浅析隧道水准控制理论及应用

范一超

摘 要：文章通过对隧道施工的控制测量主要方法的分析，对隧道施工水准控制要求进行了论述，为隧道水准控制科学实施提供了科学的参考依据。

关键词：隧道；控制测量；高程传递；测量监测基准点

现代经济的快速发展促进了我国公路运输事业的发展，同时也对其建设施工行业起到巨大的推动作用。作为公路工程中的重要组成部分，隧道工程施工质量的控制与一直以来都是施工企业管理工作的重点，对隧道工程竣工使用安全有着重要的影响。为了撑控施工安全系数，并且能为施工提供准确及时的隧道变化情况信息，从而提升施工参数和施工技术工艺的利用率，以确保隧道工程的工程质量，隧道开挖过程中必须进行水准控制监测。隧道施工工程运行和施工期间的监测对于质量控制具有重要意义，为了确保工程质量还要不断强化临时监测，以确保工程质量控制工作可持续。

1 监控量测断面及测点布置原则

1.1 沉降测点和内测点的设置。浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设，并且要和隧道内测点应布置同一断面里程。地表沉降测点横向间距一般为2～5m，测量时要在隧道中线附近测点应适当加密，而且中线两侧量测范围不应小于H0+B。

1.2 拱顶下沉测点和净空变化测点的设置。这两点的设置要坚持布置在同一断面上，并且要尽量对称布置，且布置时应避开钢架和脱空回填处。净空变化量测测线数必须要按每个开挖台阶布设1条，全断面开挖可布设1条的原则进行布设。

1.3 监控量测布点的密度要与实质情况结合。对于地质条件差、开挖断面大和施工工序复杂的隧道，监控量测布点应适当加密，增设量测断面；对于那些有选测项目量测断面，应在相应段落优先设置。

1.4 异常情况或不良地质应增大监控量测频率。隧道施工后要及时进行地质素描及数码成像，对那些无法确定的因素要进行必要的物理力学试验。并且要对开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述要坚持每施工循环记录一次。

2 隧道施工的控制测量主要方法

2.1 施工用控制点的核定。施工前要组织测量人员对交接的导线网点和水准基点进行反复的复核测量，必须要确保复核导线点的坐标和水准基点高程的准确性，得出测量结果后，还要经过平差后与所交的控制点结果进行对比，以核定完全无误后，方可作为施工用控制点。

2.2 导线点的增设。地面控制导线网要尽量利用业主提供的控制点，并且在适当的部位加设少量导线点，加设的原则要按照线路走向布设，采用附和导线多测回测量的方式，提高测量精度，增加复核条件，增加各开挖洞口的控制桩个数和观测检查方向，以及将施工测量的精度结果与业主的测量成果进行比较。

2.3 导线点位的固定与布设。洞口导线点位要使用钢筋埋于洞口附近，并且要用混凝土固定桩位坚固稳定的地面上，而且要保持点与点之间通视良好。在点位布置完毕后，还要利用设计院交接的导线网GPS点作基准点，使用全站仪引测附合导线上各点的精确坐标值，使用精密水准仪从高等级的2个BM点测定导线上各点的准确高程。

2.4 导线的标准要求。在施工过程中要利用业主及监理批准的测量成果书，以离盾构井最近的导线点为基点，引测1～3个导线点至每个端头井附近，布设成三角形且形成闭合导线网。除近井点要设置固定标志外，其它地面趋近导线点均要设置临时标志。

2.5 高程控制点的布设。这需要利用平面控制点的埋石作为高程控制点，如特殊需要时要进行加密，并且加密的水准点精度一般不低于高程控制点的精度，其布置形式也要为附合水准线路。

2.6 地下导线的布设。地下施工导线和施工控制导线布设一般采用分级布设的方法布设，为了保证点位的稳定和避免观测时不受施工环境的影响，施工导线点布设在管片侧面的仪器台上时，为确保仪器的稳定性，仪器采用强制归心，测量人员可在走道板上观测并与仪器台完全分离。

3 隧道施工水准控制要求

3.1 变形监测的精度。隧道施工期要求拱顶下沉的监测精度为1mm，收敛监测精度为2mm。为了保证监测精度，整个作业期间要确保不能更换观测人员和主要观测的仪器，而且要保证每次观测次序和行进路线相同。用于监测的测量仪器设备要在满足精度要求的前提下，保证绝对的先进和经济实用，且快速高效。

3.2 高程传递测量包括地面水准测量和地下水准测量。利用业主及监理批准的水准网，以离端头井最近的水准点为基点，将水准点引测至端头井附近，测量等级达到国家二级。隧道进出洞口设置2个以上水准点，按闭合路线测量并进行严密平差。精密水准点选在离施工场地变形区外稳固的地方，墙上水准点选在永久性建筑物上。水准点点位应便于寻找.保存和引测。精密水准点间距平均300m。

3.3 拱顶下沉监测点和收敛监测的基准点的建立。鉴于隧道自身条件的限制，隧道开挖施工过程要逐步向前推进的，导线也是逐步向前延伸的。在隧道贯通前，因为导线无法闭合或附和因而导线控制网采用复测支导线的形式布设，一定要按规范要求进行作业。由于隧道开挖过程中所做导线点容易受到破坏，要坚持利用复测支导线每周进行一次重测和延伸。水准基点和工作基点的分布也应按照监测点的分布的需要，选在观测断面附近，同时要求基准点应定期与洞外的水准点联测。

3.4 洞内监测基准点和工作基点的设定要点。洞内监测基准点和工作基点设定时一定要设定在岩体稳定、方便测量、受交通影响小的区域。设定点也要注意避开爆破影响区域。洞内观测基准点和工作基点设定时要采用特制托架。在设定占由于拱顶较高，测量时不便放置棱镜的，监测点的设定要事先用锚钉打入岩体，然后用仪器的免棱镜条件下测距，为方便水准仪作业，有利于悬挂钢尺，要事先在锚钉端部设计吊钩，要注意的是两种标志可分别布设。工程中为了反映纵向和横向不同部位的位移变化情况，可沿隧道横向布设多个监测断面，并且在各个断面起拱线和边墙底面以上2m和10m处两个部位各埋设一组测点。为确保质量，各个测量点的安装埋设必须按设计要求精心施工，现场测量点应严格保护措施，一旦发生损坏或失效现象，应及时恢复。

3.5 拱底下沉的监测。对于拱顶下沉的监测操作，一般可采用精密水准，按二等水准的精度要求进行操作作业。鉴于隧道内拱顶的形式不便于水准作业，在监测中可以用特制的长挂杆把钢尺倒挂在拱顶的侧点上。每次监测时，可以使用水准仪读取钢尺的读数和后视水准尺的读数，然后可根据水准测量原理求出测点的相对高程和绝对高程。

3.6 地表下沉量测点埋设。为了便于量测浅埋段预测地表坡面的稳定和根据地表建筑物，控制最大地表下沉量。地表的沉降测点一般保持横向间距为2m～5m。而且每个断面要设7～11个点，且要确保监测范围应在隧道开挖影响范围以内。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于Ho+B（Ho为隧道埋深，B为隧道开挖宽度），地表有控制性建（构）筑物时，量测范围应适当加宽。

参考文献

[1] 铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）.

[2] 徐世强，屈战辉.隧道监控量测相关标准[J].筑路机械与施工机械化，2011（01）.