1 工程概況
大理至瑞麗鐵路地處云南省西部地區(qū)。該鐵路向東連接昆（明）廣（通）大（理）鐵路老線及昆楚大鐵路，向北連接大（理）麗（江）香（格里拉）鐵路，向南連接大（理）臨（滄）普（洱）鐵路，向東北連接規(guī)劃中的攀（枝花）大（理）鐵路，還有保山至騰沖鐵路，云南延邊鐵路接入其中。該鐵路穿過蒼山、筆架山、大光山、怒山、高黎貢山等山脈，橫跨西洱河、漾濞江、順濞河、瀾滄江、怒江和龍川江等大江大河，西至瑞麗，線路長約330.103km。其中大理至保山段全長133.660km，保山至瑞麗段全長196.443km。向西連接中緬孟印鐵路，是泛亞鐵路西線的重要組成部分，該鐵路與廣大線、廣昆線共同構(gòu)成云南向西的國際鐵路通道。大瑞鐵路是我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中完善路網(wǎng)布局和西部開發(fā)性新線項目之一，也是我國西南進(jìn)出境通道之一的中緬國際鐵路通道的重要組成部分，是中國連接中南半島經(jīng)濟(jì)走廊的重要環(huán)節(jié)。
大瑞鐵路平面位置示意圖
位于龍陵縣境內(nèi)的高黎貢山隧道是大瑞鐵路的重點控制性工程。隧道位于怒江車站至龍陵車站區(qū)間，隧道進(jìn)口里程為D1K192+302，出口里程為D1K226+840，全長為34.538km，是亞洲最長的鐵路山嶺隧道之一，穿越19條斷裂帶，最大埋深1155米。因為幾乎涵蓋所有隧道施工不良地質(zhì)條件和重大風(fēng)險，故被專家稱為隧道建設(shè)“地質(zhì)博物館”。由于特殊的地質(zhì)條件，施工方采取在隧道上方開挖與隧道相連的豎井的開拓方式，增加工作面和出渣與進(jìn)料運輸線路。在隧道建成后，豎井還可作為通風(fēng)之用。其中進(jìn)口緊鄰怒江特大橋，且怒江車站伸入隧道內(nèi)，結(jié)合預(yù)留二線工程，進(jìn)口段498m 為雙線隧道；出口處龍陵車站伸入隧道，并結(jié)合預(yù)留二線工程，出口段 538m 為雙線，其余地段均為設(shè)計時速 140km 單線電氣化鐵路隧道。高黎貢山隧道屬于目前國內(nèi)在建的最長鐵路隧道，地理位置特殊、地質(zhì)條件復(fù)雜，工程地質(zhì)條件具“三高”（高地?zé)?、高地?yīng)力、高地震烈度）、“四活躍”（活躍的新構(gòu)造運動、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動力地質(zhì)條件和活躍的岸坡淺表改造過程）的特征，施工難度極高，工程建設(shè)風(fēng)險突出。其工程規(guī)模、建設(shè)難度與工程風(fēng)險，在目前國內(nèi)隧道施工領(lǐng)域首屈一指。高黎貢山隧道平面位置如下圖所示。
高黎貢山隧道平面位置示意圖
2 解決的關(guān)鍵問題
在隧道工程施工中，為了加快施工進(jìn)度，縮短隧道施工工期，需要設(shè)置橫洞、斜井、豎井等來增加工作面。為保證豎井開挖面與其它開挖面之間正確貫通，就必須將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、坐標(biāo)方位角及高程，經(jīng)由豎井傳遞至井下開挖面，指導(dǎo)豎井井下施工中線和高程的正確放樣。
大瑞鐵路高黎貢山隧道工程規(guī)模宏大，地質(zhì)條件極為復(fù)雜。超長隧道地表首級控制網(wǎng)建網(wǎng)精度要求高，深豎井施工聯(lián)系測量難度較大，豎井內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，如何將地面控制網(wǎng)中的坐標(biāo)、坐標(biāo)方位角及高程，經(jīng)由豎井傳遞至井下開挖面是高黎貢山隧道建設(shè)成敗的關(guān)鍵因素之一，高黎貢山隧道1#豎井地面井口如下圖所示。
高黎貢山隧道1#豎井
2.1 鐵路隧道超深豎井坐標(biāo)投點精度要求高
隧道貫通誤差包括橫向貫通誤差、縱向貫通誤差和豎向貫通誤差，橫向和縱向即平面貫通誤差，豎向則為高程貫通誤差。由于高黎貢山隧道為超長隧道，為保證隧道順利貫通需建立隧道獨立控制網(wǎng)，隧道洞外首級控制網(wǎng)采用GNSS測量方式，建網(wǎng)等級為高鐵一等。
鐵路隧道因行車限界和貫通限差要求，測量精度和施工質(zhì)量要求都非常高，豎井坐標(biāo)投點精度直接與隧道線形、結(jié)構(gòu)物（構(gòu)筑物）位置直接相關(guān)，坐標(biāo)投點誤差作為隧道貫通誤差的固定誤差存在，是關(guān)系到工程建設(shè)成敗的最關(guān)鍵因素之一。
控制點布設(shè)方案
2.2 超深豎井聯(lián)系測量方位精度要求高
從目前的測量技術(shù)水平來說，橫向貫通誤差最難控制，也是直接影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。橫向誤差如果超過一定的范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入隧道限界而迫使大段襯砌拆除重建，既給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失又延誤工期，所以加強對橫向貫通誤差的研究意義重大。
將地面坐標(biāo)方位角由地面控制網(wǎng)傳遞至井下至關(guān)重要，按照施工組織計劃高黎貢山隧道1號豎井與2號豎井間正洞施工長度為7335米，致使獨頭掘進(jìn)長度達(dá)到3660m。因此在豎井下獲取高精度坐標(biāo)方位角顯得尤為重要，井下坐標(biāo)方位角的精度之間與橫向貫通誤差控制有著直接的關(guān)系。
豎井定向聯(lián)系測量常用方法有一井定向、兩井定向、鉆孔投點以及鉛垂儀、陀螺全站儀聯(lián)合定向法?？筛鶕?jù)聯(lián)系測量條件和精度要求進(jìn)行優(yōu)化選擇。施工材料運輸、通風(fēng)、各種線纜、運輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等占用井壁較多，同時井壁滲水、井底雨水大等導(dǎo)致井底鋼絲擺動等，這些都給超深豎井聯(lián)系測量帶來了極大挑戰(zhàn)。
地下坐標(biāo)傳遞示意圖
2.3 超深豎井高程導(dǎo)入精度要求高
高黎貢山隧道施工通道設(shè)進(jìn)口、出口、一對主副斜井、兩對主副豎井等施工通道，如何保證各施工通道間順利貫通銜接，高程控制測量非常重要。地表首級高程控制網(wǎng)為二等水準(zhǔn)控制網(wǎng)，且分別引測至各施工通道附近，同時進(jìn)口、出口、斜井口等均可采用二等水準(zhǔn)測量方式進(jìn)行高程引測；豎井井口附近的二等水準(zhǔn)基點如何準(zhǔn)確導(dǎo)入豎井井下并指導(dǎo)施工成為影響豎井順利貫通關(guān)鍵因素之一。
豎井井身內(nèi)環(huán)境復(fù)雜且惡劣。豎井井口與井底溫差、千米定制鋼尺長改正、鋼尺自重導(dǎo)致尺長不運行變形、鋼尺配重改正、豎井中氣流不穩(wěn)定導(dǎo)致鋼尺不豎直等，這些因素給超深豎井導(dǎo)高帶來了極大挑戰(zhàn)。高黎貢山隧道工人在高溫高濕環(huán)境下施工如圖3.5-5所示。
高黎貢山隧道工人在高溫高濕環(huán)境下施工
如此復(fù)雜的施工條件給測量工作也帶來了極大的困難，高溫、高濕、涌水、豎井井壁滲漏水、豎井井身濺水、通風(fēng)不暢等等，造就了高黎貢山隧道艱苦卓絕的施工環(huán)境和極度困難的聯(lián)系測量條件。首先這樣的環(huán)境對于測量人員來說就已是極其難以承受；同時高溫高濕極端條件也給測量儀器的穩(wěn)定性和測量數(shù)據(jù)的獲取帶來了很大的不確定性。
3 展望
在大瑞鐵路高黎貢山隧道的建設(shè)中，在測量工作上遇到了很多前所未有的困難于挑戰(zhàn)，尤其是國內(nèi)最深鐵路豎井（1號豎井主井深762.59m，副井深764.74m；2號豎井主井深640.22m，副井深640.36m。）聯(lián)系測量工作。再加上復(fù)雜的豎井井身環(huán)境，通過豎井施工通道要掘進(jìn)約10km鐵路隧道正線，對于高黎貢山隧道的建設(shè)和測量工作都是一場極為困難的攻堅戰(zhàn)。在如此復(fù)雜的條件下，承建單位運用最先進(jìn)的測量儀器和技術(shù)，嚴(yán)格按照相關(guān)測量規(guī)程規(guī)范的要求，充分發(fā)揮各種測量方法的優(yōu)勢，秉持著“做最難的，交最好的”的堅定信念，克服了重重困難，為今后國內(nèi)外超長隧道的測量工作提供了大量經(jīng)驗，對超深豎井的測量工作也具有很高的實用參考價值，是特長隧道和深豎井工程的典型案例。
1.大瑞鐵路高黎貢山隧道測量控制網(wǎng)的建立和維護(hù)使用了GNSS測量、水準(zhǔn)測量、導(dǎo)線測量等多種測量先進(jìn)技術(shù)和方法，為隧道的順利建設(shè)提供了可靠的技術(shù)保障； 2.針對超深豎井平面聯(lián)系測量，現(xiàn)場采用了一井定向、兩井定向，并對一井定向與兩井定向成果進(jìn)行了分析對比，實現(xiàn)1、2號深豎井從地面到井下平面坐標(biāo)的精準(zhǔn)傳遞； 3.針對超聲豎井高程聯(lián)系測量，采用兩把千米鋼尺導(dǎo)高，使用自動安平水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀分別置于井上和井下，井下、井上趨近測量同時進(jìn)行，測量時同時讀數(shù)，并獎鋼尺各改正項加入高差改正，將地面基準(zhǔn)高程傳遞至井下，并進(jìn)行對比分析； 4.高精度陀螺定向可以獨立進(jìn)行真北方向測量，可對井下導(dǎo)線測量坐標(biāo)方位角進(jìn)行“糾偏”，是保障超長隧道貫通的重要技術(shù)手段； 5.積極采用新技術(shù)、新設(shè)備，基于三維激光跟蹤測量技術(shù)編寫了深豎井聯(lián)系測量方案，并進(jìn)行了可行性分析及精度估算，并大膽在1號豎井進(jìn)行了試驗驗證，在井內(nèi)測量深度達(dá)到230m，為以后類似項目提供參考依據(jù)。
截止2024年5月，大瑞鐵路的施工已近九個年頭。目前大理至保山段已實現(xiàn)通車，高黎貢山進(jìn)口與斜井已經(jīng)貫通，1號主副豎井、2號主副豎井均施工完畢且并完成改絞，已轉(zhuǎn)入正洞施工，出口正洞完成施工約7.8km，高黎貢山隧道正洞施工累計約18公里。大瑞鐵路高黎貢山隧道，幾乎囊括了所有不良地質(zhì)和重大施工風(fēng)險，也被稱為“世界上最難修的隧道”，其控制測量工作尤其是國內(nèi)最深豎井聯(lián)系測量工作的難度也是前所未有的。
大瑞鐵路是“一帶一路”倡議的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，高黎貢山隧道又是其中的重中之重，開工建設(shè)時是中國鐵路第一長隧、世界上第一座穿越橫斷山脈的超級工程，將創(chuàng)造中國隧道建設(shè)的多項第一，對于中國特長隧道、超深豎井建設(shè)來說是一個里程碑式的超級工程。其沿線有白、彝、回、傈僳、苗、納西等10多個少數(shù)民族聚集區(qū)，建成后，大理與瑞麗的通行時間將從六七小時縮短至約3小時，保山、德宏等滇西南地區(qū)也將結(jié)束不通火車的歷史。大瑞鐵路也是聯(lián)通中緬國際鐵路中國境內(nèi)的“最后一段”，昆明至瑞麗實現(xiàn)朝發(fā)夕至，也有利于推動中國與東南亞國家交流合作。同時，也是中國各民族團(tuán)結(jié)友愛、各地區(qū)平衡發(fā)展的深刻體現(xiàn)，充分展示了中國人勤勞勇敢，勇于奮斗，攻堅克難的偉大精神，將成為向世界展示中國隧道建設(shè)能力的一張靚麗名片。
參考文獻(xiàn)：大國工程測量技術(shù)，第二部/宋超智，陳翰新，李清泉，西安：西安地圖出版社，2024.8
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