（中国石油天然气管道工程有限公司，河北，廊坊，065000）
【摘 要】随着GPS技术的发展与完善，这一技术已经在隧道控制测量中广泛应用。它通过实时或后处理观测数据获取定位结果，具有成果相对精度高、全天候作业、作业简便、网点不需要通视、对网要求低等优点。受到隧道贯通误差的限制，制定既能保证隧道按规定的精度正确贯通，又能减少工程成本的方案十分必要。本文通过分析隧道横向贯通误差的产生原因来讨论GPS控制网的布设原则、平差要求及相关实例的可靠性。
【关键字】隧道；GPS测量法；贯通精度；精度评估
1、引言
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道既能保证最佳的线形，又能有效地防止自然灾害，保护自然景观。由于我国大多地带为山岭重丘地带，在修建管道时为缩短线路里程 ，改善线形及保护环境而修建了许多隧道。隧道一般在山区，地形复杂，采用常规测量方法极其困难。GPS测量法能解决通视条件、图形条件、地形条件等诸多因素的影响。用全球定位系统GPS技术作地面平面控制，布设灵活方便，且定位精度已优于常规控制方法，是其它常规隧道控制测量手段无法比拟的。既能保证隧道按规定的精度正确贯通，又能减少工程成本，根据隧道贯通精度要求确定GPS控制网的精度十分必要。
2、贯通误差相关规定
在隧道施工测量过程中，由于地面控制测量、洞外联系测量、洞内控制测量以及细部放样产生的不可避免的误差，使得两个相向开挖的工作面的施工中线不能理想的衔接，而产生错开的现象，即所谓贯通误差。
贯通误差包括纵向贯通误差，横向贯通误差，高程贯通误差。其中，纵向贯通误差仅影响隧道中线的长度，只要它不大于隧道定测中线长度，便能满足设计要求；因此，一般只规定贯通面上横向贯通误差及高程贯通误差的限差。长输管道工程测量规范中规定隧道控制测量参照相关规定，因此本文参照《盾构掘进隧道工程施工及验收规范》的规定，贯通误差规定（见表1）：
盾构掘进隧道工程施工及验收规定，表1
贯通距离（km）≤2
从而得到：m1=±43.3mm;
一般情况下，若管线采取双向开挖技术，就不存在洞内外的联系测量，此项误差可视为零，而且地面上的观测条件要优于洞内的观测条件，因此对于地面控制测量的精度要求要高一些，洞内测量误差应分配多一些，在此按照1.3倍的控制测量误差估算，同样方法可以GPS控制测量网的必要精度为：±45.7mm。在《公路勘察规范》（JTG C10-2007）中规定横向误差为45 mm。
估算隧道贯通误差的方法一般用以下公式估算：
依照此式，如果我们事先知道允许的隧道GPS控制网的精度m，就可以估算出控制点所需要的达到的必要精度m1,m2。由于各点的坐标都是用相同精度的GPS仪器测量得到，m1,m2的值应该相差不大，因此，估算过程中我们可以认为m1=m2。
4、实例
在兰成线管道工程中，山区隧道控制网采用天宝双频GPS接收机按照静态作业模式进行观测。按照GPS测量基本技术要求规定操作（见表2）。
所有基线都是在同一天内完成。表3是工程中的部分隧道GPS控制点平差精度及估算的点位精度。
估算点位中误差时我们取m1=m2，方位角中误差我们取仪器的标称精度2"。实际工程中，在平差之后得到的方位角中误差ma一般都很小，因此采用标称精度来估算不会影响点位精度的估值。由于受到山区地形条件限制，且控制点间和隧道洞口之间还要保持通视，因此部分控制点之间的距离较短，不能满足E级控制网对于基线边长要求。控制网的图形强度一般。只能采取延长观测时间，剔除非独立基线等手段来保证测量精度。从表中可以看出，火烧沟3#隧道最短,只有150m左右，此隧道的最弱边相对中误差和点位中误差都比较大，所以在布网时要尽量避免基线边过短。从表中还可以看出，最长的万家大梁隧道和最短的火烧沟3#隧道估算的允许点位中误差并不大，只有1.2mm，这说明，隧道长度不超过2km时，隧道控制点对隧道贯通影响相差无几，我们基本上可以取一个近似值30mm来评定隧道控制网的质量。
5、管道工程隧道GPS控制网布设方案的建议和结论
（1）GPS技术完全可以应用于管道工程隧道控制网的实测，平面控制网可以满足隧道的勘测设计、施工放样贯通的要求，且可以缩短工期获得较高效益，具有巨大的技术优势和应用前景；
（2）隧道洞口处应布设至少两个相互通视的GPS控制点，控制点要求相互通视，便于施工方进行洞口施工放样，为消除或减弱
垂线偏差对测设方向的影响，洞口的控制点高差不宜相差过大；
（3）结合隧道长度、平面形状、地形选择设计合适的网形，隧道两端的洞口控制点应采取“边连接”的方式在同一时间段、相同型号仪器观测完成，以提高控制网的图形强度；
（4）由于GPS基线测量存在一个固定误差，这个固定差值会影响基线的方位角中误差的大小，因此各洞口控制点间的距离不宜过短，一般不宜小于隧道长度的1/6；
（5）管道隧道工程高程控制通常采用四、五等水准测量的方法施测，随着GPS拟合高程技术的完善，针对地形情况优化高程模型，GPS水准测量应用于隧道高程控制测量必将成为趋势；
（6）由于隧道的特殊性，在测量的过程中我们必须尽量减少误差或错误对贯通精度的影响，对测量数据复核，最大程度上来减弱误差，提高控制成果的精度。
参考文献：
[1]张项铎,《浅谈隧道横向贯通误差估计方法》，隧道建设2003年05期
[2]顾利亚，《GPS隧道控制网横向贯通精度估算》，西南交通大学学报2004年第39卷01期
[3]景君堂，《隧道贯通误差及其精度估算分析》，2006年第４期
作者简介：
王巨涛（1971.04～），男，汉族，河北廊坊，助理工程师，大专，从事油气管道工程测量与管理研究。
论文作者:王巨涛,袁顺新,杨美庆
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
标签：隧道论文; 误差论文; 精度论文; 测量论文; 基线论文; 高程论文; 洞口论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;