時應注意避免對講機等外界因素對測邊的影響。
　　(3)導線邊不宜過短，邊長以不短于300m為宜，主機和棱鏡應采用光學對中器，不宜使用對中桿。
　　(4)距離應正倒鏡觀測，這不僅便于檢核，預防錯誤，而且有利于提高導線網精度。
　　(5)導線應盡量沿著隧道中線布設，以減少測邊誤差對隧道貫通誤差的影響。
　　4.3提高全站儀測角精度的措施
　　(1)在施測之前應仔細檢查全站儀軸系誤差和光對中器，以及全站儀的補償系統。
　　(2)測角時取盤左盤右能夠消除視準軸誤差，橫軸誤差和豎盤指標差。
　　(3)前后視邊長不宜相差過大。長短邊比例應控制在3:1之內，避免因調焦增大測角誤差。
　　(4)測角時，應選擇有利邊方向作為零力一向。
　　(5)還可以奇數測回測左角，偶數測回測右角，然后把右角換算為左角，從而達到減少系統誤差對測角的影響。
　　(6)應控制觀測時間，以減少由于溫度，大氣折光等因素帶來的照準誤差
　　(7)盡量減少導線點個數
　　5提高洞內控制測量精度的幾點建議
　　（1）嚴格按設計的控制測量等級相關技術要求進行施測，施測中盡量采用三聯腳架法，但要注意各基座與棱鏡及儀器有無隙動、氣泡有無偏離、對中偏離是否較大等等，如有上述情況則要對儀器進行檢修校正，找出問題所在。
　　（2）隧洞每開挖到一定長度時要及時增設基本導線點，指導開挖的臨時點要控制在2~3個以內，且要進行經常性的檢測其正確性，確保洞室開挖的正確。
　　（3）隧洞每開挖到一定階段或一定長段時要及時對導線進行檢測、復測及精度估算，對因其它原因而改變設計路線方案時要對精度進行估算。
　　（4）導線要盡可能布設成似等邊直伸型導線，在測量環境允許范圍內盡可能的選長邊。
　　（5）要嚴格進行邊長的投影計算，正確計算各點平面坐標。
　　（6）三角高程測量時，要嚴格按操作程序進行，如垂直角的觀測要同測距在同一次照準時完成，對于三角高程等級在三等或高于三等時則要采取一些提高精度的措施進行施測，如隔點設站法、提高對中精度等等。
　　（7）對貫通面較多的隧洞，要考慮到隧洞全部貫通后的軸線情況，對洞內有砼襯砌時，還要對相向挖的兩條導線進行附合，并進行貫通誤差分配或平差處理，保證洞內砼襯砌形體的正確。
　　6結束語
　　對洞外，洞內導線測量全過程實行了質量控制，可以保證實際測定的橫向貫通誤差達到預計隧道橫向貫通限差的要求。由此可見，對測量全過程實行質量控制，不僅能起到預于提高隧道貫通精度也是必要的和必需的。
　　參考文獻
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　　[5]陳江南,王云璋,徐建華,等.黃土高原水土保持對水資源和泥沙影響評價方法研究[M].鄭州:黃河水利出版社,2004.