耿信财
中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北武汉 430200
摘要：近年来我国的高速铁路飞速发展，对于加快区域经济的发展发挥了重要的作用。高速铁路设计对于平曲线和竖曲线都有严格的要求，长大隧道是高速铁路线路穿越山岭地区的重要组成部分，长大隧道的贯通误差直接影响工程的质量。因此加强长大隧道工程的施工控制测量工作，以确保长大隧道的贯通精度能够满足规范要求，为保证高速铁路的行车安全奠定良好的基础。
关键词：高速铁路；长大隧道；施工控制测量
高速铁路设计时速在250km/h以上，因此在山岭地区施工时需要进行大量隧道工程的施工，而有些施工地区受地形地貌条件限制，需要开展长大隧道的施工，增加了施工的难度，对于控制测量技术也提出了更高的要求。很多施工单位为了保证长大隧道工程的施工进度和质量，采取了多开竖井、平导或者斜井等长隧短打的方式来增加作业面，而这些作业面能否保证其贯通精度将直接关系到长大隧道工程的施工质量。因此施工单位应在隧道内外加强施工控制测量，以准确判断施工控制网的布设准确性，以提高贯通精度，从而保证长大隧道各个作业面能够顺利贯通，提高长大隧道工程的施工质量，为保证高速铁路的运行安全创造良好的条件。本文将结合汉十高铁武当山隧道群来分析施工控制测量的主要方法。
1概述汉十高铁武当山隧道群工程
汉十高铁武当山隧道群包括肖家沟隧道、水磨河中桥、胡家隧道、剑河中桥、铁家沟隧道，全长约9.0km。后期剑河中桥开辟一条施工通道，从而将9.0km隧道分为了3.9km和5.1km两个隧道，同时增加两个作业面，从肖家沟出口和胡家进口两个方向施工。铁家沟隧道平导施工(3600m)，平导进入后设置三条横通道，其中2#横通道横通道距离铁家沟隧道出口1.2km、4#横通道铁家沟出口距离2.4km、6#横通道铁家沟出口距离3.6km处，共增加6个工作面进行施工作业。肖家沟隧道出口过水磨河中桥和铁家沟隧道进口过剑河中桥时需分别架设便桥后再进入胡家隧道进、出口施工。
2平面贯通误差估算及贯通限差：
2.1 GPS控制测量误差引起的隧道横向贯通中误差可按下列方法估算：
控制测量前，按下式估算测量设计的验前横向贯通中误差。
`
2.2控制测量后，下式估算控制测量的验后横向贯通中误差，验后贯通误差应满足下表
2.3洞外、洞内高程控制测量误差产生的高程贯通中误差按下式计算：
2.4隧道贯通误差限差
隧道贯通误差规定
3、长大隧道控制点布设要求
3.1 长大隧道洞外点为布置情况应满足以下条件：
（1）每个洞口平面控制点布设不应少于3个，水准点不少于2个。
（2）用于向洞内传递方向的洞外联系边不宜短于500m。
（3）洞内平面控制点应便于向内引测导线。
（4）GPS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°。
（5）洞口附近的水准点宜与隧道洞口等高，两水准点间高差以水准测量1-2站即可联测为宜。
（6）GPS控制网应由洞口子网和子网之间的联系主网组成。洞口子网一般应布设成大地四边形，进洞联系边应为直接观测边，进洞联系测量宜在不同时段观测。
（7）布网时选定的施工独立坐标系坐标原点和X轴方向点应直接纳入GPS控制网。
3.2长大隧道洞内导线的布设应满足下列规定
（1）导线边长应根据测量设计确定。
（2）导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠、便于设站的地方，点间视线应旁离洞内设施0.2m以上。
（3）洞内导线应布设程多边形闭合环，每个环由4-6条边构成。长隧道宜布设成交叉双导线形式，以增加网的内部检核条件、提高网的可靠性。
4对长大隧道工程进行施工控制测量的主要方法
4.1对长大隧道洞内外联系进行控制测量的施工方法
为了确保铁家沟隧道控制网测量精度，在CPII点复测精度满足要求的基础上进行隧道洞外控制点加密；洞外控制点布设三个，便于日后检核控制点的稳定性，分别为TJG01、TJG02、TJG03，进洞的置镜点TJG02布设在隧道轴线上，后视方向点的布设距离在500m以上，确保测角精度；测量等级按高速铁路测量技术规范，GPS测量二等的要求进行测控。
长大隧道洞内外联系的施工控制测量是连接控制网以及洞网内导线的关键。特别是测角和边长的测量误差更是会直接影响长大隧道工程贯通的横向精度。但是在测量过程中，空气密度、洞内外温差以及空气流通等因素都会影响测角目标成像的稳定性，从而增加了测量的难度，造成贯通误差增加。因此，为了提高测量的准确性，应对测量方法加以优化。
（1）应选择环境因素相对稳定的时段洞内联系测量[2]。洞外的联系测量可以选择阴天或晚上进行，可以减小遮光的影响。
（2）在测量边长时，可以选择对向观测的控制测量方法，并对测量结果取平均值。在测量过程中应加强对气压以及温度的观测，以便对测量值进行修正，通过根据贯通面上的投影高程来修正边长的测量值。
（3）应尽量选择测量精度比较高的施工控制测量设备，并严格按照测量操作规范来进行操作。变换右角读盘位置时，其基准应选择左角的起始方向。通过对施工控制测量方法的优化可以使测回数明显增加，从而提高测量的精度。
4.2对长大隧道洞内进行控制测量的施工方法
随着测站数量的增加，长大隧道在贯通横向方向上出现误差的几率会相应的增加。因此在保证测距以及测角精度的前提下，测量人员应根据洞内的通视条件的实际情况，采用延长导线边长的方式来尽量减少测站的数量，从而控制方位角测量中的误差递增问题[3]。此外，隧道洞内的烟尘。所以在施工控制测量时应定期将影响观测的其他施工项目暂停，以保证测量条件能够满足测量精度的需要。在洞内的控制测量中，导线的起始点则应选择在洞口，测设应沿双导线向内进行。闭合导线环形成后，每当导线延伸到1或2个控制点位时，该节点都会有两条导线在此交会，此时可以取坐标平差值来进行判断。
汉十铁家沟隧道的施工方案的特殊性，根据施工技术方案的要求，铁家沟隧道贯通面也与其他施工的隧道略有不同，铁家沟隧道在施工过程中有4个贯通面，这将大大增加了隧道测量难度，隧道在1#贯通面上最终由平导2#横通道与正洞出口引入的导线形成闭合导线；隧道在2#贯通面上最终由平导4#横通道与正洞出口引入的导线形成闭合导线；隧道在3#贯通面上最终由平导6#横通道与正洞出口引入的导线形成闭合导线；隧道在4#贯通面上最终由平导6#横通道与正洞入口引入的导线形成附合导线。
正洞和平导导线均布设为双导线，导线测设前应做好以下几方面工作：
（1）、导线测量前应对隧道进行除尘，停止对测量工作有影响的机械设备，保证成像清晰。
（2）、测量开始前应对仪器设备进行检查、校核。
（3）、测量开始前仪器应在隧道里静置半小时。
（4）、每一测站都应进行温度、气压和湿度进行测量，并进行改正。
因隧道最终的贯通在4#贯通面上，洞内导线一端进入较长，为了确保贯通误差满足精度要求，洞内导线全部设计为导线网。平导与正洞之间的距离约50m，不足导线边长的1/3,为了保证平导与正洞之间短边联系测量满足精度要求，通过横通道的联系测量采用三联脚架法和增加导线的测回数，并对此处短边测量的三角形的角度闭合差进行内符合精度平差计算，在1#贯通面贯通后对铁家沟出口至2#贯面之间的导线点进行复测，并和平导引入经过2#横通道的测设的成果进行对比分析，以便发现误差成因，然后对测设方案进行调整和改进。
4.3对长大隧道贯通进行控制测量的施工方法
4.3.1、隧道实际贯通误差测量方法：
（1）、洞内采用中线法测量的隧道，应从两相向开挖方向向贯通面引申中线确定各自的贯通点，两实际贯通点间的横向距离和纵向距离即为横向和纵向贯通误差。
（2）、洞内采用导线测量的隧道，应在贯通面中线附近设一临时点，由两端导线分别测量该点坐标，其坐标较差分别投影至线路中线及其垂直方向上，即为纵向和横向贯通误差。
（3）、由两端高程点分别测量贯通面处临时点的高程，其高程差即为高程贯通误差。
在长大隧道的施工测量中，当两个工作面实现贯通后，测量人员要随即测量其贯通误差，以保证贯通实际误差能够达到贯通限差标准。在实际施测的过程中，测量人员采用利用电子水准仪以及全站仪等相关测量仪器来测定贯通误差，通过电子水准仪可以根据确定的测量等级标准进行高程测量，而利用全站仪就可以对站点坐标进行准确的测量。
4.3.2、隧道平面贯通误差调整应符合下列规定：
（1）、贯通误差≤50mm时，在保证建筑限界要求的条件下，可不调整线路中线，按设计线位铺轨。
（2）、贯通误差>50mm时，应采用洞内CPIII控制网实测隧道中线，采用线位拟合方法进行调整，调整后的线路应满足轨道平顺性标准和隧道建筑限界的要求。
4.3.3、高程贯通误差应按下列方法调整：
（1）、由两端测得的贯通点高程，应取两贯通高程的平均值作为调整后的贯通点高程。
（2）、高程贯通误差调整可按贯通误差的一半，分别在两端末衬砌地段，以未衬砌段的线路长度按比例调整其范围内各水准点高程。
（3）、未衬砌段高程放样应依据调整后的水准点高程进行。
（4）、调整后的线路应满足线路设计和验收规范要求。
汉十高铁铁家沟隧道，其贯通误差初步估算为48mm左右。在工程竣工后应采用导线联测的方式对洞口控制点进行测量，并根据实际坐标值来进行计算。经过计算，该长大隧道工程的实际贯通误差在4.5cm以内，达到了设计标准。一般来说，贯通误差的实际数值通常会大于估算值，所以在进行贯通测量以及测设控制点时应选择视线良好且空气环境比较好的隧洞布设测量点，以减少测量误差的产生[4]。此外应尽量选择邻近隧道的位置设置控制点，并进行遮盖防护，防止其由于暴露在外而被过往车辆碾压后产生形变或位移。
5总结
施工控制测量对于高速铁路长大隧道工程的施工具有十分重要的意义和作用，通过施工控制测量有效的控制了施工的贯通精度，保证了施工的质量，为高速铁路运行的安全畅通奠定了坚实的基础。因此施工单位应合理选择测量方法，科学的确定测量实施方案，提高施工控制测量的精度和效率，从而减少长大隧道工程施工中贯通误差的产生，使长大隧道能够按照设计要求顺利实现贯通。同时施工单位在进行施工控制测量时也要平衡好测量精度与测量成本间的关系。只有全面提高高速铁路长大隧道施工控制测量的精度和效率，才能为高速铁路的建设和发展奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]史恒飞.浅谈高速铁路长大隧道施工控制测量[J].科技资讯，2017，15(36):37-38.
[2]贾亚宣.高速铁路长大隧道施工控制测量措施的探讨[J].广东建材，2015，31(2):35-37.
[3]彭金涛.浅谈高速铁路长大隧道施工控制测量[J].技术与市场，2011，18(3):77+79.
[4]杜传鹏. 长大隧道控制测量技术[J]. 西南公路， 2016(04):63-65.