隧道是铁路线路的重要组成部分，由于长大隧道工程浩大，投资巨大，修建工期长，施工技术复杂，社会政治、经济影响较大等特点，成为铁路建设发展的代表，是整个铁路工程建设的重点控制工程。铁路隧道控制测量是勘察设计、施工、运营维护的基础和依据，是隧道建设中的重要生产环节。同时也正是因为有了隧道测量水平的进步作为技术保障，使更长的隧道开挖贯通成为可能。因此，隧道测量技术水平也往往从一个技术侧面代表了隧道工程建设的水平。

一、隧道及其分类

隧道是人类利用地下空间的一种形式，是埋置于地层下的工程建筑物。1970年世界经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，对隧道所下的定义为：以任何方式修建，最终使用于地表面下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2㎡以上的条形洞室。隧道工程属于地下工程的一部分，是土木工程的一个分支，其中铁路隧道是铁路交通的重要构筑物。

隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道等。交通隧道是为数最多的一种隧道。它们的作用是提供运输的孔道。交通隧道中有铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、人行地道等。铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。如图1-1所示，隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成。洞身是隧道结构的主体部分，是列车通行的通道，其净空应符合国家规定的铁路隧道建筑限界的要求。其长度由两端洞门的位置来决定。隧道衬砌是承受周围地层压力、阻止周围地层变形、维持地层稳定，同时提供隧道使用空间的永久性支撑物，如图1-2所示。洞门位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统所组成。

隧道附属建筑物包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备。避人洞和避车洞是为工作人员、行人及运料小车避让列车而修建的；排水沟和盲沟是为防止和排除隧道漏水或结冰而设置的；通风设备是为机车排出有害气体没置的；电气化铁道还需要设置接触网、电缆槽等。

图1-1 隧道的组成示意图

图1-2 隧道模筑混凝土衬砌形式及水沟电缆槽设置示意图

铁道隧道根据不同的角度有不同的分类方法，按照隧道所在位置可分为三大类：为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。我国内地有许多地势起伏、山峦纵横的山区。铁路穿越这些地区时，往往会遇到高程障碍。而铁路限坡平缓，无法拔起需要的高度，限于地形又无法绕避，这时开挖隧道直接穿山而过最为合理。这既可使线路顺直，避免许多无谓的展线，使线路缩短，又可以减小坡度，使运营条件得以改善，从而提高牵引定数，多拉快跑。故在这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。

按照隧道所处的地质条件：土质隧道和岩石隧道。

按照隧道埋置的深度：浅埋隧道和深埋隧道。

按照隧道的长度：短隧道（L≤500m）、中隧道（500 10000m）。

按照国际隧道协会（ITA）定义的隧道的横断面积的大小划分标准：极小断面隧道（2～3㎡）、小断面隧道（3～10㎡）、中等断面隧道（10～50㎡）、大断面隧道（50～100㎡）和特大断面隧道（大于100㎡）。

按照隧道内铁路线路数：单线隧道、双线隧道、多线隧道。

按照隧道和洞内铁路线路数：单洞单线隧道、单洞双线隧道、双洞单线隧道。

按照隧道线路平面布置形式：直线隧道、曲线隧道。

按照隧道线路纵路断面布置形式：水平隧道、一面坡隧道、人字坡隧道。

按照隧道开挖形式：暗挖隧道、明挖隧道。

二、隧道控制测量的内容

铁路隧道控制测量，也即铁路隧道工程测量，是在铁路隧道工程的勘察设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量工作。主要测量内容有：

1、勘察设计阶段

为保证隧道能按规定的精度正确贯通及相关的建筑物与构筑物的位置正确，从而要求：规划阶段，提供隧道选线用的地形图和地质填图所需的测绘资料；勘测设计阶段，在隧道沿线布测测图控制网，测绘带状地形图，实地进行隧道的洞口点、中线控制桩和中线转折点的测设，绘制隧道线路平面图、纵断面图、洞身工程地质横断面图、正洞口和辅助洞口的纵断面图等工程设计图。

2、施工阶段

施工建造阶段，根据隧道施工要求的精度和施工顺序进行相应的测量，首先根据隧道线路的形状和主洞口、辅助洞口、转折点的位置进行洞外施工控制网和洞口控制网的布没及施测，再进行中线进洞关系的计算及测量，随隧道向前延伸而阶段性地将洞内基本控制网向前延伸，并不断进行施工控制导线的布测和中线的施工放样，指导并保证不同工作面之间以预定的精度贯通，贯通后进行实际贯通误差的测定和线路中线的调整，施工过程中进行隧道纵横断面测量和相关建筑物的放样，以及进行竣工测量。

3、运营维护阶段

在施工建造和运营管理阶段，定期进行地表、隧道洞身各部位及其相关建筑物的沉降观测和位移观测。

三、隧道控制测量的特点

隧道测量有洞外、洞内测量，洞外测量是为洞内测量服务的，应在隧道施工开挖前完成，并兼顾洞外、内的统一精度。

1、洞外测量的特点：

（1）铁路越岭隧道地处山区，地形起伏大，交通不便，外业测量工作量大，特别是水准路线绕行长；水下隧道穿越河流、湖泊或海峡，平面和高程传递不同于陆地，具有特殊性；城市隧道地处城区，建筑物密集，选点困难。

（2）洞外控制网的大小、形状、点位分布，应与隧道工程的大小、形状、开挖洞口设置相适应，点位布设要考虑施工放样的方便，并要保证隧道各开挖洞口均有一定数量的控制点，洞口之间的控制点一般不通视，由洞口子网和子网间的联系网组成整个控制网。

（3）洞外控制网的测量精度要求高，要根据隧道贯通面的长度及总的贯通精度，兼顾洞内测量精度进行设计，以保证隧道贯通误差的需要。

（4）坐标系一般选择隧道施工坐标系，坐标轴位于隧道主轴线上。投影面选择在隧道平均高程面上，以保证投影变形值尽可能小，便于放工放样。

2、与洞外测量不同，洞内测量具有以下特点:

（1）测量环境条件差，如洞内黑暗、潮湿，视线差，洞外内温差大，并存在施工粉尘、渗水，人员和机械施工干扰。

（2）洞内空间较为狭窄，并且坑道往往只能前后通视，造成控制测量形式比较单一，仅适合布设导线。测量网形受到限制，测量成果的可靠性要依靠重复测量来保证，有时边长较短，因此测量精度难以提高。

（3）辅助坑道往往采用独头掘进，洞室之间互不相通，不便组织校核，出现错误不能及时发现，而且随着坑道的进展，点位误差的累积越来越大。

（4）测量工作随着坑道工程的掘进，而不间断的进行。一般先以低等级导线指示坑道掘进，而后布设高级导线进行检核。

（5）有时往往采用一些特殊或特定的测量方法和仪器，如为保证地下和地面采用统一的坐标系统，需进行联系测量等。

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