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关键词：暗挖隧道；控制测量；误差；曲线；施工测量；弦线支距法
中图分类号：U45文献标识码： A
Tunnel control survey and construction of curve measurement technology
Li Yang，Zhang Wei，Qian Xin，Wu Kun， Sun Dongdong
Abstract: In view of the Beijing metro line 14 covered business district features and technology requirements of station - Caihu Ying station intervaltunnel, discusses the laying of main error sources of straight wireand the measures of reducing errors, and through the actualexamples, discusses the construction method of measuring curve,verify the chord offset method in engineering the utility, combined with the requirements of rail transportation related measurement technology, effectively ensuring accurate through the tunnel.
Keywords: Tunnel; control measurement; error; curve; construction survey;chord offset method
1工程概况
北京轨道交通14号线土建施工第06合同段丽泽商务区站—菜户营站区间为暗挖工程，线路呈东西走向，设计里程K14+098.9～K14+807.8，线路长708.9 m。本区间设计交点4个，右线为JD34和JD35，左线为JD32和JD33。隧道结构分初衬和二衬，尽管二衬可适当的校正偏差，但按照轨道交通相关测量技术要求，水平方向最大误差不超过±50mm。因此，对测量平面控制要求十分严格。
2导线误差分析
隧道内控制测量采用直伸形支导线的形式，支导线最弱点在终点，其误差主要来源于两个方面，一是起始边方位角；二是测角和测边。
2.1起始边方位角对支导线的影响
起始边方位角的误差对支导线会产生较大影响，其影响大小与导线布设长度和形状有关，起始方位角误差对终点横向误差影响计算公式如下[1]：
（1）
式中 ——起始边方位角；
—— 一弧度所对应的角度值；
——横坐标之和 ；
2.2 测角和测边对支导线误差的影响
边、角误差是控制测量主要误差来源，对于东西走向的隧道来说，支导线横向误差主要由测角产生，纵向误差主要由测边产生。目前工地上所用的仪器普遍采用光电测距，其精度完全满足控制要求，因此只对横向(X轴)进行分析，计算公式如下[2]：
（2）
式中——测角中误差；
——量边偶尔误差系数；
——量边系统误差系数；
、——分别为起始点到支导线各点的坐标差；
、——分别为支导线各边长及其方位角的观测值；
对于本工程来说，导线方位角接近90°，且值较小，因此：
所以（3）
由式（3）可以看出，测角误差是影响横向精度的主要因素。该工程区间长度约709米，取 =709m，2倍中误差作为施工控制值（50mm），支导线往返2次。将数据代入公式（1）、（3）可得：起始边方位角与测角中误差之和最大不能超过14.5〞。
3 保证精度的措施
通过以上分析，根据工程实际情况制定相关措施如下：
确保仪器检定合格，采用1〞全站仪进行观测，测距精度不低于（±2mm+2×D）mm；
地上控制网测角中误差≤±2.5〞，角度观测不少于4测回；
洞内支导线通过联系测量定期和地上控制网进行联测，保障点位稳定、可靠；
支导线尽可能直伸形布设，使导线方位角接近90°，从而减小测边带来的横向误差；
结合隧道施工环境，支导线起始边尽量控制在80～100m，而施工导线边在30～60m；
严格按照规范要求开展测量工作，误差超限的一律重测，保证成果质量。
4洞内曲线施工测量
曲线施工时，利用激光指向仪已无法直接指出中线，需采用新方法来控制。对本工程来说，曲线段采用弦线支距法即可达到控制曲线的目的。弦线支距法是指在平曲线的测设中以圆曲线的弦为X轴，弦的垂线为Y轴，以每段的起点为原点，计算曲线上各点的坐标，在实地测设曲线的一种方法。
4.1 弦线支距法的应用
以丽菜区间右线JD35为例(图1)，因开挖方向从大里程至小里程，线路右偏，所以指向仪以第1弦线HZ点至QZ点延长线为基线，在隧道适合的位置安装指向仪，确保激光束在基线上。随着施工进展，过完QZ点后可将指向仪挪到第2弦线，QZ至ZH段的逐桩偏移量在保证该曲线是对称曲线和设计断面不变的前提下，可将偏移数据倒置过来进行控制，避免内业的重复计算。为了更好的控制线路走向，根据隧道横断设计半径，南北指向仪的位置选定在距中弦线2.5米处，并是高程控制线（图2）。
图1 JD35弦线支距法平面 图2 控制线与隧道平面关系
4.2内业计算
4.2.1图形计算
已知A、B、C 3点坐标，计算C点到线段AB的垂直距离，设垂足为D点（图3），计算公式为：
图3 图形计算
4.2.2偏移量的计算
地铁工程测量精度要求高，内业具有量大、复杂和重复性。对此，结合实例，利用EXCEL函数公式来处理内业，即节省时间，又保证工作质量。
工作表1“右线JD35”是隧道中心线坐标计算过程，其偏移后坐标的计算，首先根据平曲线要素计算出线路中心线坐标，然后利用线路中心线的坐标，按照圆曲线设计偏移量进行推算（见表1），其计算原理及公式不做赘述。
表1
工作表2“右JD35第1段弦线偏移量”中，从设计提供的横断图不难算出，两侧激光距隧道边墙0.419米，在此重点介绍C4、D4、E4的偏移量计算公式（见表2），其余计算公式相同。
C4=ROUND($C$3-D4,4)（计算北侧偏移量，小数点后保留4位）；
D4=(右线JD35!F4-反算！$B$4)*SIN(反算！$D$5)-(右线JD35!G4-反算！$B$5)*COS(反算！$D$5)（计算中线偏移量）；
E4 =ROUND($E$3+D4,4)（计算南侧偏移量，小数点后保留4位） ；
表2
工作表3“反算”中，利用D5的计算结果参加工作表2中 D列的计算，D5反映的是方位角的弧度值，其它均为辅助计算。在此重点介绍C5、D2、D4、D5、D3和E3的公式编辑 (见表3)。
C5=ATAN(((B4-B2)/(B5-B3))) （计算）；
D2=SQRT((B4-B2)^2+(B5-B3)^2)（计算A、B两点距离）；
D4 =IF(((B4-B2)/(B5-B3))>0,IF((B4-B2)>0,"第一象限","第三象限"),IF((B4-B2)>0,"第四象限","第二象限")) （判断在大地坐标中所处象限）；
D5 =IF(D4="第一象限",RADIANS(90)-C5,IF(D4="第二象限",RADIANS(90)-C5,IF(D4="第三象限",RADIANS(270)-C5,RADIANS(270)-C5))) （根据D4，判断和计算弧度值）；
D3=ROUND(DEGREES($D$5),8) （将D5弧度值转换成角度十进制，小数点后保留8位）；
E3=INT(D3)+INT((D3-INT(D3))*60)/100+((D3-INT(D3))*0.6-INT((D3-INT(D3))*60)/100)*0.6 （将D3十进制值转换成六十进制）；
表3
5结语
根据北京轨道交通14号线06标丽菜区间的贯通结果来看，暗挖隧道控制测量及曲线施工测量采取上述措施和方法，完全符合设计要求。说明在采用科学合理的措施及方法的基础上，利用现代化办公软件处理内业，大大提高了工作效率，保证了施工质量，产生了显著的经济效益。
参考文献：
[1]季斌德，邵自修。工程测量[M].北京：测绘出版社，1998.
[关键字]隧道 监控 量测技术 研究
[中图分类号] U45 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-192-2
1 监控量测的内容
1.1隧道监控量测的编制依据
中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》（JTJD70-2004）；中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）；中华人民共和国行业标准《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）；中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；中华人民共和国行业标准《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—89）；中华人民共和国国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086—2001）；中华人民共和国国家标准《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；中华人民共和国国家标准《工程测量规范》（GB50026-2007）。
1.2监控量测项目
（1）观察地质及支护状态，包括掌握隧道实际围岩状态、分析隧道掌子面的稳定状态、预测前方隧道围岩情况、评价初期支护的稳定性。（2）量测周边收敛与拱顶下沉情况，包括为隧道支护结构稳定性分析提供依据、为二次衬砌浇筑选择最佳时机；为隧道施工工艺、支护衬砌参数优化提供参考。（3）量测地表下沉情况，包括判断隧道开挖对洞口边仰坡、浅埋地面是否产生显著影响，分析该影响的范围、程度及其与隧道施工的时空关系。
2 隧道监控量测的方法及成果分析
2.1地质及支护状态观察
2.1.1量测方法。掌子面地质观察采用目测配合数码相机进行观测，及时绘制掌子面地质素描，记录围岩的岩性、产状、节理等详细特征，断层、破碎带等不良地质特征，同时记录地下水的水量、分布、压力、类型等特征，填写掌子面地质观察记录；初期支护状态采用目测观察为主，对初期支护喷砼、钢支撑、锚杆出现的外鼓、裂缝、剥落、扭曲等异常现象，用数码相机、塞尺、卷尺等进行跟踪观测并做好原始记录。
2.1.2成果分析与信息反馈
（1）通过掌子面地质观察，分析围岩稳定状态，评估出现局部掉块、塌方、涌水等灾害的可能性，出现异常情况，第一时间通报施工单位，及时指导施工，并将异常情况、相关建议汇报业主和监理等相关部门；（2）对初期支护出现的异常情况，分析出现异常情况的原因，根据具体原因、问题的严重性向业主、监理和承包商汇报，并提出处理建议；（3）针对初期支护异常情况，开展跟踪监测，绘制空间分布图和时间发展曲线，预测发展趋势，及时预警。
2.2隧道周边收敛监测
2.2.1量测方法。采用数显收敛计进行洞内收敛量测；对于大变形、塌方等危险区域，必要时采用隧道位移实时监测系统进行实时监测。
2.2.2成果分析与反馈。（1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常情况，重新测量排除操作失误后立即报告相关部门。（2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率的计算，绘制位移—时间曲线和位移发展速率—时间曲线，并应用函数拟合和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测。（3）根据分析结果，判断隧道变形管理等级，出现非正常情况，立即向相关部门报告。（4）当隧洞周边水平收敛速度以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降，隧洞周边水平收敛速度小于0.2mm/d，拱顶垂直位移速度小于0.1mm/d，隧洞位移相对值已达到总相对位移量的90%以上时，向有关部门报送二次衬砌施工报告。
2.3拱顶下沉监测
2.3.1量测方法。在进行拱顶下沉量量测时，对隧道拱顶的实际位移值进行量测，是相对于不动点的绝对位移，其必须与设计拱顶标高进行比较。
2.3.2成果分析和信息反馈。（1）每次观测后现场计算位移发展增量，出现异常情况，重新测量排除操作失误后立即报告相关部门；（2）每次测回数据交数据处理员输入计算机，进行位移增量、位移发展速率的计算，绘制位移～时间曲线和位移发展速率～时间曲线，并应用函数拟合和灰色预测等方法进行位移发展短、长期预测。
2.4地表下沉监测
2.4.1量测方法。在隧道浅埋地段和施工过程中可能产生地表塌陷之处埋设沉降观测点，并在预计下沉断面以外4倍洞径处设水准基点，作为各测点高程测量的基准，从而计算出各测点的下沉量在选定的监测区域内，设测量方便牢固可靠的测点，在深30cm的土坑内打入50cm长的20钢筋，外露45cm并用混凝土填实，按顺序编号并做好标识便于寻找进行测量时，用精密水准仪监测测点的绝对下沉量。
2.4.2成果分析与反馈。（1）基准点不要选择隧道经过的山体上，要保证基准点的稳固。（2）基准的高度要选择好，可以使用水准仪一镜可以测量全部的沉降观测点，不要频繁的转站。（3）测量顺序应先读后视读数，然后依次观测各沉降点，每个点读一次数，再读后视读数（必要时应动一下水平仪的位置），如此往复3次，成果取平均值。应该将高程数据引测到基准点上，可以对隧道埋深情况进行了解。
3 隧道监控量测数据处理及分析
3.1隧道量测数据的分析方法
回归分析是目前量测数据数学处理的主要方法，是对一系列具有内在规律的量测数据进行处理，通过处理与计算找到两个变量之间的函数式关系，从而获得能较准确反映实际情况的U-t曲线图，然后可以预测围岩的最终位移值和各阶段的位移速率[3～4]。
3.2量测数据处理工程实例
3.2.1量测基本情况
3.2.2监控量测数据与分析
（1）周边收敛数据及分析
隧道周边收敛的数据采集采用数显收敛计进行洞内收敛量测，由于本文篇幅有限，仅以K26+140断面量测的数据为例进行分析，见表2。
（2）拱顶下沉数据及分析
对于拱顶下沉量测采用精密水准仪、水准尺、钢卷尺进行测量，精度为0.1mm；对于大变形、塌方等危险区域，必要时采用隧道位移实时监测系统进行实时监测。根据表3数据可知，K26+140断面的平均下沉速率均小于0.30mm/d，且该测试项目位移速率明显收敛，根据规范要求，可得出该各断面拱顶已处于稳定状态。通过图1分析可知，随着时间的增大，断面拱顶下沉值逐渐趋于稳定，实测K26+140断面拱顶累计下沉量终值为9mm。
3.3结论
（1）通过本阶段对洞内收敛及拱顶下沉监测结果分析，收敛值及沉降值比较稳定，未出现数值突然增大的现象。（2）本阶段对观音山隧道掌子面地质情况、初期支护、地表边坡进行了观察，未出现开裂及塌方情况。
关键词：地铁隧道；导线直传法；平面测量；联系测量
中图分类号：U45文献标识码： A
引言
目前，联系测量的方法较多，平面方面有联系三角形法、陀螺定向法、导线直接测定法和投点定向法等，高程方面有悬挂钢尺法、光电测距三角高程法和水准测量法等。一般高程联系测量比较简单，精度也比较容易保证，而在隧道施工控制测量中的平面坐标传递比较困难。本文结合工程实例，主要针对平面联系测量中所采用的导线直传法做了详细研究，可供地铁测量工作参考应用。
一、实例分析
针对某地铁2号线站场平面联系测量实例，采用1台徕卡TS30自动化全站仪，用导线直接传递法进行外业观测。共进行站场联系测量12处，测得地下定向边29条。利用测得的地下定向边作为起算数据，对车站之间的隧道区间进行地下平面控制测量，共布设地下四等精密导线259点。
二、联系测量概述
地铁联系测量是将地面测量坐标传递到地下，使地上、地下采用同一坐标系统，其精度直接影响到地铁贯通施工及铺轨施工质量的好坏，它包括平面联系测量和高程联系测量。
平面联系测量主要有联系三角形法、联系四边形法、陀螺定向法、投点定向法和导线直接传递法等。联系三角形法是通过竖井悬挂两根钢丝，由井上导线点测定与钢丝间的距离和角度，从而算得钢丝的坐标及它们之间的方位角；当地上、地下条件限制，联系三角形图形条件不佳，地下定向边测量精度无法保证时，可以采用联系四边形法进行定向测量；陀螺定向法是利用陀螺经纬仪在地面已知边上测定仪器常数，然后测定地下定向边的陀螺方位角和计算其坐标方位角并进行精度评定；投点定向法是通过地面钻孔或施工投料孔，用垂球或投点仪进行投点，将地面坐标和方位角传递到井下。
联系三角形法、联系四边形法、陀螺定向法和投点定向法等操作过程都比较复杂，需要特殊的测量设备及专业熟练的操作经验才能够达到规范要求的测量精度，适合于地铁施工场地狭窄的环境。导线直接传递法则是利用全站仪以导线测量的方式，直接将地上与地下控制点联测，操作方式简单，适用于施工场地比较开阔，地上地下通视良好的情况。导线直接传递法对全站仪的要求比较高，而随着高精度测量全站仪(如徕卡TS30:标称测角精度0.5″，测距精度1mm+1ppm)的出现，导线直接传递法可以很容易达到规范要求的测量精度。
三、导线直传法的定向原理
导线直传法主要是沿着竖井的竖直方向布设导线点，通过测定相邻点之间的水平角和导线边，根据地面已知边和已知点坐标推算井下待定边的方位角和待定点坐标的一种方法。该方法的导线布设路线一般为从地面经车站中板到盾构区间进行坐标和方向传递测量，其施测示意图如图1所示。
图1导线直传法示意图
地下定向边BM的坐标方位角αBM及井下坐标可表示为：
式中：si为各导线的观测边长；αi为各导线边的方位角；θi为各导线边的竖直角。
四、导线直接传递法实施及要求
导线直接传递测量按照精密导线测量的要求进行，地面及地下的联系边不能太短(长度要大于两点间高差的1.7倍)，仰(俯)角不能大于30°，井上井下短边连接角要增加测回数，在测站搬迁时应用三联脚架，只移动仪器(棱镜)，不动基座，保证对中的一致性。精密导线测量具体要求如下：
(1)角度测量测4个测回，半测回归零差不大于6″，一测回2C互差不大于9″，同一方向值各测回较差不大于6″。(2)距离测量要求每条边往返观测各2个测回，每测回间重新照准目标，每测回3次读数，每次读数的较差小于3mm，测回间平均值的较差小于3mm，往返平均值的较差小4mm。(3)气象数据每条边在一端测定一次，温度最小读数要到0.2℃，气压50Pa或5mmHg；取2次测量的平均值，输入全站仪进行自动改正。
针对地下平面联系测量的特殊性，除了满足精密导线测量要求外，还应满足以下要求：
(1)宜采用具有双轴补偿的全站仪，无双轴补偿时应进行竖角倾斜改正；(2)测回间应检查仪器和觇牌气泡的偏离情况，必要时重新整平；(3)导线边长必须对向观测，观测数据应满足规范规定；(4)测量独立观测两次，地下定向边方位角互差应小于12″，平均值中误差为±8″。
五、水平角观测的误差分析
导线直传定向法一般是通过车站端头的工作井将地面坐标和方位传递到地下的，该方法所布设的导线具有边长短、竖直角大等特。因此水平角观测的主要误差来源是仪器的三轴误差、对中误差以及目标偏心误差。其中仪器三轴误差中的视准轴误差和横轴误差的影响可以采用盘左、盘右观测取平均值的方法予以消除。
对于深度小于16m、井径为11m以上(一般不超过15m)的竖井，地面近井导线点与车站中板导线点的高差约为8~10m，其水平距离一般只有13~20m，即在该边上的竖直角最大可达近40°，在如此大竖直角及短边的条件下进行水平角观测，仪器及前、后视的对中、整平情况对测角精度的影响是不容忽视的，现重点分析仪器竖轴倾斜误差、对中误差及目标偏心误差的影响。
(一)、仪器对中及目标偏心误差
在短距离测角中，此项误差给水平角带来较大的影响，对于15m的边长，仪器或棱镜(觇牌)对中误差每差0.1mm对水平角的影响即可达1.4″，仪器及棱镜(觇牌)的对中误差一般是由人为因素所致，目标偏心误差的产生往往是由于在转站时或在同一测站上棱镜(觇牌)中心与自身旋转轴不一致，以及基座连接装置的偏心等都会对方位角的传递产生较大的误差。这些误差大多是由棱镜(觇牌)中心与基座对点器竖轴不重合或觇牌变形所致，因此在施测前必须对对点设备进行常规检校。在布设导线时，各导线点均应埋设具有强制对中装置的观测墩或带有内外架式的金属吊篮，这将有效地消除或减弱对中误差和目标偏心误差的影响。
(二)、仪器竖轴倾斜误差
竖轴倾斜引起水平轴倾斜iv角时对水平方向观测值影响的公式为：
式中：v为仪器竖轴倾斜的角度；α为观测方向竖直角。
从上式看出，竖轴倾斜对方向观测值的影响，不仅与仪器竖轴倾角v有关，还随着照准目标竖直角的增大而增大，当竖直角为40°，仪器电子气泡每偏2″对水平角影响为1.7″。该项误差属于系统误差，任一观测方向在进行盘左、盘右观测时取平均值不能消除其影响。因此在观测时要采取一定的措施削弱其影响，即：使用前应预先检验、校正照准部水准管，仔细整平仪器，尽量减小竖直的倾角v值；测回间经常重新整置仪器，使各测回竖轴的倾斜方位和大小不同，通过取平均值的方法抵消一些竖轴倾斜的误差影响。
六、精度分析
（一）、外符合精度分析
车站间隧道区间的地下平面控制网以车站平面联系测量地下定向边作为起算数据，在相邻两对定向边间布设一条附合导线，按四等导线网的要求进行测量。各区间地下控制测量中的闭合或附合导线角度闭合差均小于限差值，全长相对闭合差最大的为1/38303，优于规范要求的1/35000。这说明导线直接传递法测定的地下定向边的外符合精度较高，完全满足工程施工的需要。
（二）、内符合精度分析
各车站平面联系测量分别进行了两次独立测量，测量平差信息如表1所示。由表1可知，各车站平面联系测量中的闭合或附合导线角度闭合差均小于限差值，全长相对闭合差最大的为1/119214，均优于规范要求的1/35000。由表1可知，各地下定向边方位角互差最大的为5.3″，中误差为2.8″，优于规范要求(互差限差12″，中误差限差8″)。这说明导线直接传递法用于平面联系测量的内符合精度很高。
表1车站平面联系测量附合导线闭合差信息
结束语
主要结合某地铁工程，对该地铁暗挖隧道联系测量中所采用的导线直传法做了详细的论述，并对联系测量的精度进行了分析，实践证明，导线直传法完全能满足该地铁施工测量的精度要求。
参考文献
关键词：隧道工程；工程测量；测量软件；隧道模块
1测量软件隧道模块关键技术
从过往使用测量软件隧道模块的经验来看，以测量软件为依托，既能够提升测量效率，缩短60%左右的测量时长，确保施工进度，减少施工周期，又能以精准的测量数据指导施工活动，避免了超挖、欠挖情况的出现，控制二次施工以及返工情况的发生，减少不必要的费用支出。为了确保测量软件隧道模块在实践环节的有效使用，技术人员有必要对其关键技术环节进行梳理，以期为后续相关测量工作的开展提供方向性引导。测量软件隧道模块关键技术主要包括线路计算、测量放样、断面测量、设施定位以及模板构建等几个方面的内容。通过系统化的操作，实现了区域范围内，各类数据的获取以及分析工作，有效提升策略工作的整体质效，满足了现阶段隧道工程设计、施工项目的基本要求。具体来看，考虑到隧道工程的特殊性，测量软件能够对隧道环境进行模拟，形成一个更为直观、更为科学的测量平台，在实际的测量过程中，通过线路计算、测量放样处理，能够对施工区域内任意点的坐标进行标定，并根据实际情况，完成对凸形、S型、C型等多种线路形状的确定，借助现代的技术手段，实现了隧道坐标的现场计算，增强了测量工作的实时性[1]。尤其在计算机技术以及各类运行程序的辅助作用下，测量软件能够具备全面的技术能力，适应不同场景下的使用需求。从过往情况来看，由于隧道施工项目所处环境具有一定的特殊性，在实际的隧道施工环节，经常会出现超挖以及欠挖等情况，给整个施工项目带来极为不利的影响，造成额外的费用支出。为了有效应对这一局面，在隧道测量环节，可以借助于测量软件隧道模块，进行断面测量以及任意设站处理，将整个隧道以断面的形式进行细化分析以及计算，通过这种方式，细化隧道施工的节点，明确隧道施工的主要步骤以及核心诉求，形成一套完整的技术方案，为后续相关施工活动的开展提供方向性引导。隧道施工项目中对于测量软件的使用，既能够有效监控隧道开挖施工行为，又能够快速完成对超挖、欠挖面的检查评估，为相关补救施工措施的制定以及应用提供了参考，为隧道施工管理工作的开展提供强大的技术支持。测量软件与传统测量方案相比，其具有较强的技术优势，例如随机测点定位等工作的开展，使得测量人员在有限的测量区域内，灵活处理各类隧道施工测量需求，最大程度地突破了空间局限，增强了测量工作的环境适应能力，在较短时间内，迅速给出隧道施工的参数值，有效满足现阶段隧道施工的要求。为了提升隧道的结构强度，在施工过程中，需要使用到拱模、密封圈、钢拱架以及锚位等多种设备，在传统的测量定位下，隧道组件定位难度大、定位精确度较低，测量软件隧道模块的模板功能以及设施定位功能，在很大程度上解决了这一问题，实现了对各类隧道构建的精准定位以及快速安装，确保了隧道施工质量，缩短了施工周期。正是基于测量软件强大的技术优势，在隧道工程规划、测量以及施工环节，工作人员需要立足于过往实际，吸收有益经验，转变思路、创新方法，扎实做好测量软件隧道模块的应用工作，通过这种方式，进一步增强隧道工程测量的准确性、有效性，减少不必要的费用支出，为整个隧道工程施工管理工作的开展奠定基础。
2测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用
为了切实提升测量软件隧道模块的应用水平，工作人员在明确其技术组成以及功能优势的基础上，结合实际，从多个维度出发，有效开展相应工作，以确保测量软件隧道模块在隧道测量环节的科学高效使用。
2.1测量软件隧道模块应用准备工作
测量软件隧道模块在应用准备阶段，有必要着眼于实际，扎实做好相应的准备工作。在准备工作中，基于测量软件隧道模块对计算机技术以及相关软件程序的依赖，工作人员应当进行测量任务的创建，在创建过程中，需要做好相应的信息记录工作，形成测量档案，为后期各项测量工作的开展提供了框架，实现了测量数据的有效管理。例如启动软件后，工作人员可以根据相关提示，输入工程名称、创建人基本信息、隧道基本情况、天气情况、建设单位、施工单位、监理单位等，通过完善测量任务基本信息，快速完成对整个工程模块的创建，同时也为后续数据的输入、添加、调取以及使用创造了条件。在完成上述准备工作后，考虑到隧道施工涉及多个领域，工作人员在测量环节，需要相应的参数进行测量数据的修正。在这一思路的引导下，技术人员在系统内部点击参数录入选项，对隧道平面参数、纵坡参数、断面参数进行录入，并根据情况进行相应的备注，以帮助测量人员更好地进行参数的调取与使用。以某隧道工程为例，在参数录入过程中，技术人员考虑到施工区域的特点以及隧道设计使用需求，因此在录入流程方面做出了一定的调整，在平面参数录入的过程中，该隧道项目结构复杂，分别存在左右两个隧道分支，并且分支隧道施工区域，地质条件较为复杂，施工难度较大。为了确保测量软件隧道模块测量数据处理的有效性，防止信息处理出现偏差，在实际的信息录入过程中，工作人员对隧道的左侧通道、右侧通道采取分别录入的方式，以确保平面录入的有效性[2]。在纵向坡面参数录入过程中，可以充分借助软件提供的数据录入功能，从直线录入以及曲线录入等方面入手，确保坡面参数录入的准确性，进而为后续相关测量工作的开展提供数据支持，大大提升测量结果的精度以及模块自身的对比分析能力。从后期的测量处理工作来看，这种测量信息录入方式较为有效，有效确保了测量数据处理的有效性，同时也大幅度缩短了信息数据的处理周期，确保了整个信息处理的有效性。
2.2测量软件隧道模块应用基本方法
测量软件隧道模块的应用，要求技术人员在做好前期准备工作的基础上，厘清应用流程，合理调取各类参数，以确保测量软件隧道模块应用的合理性以及有效性，确保测量结果的准确性，使其切实满足隧道施工要求，提升隧道施工的质量与水平。在实际应用环节，技术人员应当做好各项设备的连接工作，将计算机、运行软件以及各项测量设备衔接起来，形成一个完整的测量机制，并根据实际需要，对设备的运行参数进行调整，以确保各项隧道测量工作的顺利完成。例如某隧道施工项目，技术人员根据实际的测量环境，将全站仪、终端计算机等设备连接起来，借助于软件平台，通过运行系统，对全站仪进行控制，对全站仪的校对时间、角度精度等基本参数进行调控。这种调控既符合实际的施工要求，又能够提升全站仪测量的环境适应能力，确保整个隧道测量工作的顺利开展。在整个测量环节，其将校对时间控制为6s，精度为7位，通过这种方式，大幅度提升测量精度，使其满足实际的隧道施工项目测量要求[3]。测量软件隧道模块设站定性环节，技术人员需要对设站点以及后视点的三维坐标进行录入，在录入前，对三维坐标进行核算，以确保录入数据的准确性，进而确保设站的质量，核算工作应当在科学性原则与实用性原则的框架下进行，在实际的核算环节，工作人员需要灵活调整核算方法，通过系统化的核算，在短时间内完成，相关数据核算工作，确保测量效率。在隧道工程参数管理环节，技术人员可以根据隧道设计施工图表，进入到测量软件中的道路参数管理功能模块，对隧道线路的平面参数开展查询以及获取工作。在前期准备环节，路面的平面参数以及坡面参数被分别存储在不同的系统文件夹内，在使用过程中，技术人员可以根据需要进行灵活的调用，方便测量方案的制定与优化[4]。考虑到隧道工程项目测量放线工作难度较高，在利用测量软件隧道模块的过程中，可以在前期获取道路参数的基础上，对测量放线中各个点的坐标位置进行记录以及修正，借助于全站仪等设备，对各个放线点进行记录定位，在修正工作完成后，可以使用电子表格对坐标数据进行存储，进而快速完成测量放线工作。某隧道工程隧道中某点坐标为（619171.443，5214785.641，467.575），该点设计高度为469.127，存在一定的误差，通过坐标比对，能够对坐标中存在的误差进行快速比对与确定，并在较短时间内完成修正，在降低技术人员工作难度与压力的同时，缩短了测量周期，为后续施工周期管理提供了便利[5]。在隧道工程超挖、欠挖的评估以及控制环节，技术人员可以充分借助于测量软件隧道模块的功能，在各项测量工作以及数据录入完成的基础上，在软件内输入XY-K指令，从而快速获取隧道内径向差值，将径向差值作为依据，来判定施工环节出现的超挖、欠挖情况，同时也为隧道组件的施工、安装提供必要的数据支持，增强施工的精度。对于部分隧道施工中可能涉及的爆破问题，技术人员也可以借助于测量软件隧道模块对炮孔位置进行标定，经过准确的计算以及定位，能够快速判定炮孔位置，提升爆破效果，增强隧道爆破的安全性。以测量软件隧道模块的使用为切入点，实现隧道测量工作的便捷化与高效化，工作人员能够根据施工现场的环境，采取灵活的测量手段，推动各项测量工作的顺利开展，同时确保测量质效，为后续隧道规划设计以及开发施工活动的开展提供方向性引导，弥补现阶段隧道工程测量环节存在的不足。
关键词：高速铁路；隧道测量；5800计算器；全站仪
Abstract: in this paper, combined with the new Shenyang to Dandong passenger dedicated line Longbei 2# tunnel measurement method of tunnel construction process, to establish and build some standard control network describes the control network of measurement, lofting method process in tunnel construction, some details need attention are described, especially the tunnel face excavation setting-out and tunnel trolley.
Keywords: high speed railway; tunnel survey; 5800 calculator; Total Station
中图分类号：U238文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1引言
随着国内高速铁路的大发展，拉进了城市与城市之间的距离，而今越来越多的高速铁路开始建设，同样穿山越岭的高速铁路也在施工，高铁隧道施工测量放样就考验着测量人员的技术水平。
2工程概况
新建沈阳至丹东客运专线五龙背2#隧道进口里程DK193+395,出口里程DK193+925，全长530m，为单洞双线隧道，线间距为4.6m；隧道进口至出口为单面0.3%的下坡。隧道进口至DK193+584.994位于R=12000的左偏圆曲线上，DK193+584.994至DK193+724.994位于缓和曲线上，DK193+724.994至出口位于直线上。隧道位于辽宁省丹东市境内，最大埋深50m；隧道V级围岩100,IV级围岩185m,II级围岩245m。开挖方法：明挖法、三台阶七步开挖法、全断面法；开挖顺序是从进口至出口。
3 控制网的建立
3.1本标段控制网包括CPI,CPII，以及加密网，其中CPI,CPII网是设计院给提供，在隧道施工前，根据设计提供的CPI，CPII点的位置情况以及隧道进出口的地形地貌条件，选择合适的地理位置埋设加密点，洞口要埋设相互通视的三个点，在施工控制网加密前，应根据现场情况制定施工控制网加密测量技术书。
3.2五龙背隧道控制网纳入到全线控制网统一布设，不另外重新建立独立控制网。平面位置采用四台天宝5800IIGPS按四等GPS测量控制网的要求进行测量，具体要求见表1[1]；高程按二等水准相关要求，采用徕卡 DNA03电子水准仪进行测量，具体要求见2[1]。
表一 各等级GPS测量控制网的主要技术指标
表2 二等水准观测的主要技术要求
4 洞口导向墙的测量
4.1 为保证洞口投点的相对精度，首先通过内业计算得出拱顶，起拱线，以及边墙底坐部位的高程，经过竖向，纵向，横向，三个方向的计算，隧道在上下，左右，前后六个方向就已经确定，同时也确定了其轮廓和形状的大小，施工现场放出中线的起拱线，并打桩做出明显标记；
4.2当隧道洞口边坡和仰坡按设计图纸开挖到位后，首先按设计尺寸在掘进面上放出导向墙的轮廓线，并做出明显的标记，待完成以后在掘进面上打眼，预埋固定钢筋。放样过程当中，考虑到导向墙的变形，放样过程当中要预留5cm的变形量进行测量放线。
4.3在地面上将导向墙底部位置按设计要求放出来，并调整底部的高程，直到找到设计的底部高程；按放样出来的位置支立钢拱架，在直立拱架过程当中用仪器随时调整拱架的位置，包括里程、对应位置的高程，直至满足设计要求，误差控制在规范范围之内。
4.4钢拱架支立完成以后，用全站仪测量钢拱架的里程位置以及高程，符合规范要求后方可下步工序的施工；钢拱架符合完成以后，要测量管棚的中心的坐标以及高程，前后钢拱架上的管棚高程要一致，确保管棚施做的时候的进洞以后的坡度符合设计要求。
5 洞内开挖测量及放样隧道
5.1隧道掌子面的放样与测量
5.1.1掌子面的放样是隧道中隧道测量中首道工序，掌子面的爆破也影响着隧道的超欠挖，因此一般为减少超欠挖情况的发生，测量控制尤为重要。欠挖了需要重新补充爆破，增加了人力，财力的发生；超挖用混凝土补充，同样浪费了财力。因此测量控制好，会减少超欠挖的情况的发生。
5.1.2（1）施工前，将所要放样段的平曲线和竖曲线要数以及隧道开挖横断面轮廓的相关系数输入到卡西欧5800计算器中，如曲线半径，缓和曲线长，交点里程，交点坐标等等；（2）在现场隧道掌子面上按照一定的顺序测出大致的轮廓线上的任意一点的的三维坐标（X,Y,H）；（3）把该点的坐标值输入到计算其中运用反算公式【2】,反算出该点的里程以及相对线路中心线的左右距离，然后根据反算出来的里程算出对应里程的轨面高程，然后根据超欠挖程序算出该点在对应里程轮廓线上的水平方向和竖直方向上的偏差分量值以及相对于圆心方向到设计轮廓线的差值。
（4）超欠挖程序：
SD-CQW
Fix 4：Lab 0:”F=”?F:”H=”?H:”Z=”?Z:”R=”?R：
:tan-1(Abs(Z-2.3)÷Abs((F-(H+2.27)))S：
sin(S)×WA:cos(S)×WB:“C+,W- =”:W
“shui ping=”:A
“shu zhi=”:B
Goto 0
注：Z为反算出来的横向偏距，H为实测高程，F为计算出来对应里程的轨面高程，R为隧道断面对应位置圆半径（对应位置是指：二衬、初支、开挖面）,W为圆心方向的偏移量，A为水平方向的偏移分量，B为竖直方向的偏移分量。
（5）用钢尺在上下方向上偏移分量B和水平方向上量出偏差分量A，然后到在设计位置打上红油漆做标记。然后依次放样出其他设计点位1-13，就放样出整个断面的开挖设计轮廓线。如图1所示
图1隧道掌子面开挖轮廓线放样示意图
隧道掌子面轮廓线放样完成以后，并将掌子面附近为支立钢拱架之前的开挖后的岩层面按断面测量出来，按超欠挖程序计算出是否有岩石是欠挖。若有欠挖及时通知施工队伍进行补充爆破，以免影响下道工序钢拱架的支立。测量的数据要及时整理，存档，如图2所示。
图2隧道断面测量归档资料
5.2隧道内二衬台车的定位与测量
5.2.1台车的定位直接影响到隧道净空面的超欠情况，按照要求隧道内净空不能出现欠的情况，因此隧道台车在生产的时候就已经将半径预留了5cm的误差空间；在定位的时候要考虑隧道台车的半径比设计的半径大5cm。
5.2.2先确定台车定位的里程，将隧道的中心线在隧道的仰拱面上定位出来，按照每一板台车的设计里程测量出来，做上记号，然后在两侧矮边墙上找出对应的里程，做好记号。然后检查左右两侧矮边墙之间的净空大小要完全满足台车断面要求。
5.2.3根据定位出来的隧道中心线，铺设台车行走轨道，两边要对称铺设，距离中心线的距离符合台车滚轮之间的距离，防止台车行走时走偏。
5.2.3台车行走至定位里程后，用铅锤使台车中心和放样出来的隧道中心线重合；用水准仪测出台车前后顶模横梁的标高（除第一板需要前后都测外，其余均只需测量前进方向端，另一端与已完成的二衬面搭接）；然后根据台车结构尺寸计算出横梁的设计高程，算出水准仪的视线高和台车横梁之间的高差，倒立塔尺于横梁两端，调整台车使台车横梁满足设计高程，此过程一般要经过反复的调整才能完成。
5.2.4当高程调整到位以后，用全站仪测量台车端头的中线位置，计算该位置与隧道的设计中心位置是否有偏差以及高程是否与设计高程是否有偏差。完成以后在端模上每个一米位置测量一个点并通过反算公式[2]计算该点超欠情况，根据改点距离台车模板边缘的距离，判定台车半径是否合格，从而保证隧道二衬混凝土完成浇筑完成以后净空满足设计要求。
6 结束语
隧道中的测量对反算公式在卡西欧5800计算器中的运用上，需要一定的编程基础，程序也比较复杂，需要一定的理论知识；
在测量过程当中要多校核，包括引测的控制点以及断面情况；对已经完成浇筑的二衬要在台车模板拆除后及时复测断面净空，如偏差大地方在下一板台车固定的时候有一个调整；
隧道内的环境比较复杂，出渣车和挖掘机、装载机时常经过，在洞内的控制点的选择位置要避免机械的碾压，一般埋点的时候在仰拱面一下，留一个小孔。埋完点以后，要在边墙上做个明显的记号，以便用的时候能方便的找到。
参考文献 ：