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、世界铁路隧道发展简况

世界上第一座铁路隧道是1826—1830年在英国利物浦至曼彻斯持的铁路线上修筑的，全长1.19km。之后英、美、法等国又陆续修建了大量铁路隧道。1857—1871午间，建成了连接法国和意大利的仙尼斯峰隧道，长12.85km；1919年意大利又修建了辛普伦隧道，长达19.7km；1971年在日本新干线上修建了大清水隧道，全长22.23km，是当时世界上最长的铁路山岭隧道。

除了山区的铁路隧道以外，又发展修建了一些在城市附近跨越河海的水底隧道。20世纪初，英同修建了宾西发亚东河水底隧道，长为7.19km；1975年，日本修建了新关门隧道，长达18.675km，1984年又建成了自本州青森至北海道函馆间的青函海底隧道，长达53.85km，海底部分就有23.3 m。是当今世界上最长的水底隧道，也是世界上最长的铁路隧道。此外，比较著名的还有1991午建成通车的英吉利海峡隧道，长50. 5km，其中海底部分为37km。目前世界最长的铁路隧道是正在建设的瑞士哥达隧道，全长57km，预计2017年建成通车。

1964年日本铁路新干线的运营，标志着铁路高速技术进入实用化阶段。高速铁路的发展，必然伴随着大量隧道工程的出现，这主要是因为线路标准必须大大提高，如最小曲线半径在多数情况下都需大干4000 m，线路坡度必须比较平缓等。日本新干线中，隧道的工程量便相当可观。北陆新干线轻并—长野段长83.6km，隧道长度约占44％；东北新干线宫内—八户段长60.0km，隧道长度约占85％；九州新干线八代—西鹿儿岛段长1211.2km，隧道长度约占70％。在这些线路上也出现了几座长隧道，如岩手隧道长25.8km，紫尾山隧道长10.0 km等。德国于20世纪80年代初期动工修建的从汉诺威到维尔茨堡新干线长327km，隧道总延长达118km，占线路长度的37％；另一条从曼海姆到斯图加特的线路长100 km，隧道长度约占30％。

二、中国铁路隧道发展简况

我国第一座铁路隧道是清朝时期在台湾省台北到基隆的铁路线上建成的狮球岭隧道，建造时间为1887-1891年，长261.4m。1908年詹天体主持修建的京张铁路，是我国自行设计、施工的第一条铁路，在关沟段建成有4座隧道，总延长1645m，其中最长的八达岭隧道长1091m，建成于1908年，是我国自行修建的第一座越岭铁路隧道。民国时期（1912—1949年)，我国共兴建铁路隧道427座，总长度达113.881 km。

据不完全统计，自1949年10月至2009年底新中国成立60年以来，中国共建成铁路隧道8230座,总延长约6840km，连同此前修建的664座、总延长156km铁路隧道,中国铁路现建成（2009年底）隧道8894座、总延长约7000km。其中，长度超过10 km 的特长隧道有18座，长度276 km。

根据国务院批复的《中长期铁路规划网（2008年调整）》，到2020年全国铁路运营里程将不少于12万km，需要建设隧道总长超过9000 km，长度大于10 km的特长隧道约122座。在列车运营速度超过200 km/h以上的高速铁路项目中，隧道总长度也将超过1000 km。

中国铁路隧道建设已有120多年的历史，先后经历了传统矿山法、新奥法和全面机械化建造的三个历史成长期，目前无论单座隧道长度还是累积隧道长度，我国已成为令全世界瞩目的隧道大国，并且建造规模和数量已进入快速增长期。随着综合国力的增强和技术进步，中国铁路隧道正在迈向世界隧道强国，向过去认为隧道修建禁区发展，出现了大量的岩溶区主水压地区隧道，穿越煤层的高瓦斯地区隧道、高海拔多年冻土隧道、长距离跨海隧道、长度超过30 km以上的高速铁路隧道。

截止2015年，世界上已建成长20km以上铁路隧道约有19座，中国的有10座（见表2-1）。国内建成最长的铁路隧道为新关角隧道（2012年建成），长32.64km。目前在建最长的隧道为大瑞铁路的高黎贡山隧道，长34.5km，预计2020年建成。

表2-1  世界上已建成长20km以上铁路隧道排名情况

排名	隧道名称	国家	长度（km）	始建时间	建成时间	隧道形式
1	青函	日本	53.85	1971	1987	海底，双线，单洞
2	里昂-都灵Ambin	法国-意大利	52.11	2006	2015	单线，双洞
3	英吉利海峡	英国-法国	51.81	1986	1990	海底，三条平行隧道
4	新勒奇山	瑞士	34.6	1994	2005	单线，双洞
5	新关角	中国	32.64	2007	2014	单线，双洞
6	戴云山隧道	中国	28.79	2008	2010	进口双线，单洞； 出口单线，双洞
7	瓜达马拉	西班牙	28.4	2002	2007	单线，双洞
8	西秦岭隧道	中国	28.236	2008	2013	双线，单洞
9	太行山隧道	中国	27.848	2005	2008	单线，双洞
10	八甲田	日本	26.455	1999	2005	复线，双洞
11	岩手一户	日本	25.8	1991	2000	双线，单洞
12	维也纳森林	奥地利	23.84	2004	2009	东段双线，单洞； 西段单线，双洞
13	南吕梁山	中国	23.47	2010	2014	单线，双洞
14	大清水	日本	22.228	1971	1981	双线，单洞
15	哈达铺	中国	22.1	2009	2011	双线，单洞
16	青云山	中国	22.06	2008	2010	单线，双洞
17	高盖山	中国	22.05	2008	2010	双线，单洞
18	吕梁山	中国	20.75	2006	2009	双线，单洞
19	乌鞘岭	中国	20.06	2003	2006	双线，单洞

三、隧道控制测量技术的发展

隧道测量技术随隧道的建设同步发展，随着测量设备和测量技术不断进步，施工设备和施工技术也在不断进步，使隧道开挖长度的不断增长成为可能。长大隧道建设与施工控制测量技术的发展紧密相关，控制测量精度是保证正确贯通的关键，指导隧道施工正确贯通的控制测量工作成为决定性的环节。

1949年前铁路隧道因受修建技术水平及工程投资等因素限制，长1公里以上隧道数量甚少。隧道不进行专业控制测量，也无工程测量技术标准。隧道设计所需的测绘资料来源于铁路勘测在施工中用定测精度对隧道设计中线（即定测中线）进行复测，按复测结果进行施工。隧道施工测量方法简单，在直线隧道用经纬仪穿中线，曲线用偏角法测设中线，距离使用钢卷尺，高程测量使用美国的活镜水准仪。

20世纪50年代中期，在宝成线秦岭隧道（2364米）和丰沙I线下马岭16号隧道(2435米)、朱窝1号隧道(2187米)施工中，因隧道长度超过2公里，经咨询苏联专家意见，首次引进精密经纬仪瑞士威尔特T3、T2型号仪器，使用三角网控制测量技术对长隧道进行控制测量。由此开始，三角网控制测量一度得到广泛应用。

20世纪60年代修建川黔线凉风垭隧道（4270米）时，洞外采用三角网锁进行控制测量，利用中线法进行洞内中线测量，总结出用导线坐标法控制中线方向，开始进行测量设计和精度评定，提出闭合导线法预计贯通误差的理论和公式。施工测量方法采用正倒镜延长直线法或光学经纬仪测角法、偏角法，距离用钢卷尺、横基尺或铟瓦量距线尺测量。

1964年12月，铁道部基建总局组织编写的中国第一部铁路隧道控制测量技术法规《铁路隧道控制测量技术通则》正式出版。20世纪60年代中期，西南铁路建设上马。由于隧道多、长度长、平面形状复杂，施工速度快，隧道测量如果完全采用传统的三角测量很难适应需要。成昆铁路沙木拉打隧道（6379米）建设中，洞外采用大地四边形锁控制方案，控制网长度7.4公里，主锁大致沿隧道中线布设，由4个大地四边形组成，于锁的两端各设一条基线。隧道洞内平面控制测量采用闭合导线，在正洞内布设一条单导线，利用平行导坑布设另一条导线，相隔适当距离(一般在500米左右)，利用横通道组成闭合环形式。实测过程中发现，由于横通道距离太短，在闭合环的首尾出现长短边相差数倍至10倍的情况，对测角精度影响极大。为避开长短边悬殊的不利影响，洞内导线改为在正洞内布设直伸型闭合导线，平行导坑内布设单导线，相距一定距离利用横通道相互检核。沙木拉打隧道洞外高程控制测量采用二等精密水准，洞内则为四等。

20世纪70年代建成的京原线驿马岭隧道全长7032米，平面形状为直线形，施工辅助坑道为平行导坑。地表平面控制采用Ⅱ等三角网和三个基线网，在隧道中部增设一条384米山顶基线以加强图形强度并提高精度，做到了贯通误差控制在预定范围内。

20世纪80年代，衡广复线大瑶山隧道施工中大量引进光电测距仪用于平面控制网的边长测量，精密导线和精密导线环布网占主导地位，三角网法基本上被淘汰。隧道局施工前对设计单位的三角网法和导线闭合环进行了实测比较，并重新进行控制网的优化改造复测建网。洞外施工控制测量采用光电测距精密导线测量控制网方法，导线环布置为沿隧道线路走向伸展的狭长形状，多边形导线闭合大环由5个小环组成。对坐标全长相对误差也作了调整。洞内平面控制采用光电测距精密导线环控制网，隧道中部的班古坳竖井联系测量采用威尔特NL垂准仪光学投点、威尔特GAK-1陀螺经纬仪定向和光电测距仪导高新技术。洞外高程控制实验应用光电测距三角高程测量方法建立长大隧道高程控制，精度达到三等水准测量精度，洞内采用四等水准精度施测。

20世纪90年代建设的侯月线云台山隧道、南昆线米花岭隧道，其洞外、洞内均采用光电测距精密导线闭合环进行平面控制测量，洞外高程控制则采用二等精密水准测量，洞内为四等水准测量。云台山I线隧道在建设中首次应用全球定位系统(GPS)进行洞外控制测量实验，精度高，速度快，费用省，不需要点之间通视，全天候作业。南昆线米花岭隧道洞内断面测量采用半自动断面测量设备，掌子面开挖轮廓线及炮眼布置测量采用手持计算机控制伺服马达型全站仪自动实施完成。

1997年在西康线秦岭I线隧道（18.46公里）施工中，采用从德国引进的两台TBM由隧道两端洞口相向掘进施工，独头掘进长度超过9公里，对施工控制测量提出极高的精度要求。洞外控制测量时平面采用GPS网（B级）控制，观测成果经平差处理后获得良好的相对精度，达到1／60万；高程则采用一等水准施测。洞内控制测量平面采用徕卡TC1800全站仪进行一等精密导线测量；高程测量使用瑞士威尔特NA2水准仪+GMP3测微器进行三等水准实施。隧道断面测量使用徕卡Profiler 4000隧道断面测量系统，测量一个单线隧道断面约需3分钟，测量精度为3毫米，自动化程度高，对施工干扰小，作业速度快。秦岭隧道1998年贯通，横向贯通误差12毫米，高程贯通误差1毫米。

2001～2005年施工的渝怀线圆梁山隧道（11068米），洞口地势险要，处于峭壁半腰，洞口至山坡高差超过300米，垂直角很大，对施工测量进洞引入控制方向带来极大挑战。勘测设计单位沿线路布置中桩或偏移导线桩进行线路设计。洞外平面控制采用精密导线闭合环方式对整座隧道布网，在隧道洞口布设插网，测量等级按照二等导线精度指标实施。洞外高程控制采用光电测距三角高程方法与施测精密导线网同时实施完成，测量精度达到三等水准技术指标。为保证隧道横向贯通精度，在隧道贯通前实施了GPS控制测量网复测，确认精密导线网成果与GPS控制网成果一致。洞内平面控制测量采用三等精密导线闭合环，高程采用三等水准测量精度。

2004～2006年建成的兰武线乌鞘岭隧道（20050米）为两座单线隧道，左右线间距为40米。为缩短建设工期，全隧道辅助施工坑道设计13座斜井、1座竖井、多座横洞。平面控制采用GPS网(B级)设计并施测，高程控制采用二等水准测量。洞内控制测量及施工测量基本采用导线法控制中线施工。隧道所设斜井井身超过2000米，大台竖井深度516.44米，井口海拔高程达到3022米，创下铁路隧道竖井深度及海拔高度之最。为保证洞外控制测量坐标方位向隧道井底的可靠传递，由斜井、竖井引入的控测方向进行陀螺经纬仪定向检测比对。洞内平面控制按二等精密导线精度、高程控制按照三等水准精度实施。

二十世纪50、60年代隧道洞外平面控制测量，以三角锁（网）为主，三角锁（网）的基线丈量测量、测角工作程序复杂，劳动强度大，效率低。到70年代后期， 光电测距仪和电子计算机技术在隧道控制测量中得到普遍应用，繁重的基线丈量由光电测距代替，导线网成了平面控制网的主要布设形式，以往常用的三角锁形式基本被淘汰。80年代末，GPS（全球定位系统）技术应用在隧道洞外控制测量，是对传统测量技术的重大变革。

四、隧道测量技术现状与展望

进入21世纪，全站仪、电子水准仪、GNSS等测量仪器设备的升级换代，勘测设计一体化、精密工程测量、遥感、数码航测、LIDAR、自动化监测等技术的应用，铁路隧道控制测量技术发展到了一个崭新的阶段。目前，铁路长大隧道的设计越来越多，且越来越长，勘测期间采用遥感、数码航测、LIDAR等技术手段进行隧道选址设计，平面控制测量已普遍采用GNSS（全球卫星导航系统）测量技术，高程控制测量采用电子水准仪进行测量，测量手段有了很大的提高。

随着空间技术、计算机技术、信息技术以及通信技术的发展，测绘科学技术在这些新技术的支撑和推动下，以“3S”技术为代表的现代测绘科学技术，使测绘学科从理论到手段均发生了根本性的变化，铁路隧道控制测量技术手段同样也有深刻的变化，展望未来，一些新的铁路隧道控制测量技术手段将得到应用。

1.在铁路隧道控制测量中，将充分利用航空航天器、测量机器人、测地机器人、自动化传感器等新型测量仪器设备，并集多种测量技术和手段于一体。

2.测量数据采集从一维、二维到实时三维，从接触式测量方式向非接触式测量方式发展，测量平台从传统的航测、地面测量，向高分卫星数据、SAR、车载LIDAR、机载LIDAR、数码航摄等发展，从静态走向动态。数据从测量点、线路平纵断面线、线路地形图等几何元素向高密度空间三维、点云、三维可视化以及设计模型的构建方向发展。

3.随着各项新技术的应用，勘测手段和勘测流程将发生变化，勘测数据采集这项繁重的外业大部分工作将逐步转由室内空间大数据中来完成和替代，大大减少外业勘测投入，同时提高勘测精度。

4.施工建设过程中的监控量测和沉降变形，向现场适时监测、远程网络控制、智能预警管理等信息化、智能化方向发展。

5.铁路运营期间对隧道的监测仅仅依靠传统的大地测量、工程测量手段已经远远不能满足需要，向快捷实时、自动化、智能化、网络化方向发展。

内容源于网络，旨在分享，如有侵权，请联系删除

相关资料推荐：

隧道控制测量技术方案

https://ziliao.co188.com/p63418276.html

知识点：铁路隧道控制测量14讲 之 隧道控制测量技术的发展