浅谈高速铁路长大隧道施工控制测量

技术与市场　辕拣襁缓　

第１８卷第３期２０１１年　

浅谈高速铁路长大隧道施工控制测量　

彭金涛　

（中铁隧道集团三处有限　司，广东深圳　５１８０００）　

摘要：长大隧道对测量的要求比较高，同时，隧道贯通一直是现今各个隧道工程施工单位关注的问题，能否顺利贯通及　

贯通的精度直接影响到整个工程的质量。文章以某高速铁路隧道为例，探讨了在特定条件下以常规测量方法进行测量控　

制网的布设及其测量精度问题。　

关键词：高速铁路；隧道施工；控制测量　

ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１　１．０３．０４１　

高速铁路的速度均在２５０　ｋＭ／ｓ｜＇，时以上，对线性、地形的要　求比较高，因此隧道在高铁线路中的比例非常高，且长大隧道　

较多。为加快施工进度，长大隧道常采用长隧短打的方法即增　加工作面，多开斜井、平导、竖井等，这样各工作面之间的贯通　

精度直接决定了隧道的质量，因此，隧道内外施工测量控制网　

的建立是非常必要的，测量控制网布设的好坏，精度的高低，直　接影响到贯通精度能否达到设计要求。这对于高速铁路施工，　

隧道顺利贯通起着至关重要的作用，下面就某隧道在特定条件　下以常规测量方法进行测量控制网的布设及其观测精度情况　

谈一点体会。　

１　工程概况　某高速铁路隧道全长７　５５０　ｉｎ，是该高速铁路全线最长的　隧道，起讫里程为ＤＫ２８３＋９６０～ＤＫ２９　１＋５　１０。隧道地质构造复　

杂，不良地质和特殊地质多，整个隧道周围地势起伏较大，基本　为山岭地带，为全线条件最艰苦的地区之一，加密点间通视条　

件一般。隧道纵向分别为８％ｏ的上下坡，隧道中间有一段长为　

１　０７０　ｉｎ的圆曲线，Ｒ＝Ｉ１　０００　ｉｎ，ａ左＝３。３８　５６．２７６７”的曲线　上，对隧道贯通测量及施工过程控制测量要求极高。　２高速铁路隧道控制测量技术　

２．１洞外控制测量　２．１．１洞外平面控制测量　目前，长于６　ｋＭ的长大隧道在设计洞外控制网时，考虑到　

隧道贯通误差及后续铺轨的精度要求，需要布设独立控制网，　

因此，将进出口控制点布置于单独的控制网中，并联测附近由　

铁三院提供的ＣＰＩ、ＣＰＩＩ点，且为提高精度以隧道的平均高程面　

作为投影面，减少边长投影改正对隧道贯通的影响，在隧道进　口布设了Ｃ２、Ｃ３两个加密点作为进口导线的起算点，出口布设　

ＸＫＭ１—１、ＸＫＭ２—１两个点作为出口导线的起算点。观测采用天　

宝ＧＰＳ５８００（平面标称精度为５　ｍｍ＋１　ｐｐｍ），按高铁四等ＧＰＳ控　

制网技术要求进行观测。观测完成后，ＧＰＳ的测量数据采用天　

宝基线处理软件进行处理，基线解算采用广播星历，使用商用　

ＧＰＳ数据处理软件进行基线解算。　２．１－２洞外高程控制测量　

首先，联测隧道进出口设计院所提供的二等水准点，在确　

认高程控制点无误的情况下布设加密点，尽量与独立控制网中　的平面控制点共点，在隧道进出口分别布设两个高程控制点　

ＢＭ１、ＢＭ２及ＢＭ３、ＢＭ４，进出口高程控制测量采用水准测量方　

法，用ＤＮＡ０３电子水准仪按二等水准测量技术要求施测，附合　

到洞口国家二等水准点上，闭合差满足±４、ｖ／　ｍｍ限差要求。　计算高程时，在往返测高差及每公里水准测量偶然中误差均满　足要求的前提下，采用严密平差的方式进行计算。　

２．２洞内控制测量　２．２．１洞内平面控制测量　在该高速铁路隧道洞内导线测量时，采用了ＴＣＲＡ１２０１进　

行全自动观测，从而减小了人为观测时所引起的误差。在进口　布设了Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３…一Ｘ１２作为进洞导线的控制点，出口布设了　

ＸＫＭ１—２、ＸＫＭ１—３…．ＸＫＭ１—１０作为出口导线的控制点，导线　边长度均为２００　ｎｌ左右，观测时采用四等导线技术要求分别对　

进出口导线以闭合导线的形式进行观测。　

导线的主要技术要求参考表１执行。　表１　四等导线测量主要技术要求　

测角中　测距相对　方位角闭合　导线全长相对　等级　误差（　）　中误差　差（”）　闭合差　

四等　２．５　１／８０　Ｏｏｏ　±５、／　１，４０　Ｏ０ｏ　

观测数据经过处理、待导线方位角闭合差及导线全长相对　

闭合差满足要求后，采用严密平差计算出各个导线控制点的坐　

标。　２．２．２洞内高程控制测量　在隧道内布设高程点时尽量与平面控制点共点。洞内高程　

控制测量用电子水准仪按二等水准的主要技术要求施测，附合　到各洞口的加密二等水准点上。　

二等水准观测主要技术指标应满足表２的要求。　

表２二等水准观青ｌＩ的主要技术要求　单位：１１１　

水准尺　视距　前后视　测段的前后　视线　数字水准　附合路线　仪重复测　或环线　类型　距差　视距累积差　高度　量次数　闭合差　≥３且　≤２．８且　因瓦　≤１．５　≤６．０　≥２次　士４、／，　≤５Ｏ　≥０．５５　３隧道贯通测量　在隧道未贯通前，我们根据在隧道进口和出口布置的导线　

控制点并假定一个隧道贯通面初步估算了隧道贯通误差，估算　

公式见下式：　

Ｍｑ＝＋Ｘ／ｍｙＢＺ＋ｍｒＬ２　

＝、／［（　）　∑Ｒ　（　）　］∑以　

式中　为隧道的贯通误差；，　为测角中误差所产生的在　

贯通面上的横向中误差；ｍ工为测边中误差所产生的在贯通面　上的横向中误差；　为导结测角　６８＝１，２，３……）的中误差，　

以”计；ｍ　为导线边的中误差；∑　为测角的各导线点至贯通　

面的垂直距离的平方和；Ｒｘ为导线点至贯通面的距离，单位ｍ；　

（下转第７９页）

　技术与市场　撮璐凌　

第ｌ８卷第３期２０１　１年　

４．２对不均匀地基的加固处理方法　不均匀地基的岩土横向和纵向上的物理学性质往往存在　着一定的差异，其反力集中的现象往往比均匀地基更加明显，　

如果在进行基础设计时没有采取有效措施对其进行处理，就容　

易给工程埋下安全隐患。所以，在对此类地基进行基础设计的　时候，除了要首先沿着纵横向设置钢筋外，还要采取以下几方　

面措施对其进行处理：　（１）工程中的不同建筑物要尽量采取不同型式的地基。　

（２）如果建筑物是建造在不均匀的地基土上，应该适当增　

加其基础刚度。　（３）层数较多的钢筋混凝土结构房屋的单独柱基应该沿着　

纵、横两个主轴的方向设置系梁，尤其是那些各柱基重力荷载　

代表值的差异非常显著的柱基或者埋深差异较大的基础。　（４）同一个建筑物的基础不应该设置在岩土性质截然不同　

的地基岩土层上。　（５）设置在不均匀地基岩土上的桩基础，其顶部和底部应　

该设置大于１　ｒ　箍筋加密区，如果采用的是预制桩则应采用　

高强度的预应力管桩。　

（６）桩基除了要设嚣桩帽和桩承　外，还要沿着纵横主轴的　

方向设置系梁，圯ｊ　是那些　：呔持力　差异非常大的桩基础。　（７恻ｒ波　住／ｆ　均匀地基上的底、内框架房屋和多层砌　

体房屋应设置相应的基础圈梁。　

５基础方案分析　

５．１　天然地基浅基础的可行性分析　根据１　怆ｆ‘特点以及６也Ｉ．现场的实际条件可知，＃３、＃４号　

楼的衙载较夫，　浅部地基土的承载能力却偏低，在软弱地基土　

层还存有一定数量的埋藏较深的溶洞，同时施工现场的地下水　

资源较为丰富，不适于采用换层法对地基进行处理。天然地基无　

法满足建筑物荷载的需求，因此不能采用天然地基浅基础型式。　５．２人工复合地基浅基础的可行性分析　＃３、＃４号楼的施工应采用ＣＦＧ桩法或深层搅拌桩对上部地　基的土层进行加固处理，使其能够满足建筑物基础部分对于地　基承载力的要求，以层④作为桩端的持力层，预计桩长约在　

１　１．７～１５．６　ｍ的范围内，实际搅拌深度应根据场地的实际条件进　行相应的调节，并配以地基浅基础——条形基础。对于搅拌桩　

承载力特征值的计算可以通过现场单、复合多桩地基荷载的试　

验来进行，在初步设计时可参照《建筑地基处理技术规范》中的　

有关要求进行处理。　６结语　（１）勘察和分析结果表明，施工现场的地势较为平坦，但是　

场地的稳定性在很大程度上受隐伏岩溶的影响，所以在采取相　应的措施进行处理后方可进行本工程的建筑施工。　

（２）＃３、＃４号楼应采用ＣＦＧ桩法或深层搅拌桩对上部地基的　

土层进行加固处理，使其能够满足建筑物基础部分对于地基承　

载力的要求，并配以地基浅基础——条形基础。　

（３）由于施工现场地下水埋藏较浅，因此在采用浅基础时，　基础部分均会设置在水位线一线，因此在开挖前要做好疏通和　排水工作，并尽量避免造成扰动。在施工结束后，要严格限制相　

应范围内的地下水抽取，避免因水位的急剧下降而增加地基砂　

土层的有效应力，防止地基不均匀沉降的发生。　（４）要进行相应的荷载试验，对复合地基的承载能力进行　测试，以便为设计和施工提供更多的数据依据。　

参考文献：　【１】　中国建筑工业出版社编．ＧＢ５００２１２００１　土工程勘察规范　

［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，２００９．　【２】谢定义，林本海，邵生俊．岩土工程学［Ｍ】．北京：高等教育出　

版社．２００８．　『３１陈国兴．岩土地震工程学『Ｍ１．北京：科学出版社，２００７．　

『４】李晶，尹洪峰．工程岩土学［Ｍ】．沈阳：东北大学出版社，　

２００６．　『５１郭超英．岩土工程勘察ｆＭ１．北京：地质出版社，２００７．　

（上接第７７页）　

ｐ＂＝２０６　２６５”；　为导线边长的相对中误差；Ｉ为导结边长，单位　』　ｋｍ；∑　为各导线边在贯通面上投影长度的平方和；　为导结　

边在贯通面上的投影长度。　估算得到的隧道贯通误差蚝＝４．７　ｃｍ。　隧道贯通后，我们采用附合导线联测进出口控制点，选取洞　内以前布置的部分控制点，其边长均在２５０ｍ左右，从Ｃ３、ｃ２进口　

的两个控制点观测到出口控制点ＸＫＭＩ一１、ＸＫＭ２—１，经：　杓苹贯　

通面附近两个点的坐标，并与未贯通前两控制点坐标进行对比。　

结论：此次隧道贯通的贯通误差小于４．７ｃｍ，符合规范要　求。将由估算得到的贯通误差和实际的隧道贯通误差进行对比　后我们发现：实际的贯通误差比估算的贯通误差大。因此，我们　

在做控制点和贯通测量时要注意以下几点：　（１）在进行洞内导线测量时，应该选择通视条件良好，洞内　

空气澄清以后没有明显灰尘的观测时间；　

（２）控制点要保持稳定性，埋设的控制点应尽量靠近隧道　的一旁且不能露出地表并用防护盖盖好，避免车辆经常走动而　

致使控制点发生位移变化。　４结束语　隧道施工测量是隧道施工的眼睛，指导着工程施工的方　向，施工测量的精度直接影响到工程的质量和隧道贯通误差的　

大小，隧道贯通误差预计的目的就是要选择合理的测量方案和　

测量方法，做到心中有数，既不应精度低而造成贯通误差超限，　

也不盲目追求高精度，而增加测量工作量。尤其对长大隧道工　

程，具有十分重要的意义。　参考文献：　【１】铁路工程卫星定位测量规范（ＴＢ１００５４－２０１０）；中华人民　

共和国铁道部出版社．　［２】　国家一、二等水准测量规范（ＧＢ厂Ｉ＇１２８９７—２００６）；中国标准　

出版社．　

［３】王暖堂，高速铁路隧道贯通测量方案优化与误差预计探讨　［Ｊ】．北京测绘，２００９，（３）．　

［４】谢先武，渝怀铁路歌乐山隧道洞外平面ＧＰＳ控制测量［Ｊ］．　铁路航测，２００１，（３）．　［５］华锡生，黄腾．精密工程测量技术及应用【Ｍ】．南京：河海大　

学出版社，２００２．　

【６】郝建国，张永阔．岩坑尖隧道开挖控制测量技术【Ｊ】．山西　

交通科技，２０ｏ３，（Ｓ１）．　

作者简介：　彭金涛，湖北荆门人，本科。重庆交通大学。主要从事施工。