特长隧道贯通测量设计方案

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[摘 要] 由于测量过程中不可避免的误差以及人为因素,因此隧道贯通实际上总是存在偏差的。本文以一条单线长4km，双线长8km的特长隧道为例来做贯通检测控制设计。

[关键词] 特长隧道 测量 贯通控制

1.前言

由于测量过程中不可避免的带有误差,因此隧道贯通实际上总是存在偏差的。隧道贯通接合处的偏差可能发生在空间的三个方向中,即沿隧道中心线的长度偏差,垂直于隧道中心线的左右偏差(水平面内)和上下的偏差(竖直面内)。第一种偏差只对贯通在距离上有影响,对隧道的质量没有影响,而后两种方向上的偏差对隧道质量有着直接影响,所以这后两种方向上的偏差又称为贯通重要方向的偏差。贯通的容许偏差是针对重要方向而言的。

人为因素是隧道能否精确贯通的关键因素。优秀的测量队伍拥有良好的经验和技术，拥有一套行之有效的测量方法，能够消除更多的人为误差，能够让测量设备的功效达到极致，做事更细心，更负责，是隧道精确贯通的根本保障。

2.选择贯通测量方案

隧道项目为了加快施工速度,缩短施工工期,改善通风状况及劳动条件,隧道施工通常都会采用进、出口两个工作面相向掘进。为了保证各掘进工作面沿着设计的方向掘进,使贯通后接合处的偏差不超过《工程测量规范》允许的限差要求,满足隧道贯通的精度,所以贯通测量的方案选择及误差预计都是必要的。贯通测量方案和测量方法选用的是否合理,一方面要看它们在实地施测时是否切实可行,另一方面还要看贯通测量的精度是否能满足隧道贯通的设计容许偏差要求。进行误差预计的目的就是帮助我们选择合理的测量方案和测量方法,做到隧道贯通心中有数,既不应由于精度不够而造成工程损失,也不盲目追求高精度,而增加测量工作量,尤其对长大隧道的贯通有着十分重要的意义。

2.1 选择贯通测量方案

根据对项目的初步了解，确定了本贯通测量方案。根据《土木工程测量》要求,隧道贯通误差的限差为:横向贯通误差不大于100mm，高程贯通误差不大于50m。故按规范要求确定如下方案:

2.1.1 平面控制测量

众所周知,隧道贯通面上贯通误差的影响值,由洞外、洞内控制测量两部分组成。洞外采用GPS 网作控制来保证洞外控制精度,洞内采用控制测量进行设计。按《工程测量规范》规定的分配原则,分配给洞内横向中误差,洞内外采用四等导线联测,测角精度为1″,边长相对中误差1/20000,洞内使用相同仪器,各参数相同。

2.1.2 高程测量

洞、内外均采用三角高程测量,洞外由 DQ01-BM228两水准点联测,路线长度1.7km和4km,每公里测量的偶然误差为10mm。由于实测资料较少,故所有参数均根据测规及仪器实际精度而确定。

2.1.3 进度控制

隧道进洞之前用GPS、全站仪和水准仪在洞外先布设三角控制网，每个洞口控制点至少要三个，且精度要达到三等。再根据进度隧道每进深500米（双向开挖相加共500米）检测控制一次，直至隧道贯通之前200米。如检测发现隧道导线控制点有偏差，应立即和业主、监理以及施工单位反映情况，同时给出改进建议和数据。隧道贯通之前应多次检测，确保贯通精度。

2.1.4 测量方法

根据测量方案的要求结合现有仪器的实际情况确定采用日本产索佳SET2110型全站仪进行平面导线控制测量和高程控制测量。

3.控制测量的实施

3.1 人员配备

为确保本隧道的横向和纵向的高精度贯通,测量人员须由主测工程师，副主测工程师和助理测量员等至少4人以上人员组成,从而提高洞内控制测量精度和减少内外业工作强度。

3.2 仪器设备

本隧道控制测量采用的仪器应满足下列精度要求: GPS测量仪水平：(5+1×10-6D)mm ，垂直：(10+2×10-6D)mm；全站仪测角精度小于或等于±1″,测距精度不大于±(2mm+2×10D),水准仪的精度应高于或等于± 1mm/km,采取铟钢水准尺。测量仪器按国家规定每年送国家授权检定部门检定,合格后方能使用。

3.3 控制点的埋设

控制点埋设应做到点位稳定,无施工干扰。

3.4 内外联测

洞内外联测,应选在阴天,气温稳定,无风情况下进行。水平角观测在不同时段采用方向观测法测2组,每组15个测回。测距采用对向观测,其中竖直角观测四个测回,测距6次, 边长计算考虑气象改正,投影改正。投影面高度最好为隧道中线平均高程(GPS网投影高程面)。高程测量严格按照《工程测量规则》四等水准测量要求进行,采用往返不同线路进行施测,在往返闭合差满足要求时,取往返平均值。

3.5 洞内控制测量

洞内导线应根据洞口投点向洞内作引伸测量,洞口投点应纳入控制网内,由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差, 不应超过测量等级的要求,后视方向的长度不宜小于300m。导线点应尽量沿路线中线布设,导线边长在直线地段不宜短于200m;曲线地段不宜短于70m。无闭合条件的单导线,应进行二组独立观测,相互校核:

用中线法进行洞内测量的隧道,中线点间距直线部分不宜短于 100m;曲线部分不宜短于50m。

当用正倒镜延长直线法或曲线偏角法检测延伸的中线点时,其点位横向偏差不得大于 5mm。

3.5.1 水准点

洞内铺设路线应由洞口高程控制点向洞内布设,结合洞内施工情况,测点高距以200m～500m为宜。洞内施工用的水准点,应根据洞外、洞内已设定的水准点,按施工需要加设。为使施工方便,在导坑内拱部、边墙施工地段宜每100m设立一个临时水准点,并定期复核。

3.6 施工测量

洞内控制测量应在施工不影响时进行,并加强通风,保证照明充分,提高清晰度。以良好的施测环境,确保测量的精度。洞内导线向前延伸,施测时必须联测两个以上同等级控制点, 在确定前面点位正确无误后方可向前延伸。

4.贯通误差的测定及调整

4.1 贯通误差的测定

采用精密导线测量时,在贯通面附近定一临时点,由进测的两方向分别测量该点的坐标,所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上,得出实际的横向和纵向贯通误差,再置镜于该临时点测求方位角贯通误差。

采用中线法测量时,应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸,并取一临时点, 量出两点的横向和纵向距离,得出该隧道的实际贯通误差。

水准路线由两端向洞内进测,分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上, 所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。

4.2 贯通误差的调整

①用折线法调整直线隧道中线。

②曲线隧道,根据实际贯通误差,由曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线。

采取精密导线法测量时,贯通误差用坐标增量平差来调整。

进行高程贯通误差调整时,贯通点附近的水准点高程,采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。

隧道贯通后,施工中线及高程的实际贯通误差,应在未衬砌的 100m地段内(即调线地段)调整。该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行放样。

由于洞内环境差，势必导致测量误差超过限差，需通过增加测回次数保障测量精度

随着隧道的延伸，测量误差累计越来越大，需通过特别的方式对误差进行正态分布分析，判定误差的分布状况再进行合理的分配。

由于特长隧道都设有车行通道，需通过车行通道进行左右线的联测来发现误差，并及时进行平差，作出精度评定。

5.小结

本方案是在未深入了解项目的基础上做出的初步设计方案，待工程有了深入了解之后再根据实际情况做出相应调整和完善。

参考文献：

[1]《工程测量规范》