小半径螺旋式隧道测量技术

贾世斌，吴迪，刘丹（中建八局第三建设有限公司，重庆 400020）

小半径螺旋式隧道测量技术

贾世斌，吴迪，刘丹
（中建八局第三建设有限公司，重庆 400020）

为了保证隧道运行的安全和稳定，做好隧道测量非常重要。随着科技的发展，人们逐渐将导线加密技术配合莱卡全站仪进行应用，采用卡西欧计算机编程来对小半径螺旋隧道复杂曲线进行处理，从而保证隧道测量工作能够更加科学和高效，并为后期测量放样提供坚实基础。

小半径螺旋式隧道；导线加密；编程处理

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.043

1　引言

随着我国经济的不断发展和城市化进程的加速，各大城市公共交通压力逐渐增大，为有效地利用有限的土地资源，缓解城市交通压力，小半径螺旋式隧道得到大力发展。小半径螺旋式隧道施工过程中隧道测量是保证隧道质量安全的先决条件，如何在施工过程中确保隧道的线路准确变得尤为重要。

2　工程概况及地理位置

渝中区大化路道路工程位于重庆市渝中区，是连接大坪与化龙桥的一条城市次干道，由明挖路基、超小净距+分离式+连拱组合型式隧道、高切坡组成。道路为双向4车道，标准路幅宽为最窄16m,最宽20.5m，道路最大纵坡7.39%。其中隧道左线长417.8m，右线长474.5m。隧道左线半径为100m，右线半径为110m。

3　隧道测量过程中的重难点

隧道整体呈螺旋状下穿人防中心山体，其半径小、纵坡大，是空间螺旋隧道，而且隧道从两端向中间开挖，对施工测量精度要求非常高。

4　隧道测量技术

4.1控制测量及加密导线布设

4.1.1控制测量

控制点交接后，选择合适的测量方法和测量仪器精确测量各控制点的平面坐标以及高程，按照要求布设一系列控制点组成测量控制网。控制测量应由高等级到底等级加密进行，直到最低等级的图根控制测量，见表1。

表1　大化路施工控制网控制测量成果（重庆市独立坐标系56黄埔高程系）

经由已移交控制点，完成控制点复测工作，测量控制点附和导线，复核结果如下。

4.1.2加密导线布设

小半径螺旋隧道因特殊的地理条件，半径小、落差大，大化路隧道进出口高程相差16.913m,对施工测量造成很大的影响。此外，移交控制点位距离长，高差大，隧道进出口前后不通视，视距小不能满足工程施工要求。综合研究分析后运用支导线法分别在隧道进出口布置支导线，以一条强边做基准导线边，运用IV1788、IV1790对隧道进出口分别做支导线[1]。

4.2应用程序编辑

完成导线测量后，运用徕卡隧道后处理软件根据图纸对整个线路进行编辑。

4.2.1平曲线设计编辑

平曲线要素数据主要有里程、坐标。里程为曲线主点里程，坐标对应主点里程X坐标、Y坐标。线型以该里程起点的线型为准，包括直线、圆曲线、缓和曲线、终点。半径按照圆曲线或缓和曲线的半径值。平曲线设计编辑见图1。

图1　平曲线设计

4.2.2竖曲线设计编辑

竖曲线设计是用来确定道路纵断面的高程，一般情况是按照设计高程控制。竖曲线要素数据主要有里程、高程、半径、切线。里程为竖曲线变坡点处里程，高程当前里程处高程值，半径为竖曲线半径值，凸曲线为“+”，凹曲线为“-”，切线为该竖曲线的切线长[2]。

4.2.3横断面设计编辑

横断面设计是用来描述隧道断面轮廓线的形状。横断面曲线要素的输入要建立一个坐标系，坐标系以线路在断面里程处设计标高为原点，以线路中线前进方向右侧法线为X轴，以原点天顶方向为Y轴。

横断面要素输入如下：

起点：曲线要素线段/弧段起点在坐标系中的坐标值。

终点：曲线要素线段/弧段终点在坐标系中的坐标值。

线型：线型为曲线要素类型，根据断面形状取对应现行。

半径：弧段半径值。

圆心角：弧段对应的圆心角度值，如12毅25忆36义的输入方法为12.2 536(ddd.mmss)，在横断面数据文件中角度以弧度形式显示。横断面设计编辑显示见图2。

图2　横断面编辑

4.3应用工具程序编辑

施工过程中，运用徕卡全站仪对隧道进行施工放线工作，控制中线、边线、拱顶放线过程中，对全站仪测量的数据进行复核，应用卡西欧fx-5800p计算机对整个线路进行编辑，编辑根据设计图纸，设计图纸已经给出了缓和曲线、圆曲线与直线3种线元的完整数据，如起终点桩号、坐标、走向方位角、曲线长、缓和曲线参数及圆曲半径，根据已有的数据编辑计算器应用程序，按照线圆法编辑，程序编辑完成后可计算任意坐标在施工线路之中的边距偏移位置及里程桩号，现场全站仪程序可以直接测出桩号里程、边距，两者之间可以相互复核。

4.4计算线路法线互差值

根据图纸及地形原因，大化路隧道分8种衬砌断面，分别为小净距V级围岩洞口加强段复核式衬砌（Vaj-d型衬砌）、小净距V级围岩洞口复合式衬砌（V jb-d型衬砌）、小净距Ⅳ级围岩洞身浅埋段复合式衬砌（Ⅳayj-d型衬砌）、分离隧道下穿建筑预留加强复合式衬砌(Va-dj型衬砌)等8种断面形式。以下简单介绍右线隧道Vaj-d型衬砌每延米左右两侧进尺情况。

Vaj-d型衬砌适应于右线隧道里程k0+328.5～k0+352段，计算施工现场放线每延米左右两侧进尺情况，右线隧道半径110m，按每延米进尺1m来算，弧长公式：

式中，L为弧长，n为弧长所对应的圆心角；π为圆周率;R为圆半径。

左右两侧半径各为：

左110-1.42=108.58m

右110+10.53=120.53m

代入弧长公式：n=0毅31忆16.09义，左侧进尺：L左=0.987m,右侧进尺：L右=1.096m。

进入隧道初支施工过程中应严格按照法线径向施工，初支支护每延米进尺左侧进0.987m,右侧进1.096m,方能解决左右两侧进尺不平衡，因不平衡引起的错台、由弧线隧道而做成直线隧道。

5　结论

结合现场地形及设计图纸情况，精心加密复测导线控制网，结合非完整缓和曲线特性和理论进行解析计算。再利用LEICA TCR802全站仪后处理软件系统对小半径螺旋隧道进行解析并采用CASIO fx-5800P计算器进行编程设计，为后期工程施工放样提供了充分的准备。运用徕卡后处理软件使施工放线简单、高效快捷，运用卡西欧计算器对后处理软件的复核，结合设计图纸对本施工方法在渝中区大化路隧道工程的成功，对类似小半径隧道测量提供经验。

【1】杨志藻，李建中.特大型互通式立交桥施工测量[J].工程勘察，2013（3）:135.

【2】魏二虎，黄劲松.GPS测量操作与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2004.

The Measurement Technology of Small Radius Spiral Tunnel

JIA Shi-bin，WUDi，LIU Dan
(ZhongjianEightinningsin theThirdConstructionCo.Ltd.，Chongqing 400020,China）

In order to guarantee the security and stability of the tunnel operation,do a good job tunnel measurement is particularly important.W ith the development of science and technology,people gradually w ire encryption technology cooperate with leica total station inapplication,casio computerprogramm ing isused to todealwithsmallradiusof thespiraltunnelcomplex curve,thusensuring tunnelmeasurementcanbemorescientificandefficient,andprovidesolid foundation forlatermeasuring lofting.

smallradiusspiraltunnel；wireencryption；program

U452.1

B

1007-9467（2016）11-0144-02

贾世斌（1985～），男，重庆人，工程师，从事路桥隧道测量与研究。

2016-08-17