《超特长隧道高程测量的贯通误差控制》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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超特长隧道高程测量的贯通误差控制

范文

杨云

摘要：本文首先对超特长隧道洞外高程控制测量的主要方法存在的问题进行了分析，找出贯通测量的误差情况，最后提供了控制超特长隧道测量的贯通误差的方案和对策，希望对未来超特长隧道高程控制测量的贯通误差控制提供参考。

Abstract： This paper firstly analyzes the problems existing in the main method of ultra-extra long tunnel external elevation control measurement， finds the error of the penetration measurement， and finally provides the scheme and countermeasures for controlling the penetration error of the ultra-extra long tunnel measurement. It is hoped that this paper can provide reference for the penetration error control of the ultra-long tunnel elevation control measurement.

关键词：超特长隧道;隧道高程控制测量;贯通误差

Key words： super-extra long tunnel;tunnel elevation control measurement;penetration error

中圖分类号：U452.1+3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）09-0075-03

1 ?超特长隧道洞外高程控制测量的主要方法及存在问题

二等水准测量和二等三角高程测量在我国超特长隧道测量发挥着重要的作用，是测量的两种主要方法。这两种方法在进行隧道贯通前的高程控制测量时，其测量的路线长度一定会存在绕行现象。隧道的长短、山体的大小和交通运输等超过一定的程度后都会对高程控制测量的路线造成影响，不仅会使得绕行情况严重，而且洞外水准路线的长度就会变长。我国在超长隧道高程控制测量上已经积累了一定的经验，根据以往的统计数据显示，在隧道贯通之前，超特长隧道高程控制测量的路线绕行长度要远远长于隧道本身的长度，且其一般会是隧道本身长度的3倍以上，一般情况为3～5倍，有的甚至达到了十多倍，比如其岭隧道和金宝顶隧道，在隧道贯通之前，两者的二等水准路线绕行长度分别是隧道本身长度的13.5倍和13.7倍。

系统误差和偶然误差是超特长隧道测量的两大问题，当超特长隧道贯通前高程控制测量路线绕行越长，其测量累积的出现误差的可能性就会越大。超特长隧道贯通后，隧道贯通后隧道进、出口两端水准点间的高差与隧道贯通前绕行所测量高差不一致一定会再次进行隧道高程贯通测量、隧道洞内二等水准测量出现。针对上述的问题，本文对于超特长隧道贯通后的误差情况做出了相应的研究，提供了调整和控制误差的解决方案和对策，希望对未来超特长隧道的贯通误差控制提供参考和建议。

2 ?贯通测量概述及超特长隧道高程贯通后误差情况

2.1 贯通测量概述

为了能够满足设计的要求，使得测量工作顺利开展并达到贯通测量的目的，我们需要保障两个或者多个相向或是同向掘进的工作面需要准确的、成功的掘进同一并向。多头掘进同一井巷的贯通方式具有一定的优势，比如说像缩短工期、改善通风和劳动条件等，从而促使掘进的速度和矿井采矿都保持平衡。

贯通巷道两端的平面坐标和高程是进行贯通测量时需要知道的两个基本数据，然后在一定的误差范围内将计算出巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度与设计的原始数据进行对比，此外还要求出巷道两端点处的指向角，根据以上的各种数据，我们可以对巷道的中线和腰线进行确定，在此基础上指导设计中不同的巷道向着一样的方向进行开掘，从而保证在贯通相遇点完美的衔接。

2.2 超特长隧道高程贯通后误差情况

据各种具体情况而言，贯通误差预计参数主要包含了四种，为地面控制网误差预计参数、陀螺定向误差预计参数、立井导入高程误差预计参数、井下控制网误差预计参数。由长度误差、角度误差、高程误差参数等的导致地面已知控制点的坐标、方位角误差的我们称为是地面控制网误差。测角误差参数、量边误差参数及高程测量误差参数都是井下控制网误差参数，这三种误差参数还可以继续进行细分，其中测角误差可以细分为测量水平角误差和测量垂直角误差;钢尺量边误差和光电测距仪量边误差都是量边误差;水准测量误差和三角高程测量误差为高程测量误差的两种。

隧道的贯通和隧道洞内控制的测量需要在超特长隧道贯通后及时进行测量。在隧道贯通之后，二等水准测量的高差与隧道贯通前绕行所测的洞口高程控制点间的高差之间的差值我们这里定义为Δh，并且根据差值情况的不同，我们一共分为了三类：

这里的L值得是隧道贯通后水准路线长度，单位是km。一旦|Δh|数值较大，意味着误差也会很大，鉴于此，本研究对于第三种情况将不予研究。

3 ?超特长隧道贯通后高程贯通误差调整方案及其对策

3.1 超特长隧道洞外高程控制网建立及施工期间注意事项

在超特长隧道洞外高程控制网测量和施工过程中，为了控制贯通误差，我们应该注意如下一些问题：

①为了减少测量的误差和避免不必要的测量，我们一般会在超特长隧道高程控制测量前进行相应的准备工作，以便在详细踏勘的时候寻找出最短的、最可行的测量路线。

②为了保证方便的、及时的进行高程控制网在隧道施工前或隧道施工期间的稳定性，需要在超特长隧道进、出口端布设3个及以上的高程控制点。多余的控制点还可以在其他控制点破坏后进行补设。

③《高速铁路工程测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》及其它一些相关规范是高程控制测量的依据和标准，还可以就在保障不影响外业测量效率的基础上，加强对外业测量限差的要求，保证了外业高差测量数据的正确性和可信度。

④关于L的取值一般不会选取水准路线的绕行长度，而是选择隧道本身的长度，L的单位取km，在进行外业测量时侯，我们将±4mm设置为进出洞口测段间二等水准测量往返测高差的不符值限差。

⑤我们在将隧道本身的长度作为计算超长隧道进口和出口端绕行测段平均距离的计算基准，以便准确提升超特长隧道的控制点。

⑥《高速铁路工程测量规范》应用于超特长隧道施工的过程中，规范中对于复测的要求提供了具体的指导，还要定期或是不定期的复测超特长隧道高程控制网，复测高差不符值限差为±6mm（L单位为km），其中L是超特长隧道的隧道长度。

3.2 超特长隧道贯通后高程贯通误差调整方案及对策

超长隧道贯通后，隧道洞内二等水准测量两洞口控制点间的高差与隧道贯通前绕行所测的高差不一致。想要更好的测量超长隧道，并顺利的进行施工，我們需要找出最佳的实际高程贯通误差调整方法，为了能够更加深入的进行研究，我们从差值Δh出发，进行了不同的分析。

①当|Δh|≤4：由于相邻二等水准点之间的测段复测高差与原测高差之差限差为±6和已知点间的高差闭合差限差为±8，所以，在这种情况下，我们可以考虑不对超长隧道进口、出口段进行调整;此外，洞内二等水准加密时，可用隧道进出口两端的既有二等水准点作为已知点进行约束平差，计算出洞内加密二等水准点的高程，在超长隧道洞内的高程控制网中，直接消除不符值Δh。

②当4<|Δh|≤10：如果隧道洞内二等水准测量的两端洞口水准点间高差和与隧道贯通前绕行所测的对应高差差值符合4<|Δh|≤10时，为了能够实现洞内高程控制网往外联测至隧道大、小里程的其它既有水准点上，我们需要能够保证隧道进、出口端水准点的相对稳定性，在轨道两边还要满足没有进行无砟轨道铺设施工的要求，以便实现附和水准路线长度的加长。如果附和水准路线高差闭合为|Δh′|≤4时，这时是延长后的结果，我们还可以把延长后的附和水准路线使用到超特长隧道洞内二等水准加密，还可以再次更新相关水准点的高程值，此外，我们还可以将此次水准平差计算的高程应用到其它构筑物无砟轨道的铺设及轨道精调等。

为了可以避免造成超特长隧道洞内构筑物和其他地段构筑物的高程的不同，我们需要有效地进行对超特长隧道洞内二等水准加密及其它既有相关水准点的高程值的更新，为了保证更新值的有效性和准确性，我们要尽可能得采用延长附和水准路线的方法，如果超长隧道洞内构筑物和其他地段的高程不能保持一致就会造成超特长隧道洞内的道路铺设和道路调整的准确性，甚至影响到道路的顺接，衍生了断高和局部工程报废等不好的各种情况。

本研究可以根据既有的隧道高程贯通后的高差与隧道进出口端既有水准点间的既有高差得出，假设超特长隧道高程贯通出现误差，其导致误差的原因是隧道贯通前绕行的测量误差，这种误差出现时一般采用的方案是铁路超特长隧道高程贯通误差调整方案，如果无法对高程值进行调整时，我们还可以采用强制平差，将Δh的不符合值直接去掉，例如：

如果我们取隧道长度是8km，因为要满足4<|Δh|≤10，我们可以得到11.314mm<|Δh|≤28.284mm，水准点的布置遵循2km的间隔，故而如果隧道长度8km的话需要设置三个水准点，平差后的每段分配的高差不符值需要除以四，结果为2.828mm<|Δh|/4≤7.071mm。复测的两水准点间高差需要满足的限差是6mm=8.485mm，附和线路水准点间的高差闭合差限差为8mm=11.314mm，均大于7.071mm，这样的处理结果可以使得后续的测量继续进行。已知水准测量测段的高差闭合差限差与是正比例得关系，洞内加密二等水准点会随着隧道的加长而变多，而且后续测量工作能否可以顺利进行，测量限差要求能否满足，取决于加密后相邻水准点需分配和消化的高差差值，取值越小越好。

3.3 实例论证

国家高速公路网G4216成都至丽江高速公路华坪至丽江高速公路是云南省干线公路“9210”主骨架网中的第九条放射线中“昆明—华坪—丽江—香格里拉—德钦放射线”的组成路段，也是丽江南连大理通东盟、北接迪庆进藏区、东经华坪入川渝、西过保山至南亚的重要大动脉。项目位于云南省西北部，起于四川省在建丽攀高速公路华坪至滇川界至攀枝花高速公路K18+000处，经丽江市华坪县、永胜县、古城区、玉龙县，接丽江市玉龙县大理至丽江高速公路，主线全长约151.003km。

本项目为华坪至丽江高速公路第9合同段，起点桩号为K18+280，终点桩号K24+237，路线总长5.957km。本项目范围内有营盘山超特长隧道1座（含通风斜井1座），马家湾中桥1座，路基左线248m，右线220m。

营盘山隧道是华坪至丽江高速公路重大控制性工程之一，属超特长隧道。营盘山隧道左线起讫桩号为ZK18+588～ZK29+860，长11272m;右线起讫桩号为K18+580～K29+890，长11310m;隧道双洞总长为22582m。本合同段承建营盘山隧道左线起讫桩号为ZK18+588～ZK24+237，长5649m;右线起讫桩号为K18+580～K24+237，长5657m;隧道双洞总长为11306m。隧道最大埋深约为877m，隧道进口端左右线测设间距为25.7m，洞身左右线测设间距为30m，出口端左右线测设间距为27.2m。隧道穿越了断层、岩爆、岩溶、大变形等不良地质，其地形、地质、环境条件特殊，建设技术问题十分复杂。营盘山隧道有排风斜井和送风斜井各1座，总长2603m;15座人行横通道，总长453.2m;8座车型横通道，总长277.41m;2座变电所横通道，总长60m;16处紧急停车带。

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