姜洪山

（中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

龍尖山隧道位于浙江省麗水市內(nèi)的金華至溫州鐵路擴(kuò)能改造工程JWSG-III 標(biāo)段，左線起點(diǎn)里程為DK87+368，終點(diǎn)里程為DK91+813，全長(zhǎng)約4445m。

該隧道為雙線隧道，隧道設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值250km/h，線間距4.6m。隧道軌道結(jié)構(gòu)類型為CPTSI型雙塊式無(wú)砟軌道，軌道結(jié)構(gòu)高度為515mm。

隧址區(qū)內(nèi)主要為侏羅系上統(tǒng)磨山石山群西山頭組含角礫熔結(jié)凝灰?guī)r，表層覆蓋第四系殘破積層粉質(zhì)黏土、碎石土。隧址區(qū)陡坡峭，以山脊線為地表分水嶺，雨水依據(jù)地形，沿山間沖溝陡峭水力坡度集中排泄至低地溪谷，排至東側(cè)甌江。地下水類型有第四系地層孔隙潛水、巖層裂隙水、構(gòu)造裂隙水等，均主要接收大氣降水補(bǔ)給。隧道地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，東臨好溪，氣候溫暖濕潤(rùn)，四季分明，氣候宜人，年平均氣溫為18℃。由于出口受到地方改路及地質(zhì)原因等各種因素影響，不能從出口掘進(jìn)，只能從進(jìn)口單頭掘進(jìn)。

2 控制測(cè)量設(shè)計(jì)

洞外平面控制測(cè)量采用GPS 按B 級(jí)網(wǎng)精度施測(cè)，洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量等級(jí)按照隧道二等導(dǎo)線，洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)邊、角按獨(dú)立測(cè)量2 組計(jì)算。

隧道二等導(dǎo)線測(cè)量的技術(shù)要求：測(cè)角中誤差1.3″，測(cè)距相對(duì)中誤差1/250000，方位角閉合差（n 為測(cè)站數(shù)），導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差1/100000；測(cè)回?cái)?shù)9（1″全站儀），半測(cè)回歸零差6″，一測(cè)回內(nèi)2C 互差9″，同一方向值各測(cè)回互差6″。

洞外、洞內(nèi)高程采用二等水準(zhǔn)測(cè)量。

2.1 洞外控制網(wǎng)布設(shè)

設(shè)計(jì)院提供的平面控制點(diǎn)CPI，其點(diǎn)位距離線路較遠(yuǎn)，不能滿足隧道正確貫通的要求，需重新布置同精度等級(jí)的洞外加密控制網(wǎng)。根據(jù)《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB 10601—2009）要求及該隧道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，洞外平面控制網(wǎng)采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量，按B 級(jí)網(wǎng)精度施測(cè)，該項(xiàng)工作已經(jīng)完成[1]。

2.2 洞內(nèi)控制網(wǎng)布設(shè)及貫通誤差計(jì)算

根據(jù)平面控制測(cè)量對(duì)橫向貫通誤差做出估算。依據(jù)《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB 10601—2009）要求，洞內(nèi)平面控制網(wǎng)采用三等導(dǎo)線施測(cè)，為提高貫通精度，中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司配備高精度自動(dòng)搜索徠卡TCRA1201＋全站儀進(jìn)行觀測(cè)。所使用的全站儀在有效檢定期內(nèi)，根據(jù)測(cè)量?jī)x器及洞內(nèi)施測(cè)條件，按隧道二等導(dǎo)線布設(shè)附合導(dǎo)線控制網(wǎng)。按照兩洞口以二等支導(dǎo)線一次測(cè)量的方式向洞內(nèi)引測(cè)平面控制網(wǎng)來(lái)估算洞內(nèi)控制測(cè)量對(duì)橫向貫通誤差的影響[2]。預(yù)計(jì)洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)及各點(diǎn)距貫通面、隧道中線的距離如圖1 所示（僅繪制支導(dǎo)線，實(shí)際為附合導(dǎo)線環(huán)）。匯總各導(dǎo)線點(diǎn)距離貫通面的距離，如表1 所示，進(jìn)、出口洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)距離貫通面距離dx、dy 值。

由洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量引起的隧道橫向貫通誤差主要有測(cè)角誤差和測(cè)距誤差兩部分，其中測(cè)角誤差引起的橫向貫通誤差myβ按式（1）計(jì)算：

式（1）中：mβ——導(dǎo)線測(cè)角中誤差，該隧道導(dǎo)線按二等精度布設(shè)，獨(dú)立一組測(cè)角中誤差mβ為1s；

ρ——206265s；

測(cè)距誤差引起的橫向貫通中誤差按式（2）計(jì)算：

根據(jù)表1、圖1 中數(shù)據(jù)，得：

由洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)角、測(cè)距誤差引起的橫向貫通誤差值為：

2.3 洞內(nèi)二等水準(zhǔn)測(cè)量

高程的觀測(cè)使用Trimble DINI03 電子水準(zhǔn)儀。按二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求執(zhí)行，逐點(diǎn)觀測(cè)相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差。測(cè)量時(shí)，視距按照≥3.0m 且≤50m，前后視距差≤1.5m，前后視距累積差必須≤6.0m，視線高度下絲讀數(shù)≥0.55m，上絲讀數(shù)＜2.80m，往返測(cè)或閉合差使用3m 長(zhǎng)的條碼銦瓦尺，轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)采用5kg 的尺墊[3]。

水準(zhǔn)線路采用往返觀測(cè)，沿同一路線進(jìn)行。每一測(cè)段均采用偶數(shù)站結(jié)束，由往測(cè)轉(zhuǎn)為返測(cè)時(shí)，互換前尺再進(jìn)行觀測(cè)。奇數(shù)站時(shí)采用后—前—前—后，偶數(shù)站時(shí)采用前—后—后—前的觀測(cè)順序。觀測(cè)數(shù)據(jù)采用儀器內(nèi)置儲(chǔ)存器記錄，并轉(zhuǎn)換成電子手簿。

水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)結(jié)束后，每條水準(zhǔn)路線應(yīng)計(jì)算水準(zhǔn)路線閉合差，按測(cè)段計(jì)算往返測(cè)高差不符值和每千米水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差MΔ，要求MΔ≤1mm，每公里水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差M?按下式計(jì)算：

式（3）中：Δ——測(cè)段往返測(cè)（或左右路線）高差不符值，mm；

R——測(cè)段長(zhǎng)度，km；

n——測(cè)段數(shù)。

3 導(dǎo)線布網(wǎng)

隧道內(nèi)導(dǎo)線以洞口所投GPS 點(diǎn)為起始點(diǎn)向洞內(nèi)測(cè)設(shè)，形成閉合導(dǎo)線環(huán)（見圖2）。導(dǎo)線每延伸1～2 個(gè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)坐標(biāo)采用平差值，起算到GPS 點(diǎn)進(jìn)行平差。 導(dǎo)線要求導(dǎo)線邊長(zhǎng)應(yīng)盡量的長(zhǎng)（ 不小于300m），要根據(jù)實(shí)地的照準(zhǔn)精度選定合適的距離。

圖2 導(dǎo)線環(huán)布網(wǎng)形式

每個(gè)導(dǎo)線環(huán)的邊數(shù)設(shè)計(jì)為4～6 條，導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)布設(shè)應(yīng)不小于300m。

洞門口第一對(duì)點(diǎn)的布設(shè)是關(guān)鍵，要便于向洞內(nèi)引測(cè)，又要便于從GPS 控制點(diǎn)向洞口進(jìn)行觀測(cè)，要便于保護(hù)。導(dǎo)線點(diǎn)采用不銹鋼的十字控制點(diǎn)。

4 保證測(cè)量精度的技術(shù)要求

從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。

第一，洞門口第一對(duì)點(diǎn)架設(shè)全站儀觀測(cè)是最難觀測(cè)的，也是關(guān)鍵的2 站。要考慮洞內(nèi)洞外的溫差、洞內(nèi)洞外的光線不一致。盡量選擇在夜間或者陰天進(jìn)行。

第二，觀測(cè)前要進(jìn)行通風(fēng)，將灰塵、煙霧排出，確保觀測(cè)棱鏡清晰。

第三，前視后視架設(shè)棱鏡處要架設(shè)大燈進(jìn)行照明。

第四，機(jī)械車輛不通行，保障觀測(cè)條件良好。

第五，洞內(nèi)測(cè)量前，先將全站儀開箱放置20min 左右，讓全站儀與隧道內(nèi)的溫度基本一樣。

第六，完成規(guī)定測(cè)回?cái)?shù)一半后，全站儀和前后視的棱鏡均旋轉(zhuǎn)180o重新對(duì)中整平，觀測(cè)剩余測(cè)回?cái)?shù)。

第七，前視棱鏡、后視棱鏡的架設(shè)固定測(cè)量人員。全站儀的操作固定2 名有操作熟練的測(cè)量人員進(jìn)行觀測(cè)。

第八，觀測(cè)采用換手觀測(cè)。

第九，每掘進(jìn)300m 左右，增加一對(duì)觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，都要從洞外GPS 控制點(diǎn)向洞內(nèi)進(jìn)行全網(wǎng)觀測(cè)，進(jìn)行全網(wǎng)平差，并與上次觀測(cè)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定點(diǎn)位有無(wú)位移，確保點(diǎn)位準(zhǔn)確。

5 進(jìn)口導(dǎo)線觀測(cè)

由于隧道無(wú)法兩頭掘進(jìn)，后期對(duì)導(dǎo)線布網(wǎng)方案進(jìn)行優(yōu)化。首先，盡量拉長(zhǎng)導(dǎo)線變成。有300m 左右，逐漸拉長(zhǎng)到500m 左右。如圖3 所示，為龍尖山隧道進(jìn)口導(dǎo)線觀測(cè)網(wǎng)示意圖。導(dǎo)線網(wǎng)的平差采用武漢大學(xué)COSAWIN98 控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件[4]。

圖3 龍尖山隧道進(jìn)口導(dǎo)線觀測(cè)網(wǎng)示意圖

6 進(jìn)出口貫通測(cè)量

貫通后與貫通前坐標(biāo)比較，見表2。

表2 貫通后與貫通前坐標(biāo)比較表

7 結(jié)語(yǔ)

比較可以看出，首次觀測(cè)LJS22 坐標(biāo)與貫通后LJS22 坐標(biāo)，△X=-7mm，△Y=14mm。貫通誤差精度遠(yuǎn)高于《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB 10601—2009）的標(biāo)準(zhǔn)。通過龍尖山隧道導(dǎo)線的設(shè)計(jì)、導(dǎo)線布網(wǎng)、導(dǎo)線的觀測(cè)要求與實(shí)際相結(jié)合，通過龍尖山隧道實(shí)際控制測(cè)量，全面地說(shuō)明了導(dǎo)線布設(shè)方法的優(yōu)點(diǎn)。為無(wú)砟軌道施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為今后長(zhǎng)大隧道導(dǎo)線測(cè)量提供了很高的參考價(jià)值。