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。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。

1970年国际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：“以某种用途、在地面下作用任何方法规定形状和尺寸修筑的断面积大于2平方米的洞室。”

在隧道的测量中，对于行业外的人来说，更加关注贯通的问题，而对于工程测量来说，隧道不仅仅是贯通，还有极其繁琐的施工测量。

隧道测量应该包含4个部分：洞外控制测量、洞内控制测量、施工测量、监控量测。前三者相互关联。在一些隧道施工规范中，要求大于4公里贯通长度的隧道必须进行贯通设计，即根据贯通允许误差、洞内导线边长布置反算出洞外洞内控制网需要什么样的精度（分别要达到什么等级才能满足贯通要求）。洞内洞外控制网精度可以相同，也可以不同，一般来说洞外控制网测量次数较少，洞内控制网测设次数较多，洞外让步于洞内，即洞外控制网取高一些，则可以降低洞内控制网精度。当然，对于超长隧道（数十公里），洞内和洞外的控制网精度都高，这是必然的。

在确定洞内外控制网精度后，首先需测设洞外控制网，为洞内控制网提供基准，当整体控制网精度小于洞外控制网精度时，洞外控制网需要设置独立的控制网，牺牲整体来满足局部。洞外控制网测设一般采用GPS静态测量，在条件允许时，也可以采用导线测量，请参考公众号关于平面测量的相关文章。

本文我们将重点放在洞内控制网和施工测量上，监测量测另文专述。

一、洞内控制

1、洞内控制网的意义

洞内控制网为施工测量提供基准，测量精度必须符合设计精度（根据允许贯通误差反算获得，不是设计院提供）。

2、洞内控制网的布设形式

见过很多测量人员将洞内控制网布设成了单导线形式，这并不是不可以，只要我们能确保控制网测设的各个环节都满足要求，跟设置双导线并没有区别。问题是，我们怎么去确保？没有任何数据可以证明我们做到了“确保”，平差数据无法看到误差大小。因此，隧道的控制网应尽量采取双导线模式，如下图所示：

我们可以看到控制网点均形成了独立环，每个环都可以计算角度闭合差和坐标闭合差，这样能够发现我们在测角或测距方面的问题，当不合格时可以重测，单导线则没有检核的条件，有粗差或较大误差时无法发现。设置双导线在平差精度的评定中也可以看出测量精度是否满足设计精度，从而保障隧道的贯通。很显然，双导线的测量工作量比单导线成1.5倍增加，工程测量，本来就是一件苦差事，该怎么做还得必须去按照要求去做。

3、平差计算

洞内控制网的平差计算在使用双导线时应采用严密平差计算，有较多的软件可以完成，比如科傻、GSP等。

二、施工测量

1、洞门测量

洞门的测量包括洞口边坡测量和洞门测量。

洞口边坡测量一般分为两部分，洞口顶边坡测量和洞口两侧边坡测量。洞口顶边坡测量根据洞口顶设计给定的起始基线向上施放边坡即可，基线一般垂直于线路，也有不垂直于线路的，只要确定基线和基线高程，就可以根据边坡坡度按路基边坡方式放样（注意调桩）。洞口两侧的边坡测量按路基边桩施测。

洞门测量：隧道洞口的形式很多（图片来自网络）

（一）洞口环框

（二）端墙式洞门及柱式洞门

（三）翼墙式洞门及耳墙式洞门

（四）台阶式洞门

（五）斜交式洞门

（六）突出式洞门

（七）遮光式洞门

（八）拱形明洞门

洞口的形式虽然很多，除斜切式洞口之外，其他和一般构筑物的放样区别不大。隧道本体被斜切，在空间上形成一个削竹状，如何控制其形状？

知道斜切的起止里程和高差，由高差计算斜切位置，不同的高差对应不同的斜切位置，在隧道断面图上表现为一条横线，横线与断面的交点即为控制点，将斜切段分为数个段落控制，就完成了斜切段的施工放样。

2、洞内测量

洞内测量按工序分为掌子面测量，初支测量、仰拱、二衬测量。

a）二衬台车的断面复核

二衬台车在拼装完成后进洞前应检核台车的断面尺寸，可以按五吋台法检测，也可使用全站仪测量轮廓，然后在设计断面上比对。符合误差要求后使用。

b）洞内的施工测量

所有洞内的施工测量都可以采用任意点坐标法测量。只要测量任何一点的坐标高程，即可反算出对应构造层的超欠挖值，这对于掌子面、各种断面检测都是适用的。这种方法极大的加快了测量计算速度，缺点是需要依赖程序支持（很多测量人员有卡西欧计算器的计算程序）。

需要注意的是，测量的坐标点是反算到线路上，而线路跟隧道中线一般不重合，需要在断面图上标识出线路偏移隧道中线的距离（一般设计会提供），并在断面图上定出断面坐标系原点，在以隧道断面轮廓为线路的基础上，用第一次反算的支距和实测高程与原点高程差再一次反算到隧道断面的轮廓上，即可得到超欠挖值。因此在使用程序时（各种程序或有不同），务必分清断面轮廓线路定义的含义。

在同一个隧道中，往往因为功能设置等原因导致隧道断面不同，庆幸的是隧道断面一般是按段落相同，并非渐变。在应用任意点坐标法时，不同断面需定义不同的隧道断面轮廓。

如图所示，我们可以在隧道内测得测量点A的坐标及高程（x,y,H），反算到线路后可以得到里程和反算的线路支距（b1），实测高程H和基点O之差为c1，则可以得到在坐标系（XOY）的坐标（c1,b1）。基于坐标系（XOY）定义轮廓线路（红点所示），一般隧道断面由直线和圆曲线组成（目前尚未发现其他线型），这样可以将坐标点（c1,b1）反算到轮廓线路上，得到里程和支距，里程表示点在断面上的位置，支距则表示超欠挖值（从左向右定义，则负为超挖，正为欠挖），从而可以知道测量点A与断面的关系。

ps1：基点高程从何而来，怎么确定？一般基点高程取线路竖曲线位置（轨顶或路面等）的高程，并根据竖曲线计算获得。除非0%的坡，一般不会是固定值。

ps2：能不能依据隧道中线定义坐标系？当然可以，但应注意两点：第一，轮廓线路定义依据的坐标系发生改变；第二，从线路反算的支距需要加或减线路偏离隧道中线偏移值。

从上述过程我们可以知道，要实现任意点坐标法的效果，需要完整定义线路的平纵曲线和定义不同的隧道断面，定义量还是蛮大的，不过对于一座隧道来说，只需在开始时定义一次即可（除非断面有变更），在以后的使用过程中，则十分快捷。

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