對隧道控制測量設(shè)計及貫通精度估算的探析

1、 對隧道控制測量設(shè)計及貫通精度估算的探析一、引言 對隧洞工程的開挖，在各種規(guī)范中的要求很多，精度也要求比較高，特別是對有些管道及特種工程的隧洞。對施工單位而言，洞內(nèi)控制測量精度的高低就直接影響到貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫通，我們首先要對洞內(nèi)控制測量進(jìn)行設(shè)計，在未貫通前對已施測的測量成果要進(jìn)行相應(yīng)的精度估算，為保證相應(yīng)的控制測量精度還要采取相應(yīng)的測量方案，下面就這幾方面進(jìn)行相應(yīng)的探析。 二、洞內(nèi)控制測量設(shè)計 2 1 平面控制測量設(shè)計 洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導(dǎo)線。當(dāng)接到隧洞工程開挖任務(wù)時，首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計貫通精度要求，對洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計，估算預(yù)期的誤差、確

2、定導(dǎo)線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測量設(shè)備及測量方案。 根據(jù)隧洞設(shè)計開挖圖，按一定比例尺在 CAD 或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開挖施工時洞內(nèi)的測量環(huán)境（如通視條件及出渣等對測量的影響）、以及測量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點位置，并展于圖上。 支導(dǎo)線的終點是支導(dǎo)線精度的最弱點，橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測角誤差及導(dǎo)線邊長誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度，下面主要分析橫向貫通中誤差。 根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測角及測邊是相互獨立的兩個量，則可得導(dǎo)線測角中誤差所引起的橫向貫通中誤差 my 為： 該式是隧洞工程橫向貫通中誤差常

3、用的估算公式。 根據(jù)選定的 m 和 ms/s 值來確定導(dǎo)線測量的等級，并嚴(yán)格按確定的等級技術(shù)要求進(jìn)行施測，來指導(dǎo)隧洞的開面位置開挖。 2 2 高程控制測量設(shè)計 隧洞洞內(nèi)高程的控制測量精度直接影響的是豎向貫通中誤差，通常是根據(jù)水準(zhǔn)測量或三角高程測量誤差引起的豎向貫通中誤差來確定高程控制測量的等級。 式中： mh- 豎向貫通中誤差； L 洞內(nèi)高程測量路線的全長， m ； m- 按測段往返測的高差不符值計算的每公里高差中數(shù)的偶然中誤差， mm ； 式中 L 可根據(jù)圖上擬定的路線量取或取 3 5 倍洞軸線的長度。 確定高程測量的等級后，選取方便施測、經(jīng)濟(jì)合理，又能保證高程傳遞精度的測量方法，如水準(zhǔn)測量

4、、三角高程測量，嚴(yán)格按相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行施測。 以上探析的洞內(nèi)控制測量設(shè)計計算方法適應(yīng)于相向開挖長度為 8km 以內(nèi)的隧洞開挖，也可作為相向開挖長度超過 8km 洞內(nèi)平面控制測量的專門技術(shù)設(shè)計，但為保證設(shè)計貫通精度要求，洞內(nèi)導(dǎo)線還應(yīng)進(jìn)行提高精度的特別技術(shù)設(shè)計，如采用陀螺經(jīng)緯儀加測方位角，檢測測角中的粗差及控制測角誤差的累積；選取合理的導(dǎo)線路線方案；改善測量環(huán)境等等測量設(shè)備及方法。 對于在 8km 以內(nèi)的隧洞勘測設(shè)計院提供了專用首級控制網(wǎng)時，則施工單位不用單獨進(jìn)行洞內(nèi)控制測量的設(shè)計，采用低于首級控制網(wǎng)一等級的技術(shù)要求進(jìn)行施測即可。 三、洞內(nèi)控制測量精度的估算 3 1 平面控制測量精度的估算 考慮

5、到洞內(nèi)導(dǎo)線按設(shè)計等級施測后，因洞內(nèi)通視條件的限制及施工等多方面的影響，而造成未能按設(shè)計路線進(jìn)行施測，針對這種情況，則要根據(jù)已施測的成果對該導(dǎo)線進(jìn)行精度估算。 對直伸型隧洞，則采用直伸支導(dǎo)線終點的點位誤差作為洞內(nèi)橫向貫通中誤差： MBz=±mS2n (mL) 2 n+1.53 式中： n 導(dǎo)線邊數(shù)； m 測角中誤差， s ； mss- 測邊相對中誤差； L 導(dǎo)線全長 ,km ； 非直伸型隧洞用非直伸支導(dǎo)線終點的點位誤差作為橫向貫通中誤差： MBf=±mS2n (mL) 2 Dy2 式中： n 導(dǎo)線邊數(shù)據(jù) m 測角中誤差， s ； mss- 測邊相對中誤差； L 導(dǎo)線全長 ,k

6、m ； Dy2 導(dǎo)線重心到各導(dǎo)線點距離的平方和（導(dǎo)線重心為導(dǎo)線各點坐標(biāo) X 、 Y 值的平均值）， m2 ； 對還未施測的導(dǎo)線點位仍以設(shè)計擬定的點位計算出各相應(yīng)數(shù)值，只要 MBz, MBf 值不大于洞內(nèi)設(shè)計橫向貫通中誤差就可。 3 2 高程控制測量精度估算 m=±14nR 式中： 測段往返測高差不符值； R 測段的長度； n 測段數(shù)； 該種高程控制測量精度的估算方法適用于水準(zhǔn)測量及三角高程測量。 四、提高洞內(nèi)控制測量精度的幾點建議 4 1 嚴(yán)格按設(shè)計的控制測量等級相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行施測，施測中盡量采用三聯(lián)腳架法，但要注意各基座與棱鏡及儀器有無隙動、氣泡有無偏離、對中偏離是否較大等等，如

7、有上述情況則要對儀器進(jìn)行檢修校正，找出問題所在； 4 2 導(dǎo)線要盡可能布設(shè)成似等邊直伸型導(dǎo)線，在測量環(huán)境允許范圍內(nèi)盡可能的選長邊； 4. 3 隧洞每開挖到一定長度時要及時增設(shè)基本導(dǎo)線點，指導(dǎo)開挖的臨時點要控制在 23 個以內(nèi)，且要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測其正確性，確保洞室開挖的正確； 4 4隧洞每開挖到一定階段或一定長段時要及時對導(dǎo)線進(jìn)行檢測、復(fù)測及精度估算，對因其它原因而改變設(shè)計路線方案時要對精度進(jìn)行估算4.4 5 要嚴(yán)格進(jìn)行邊長的投影計算，正確計算各點平面坐標(biāo)； 4 6 三角高程測量時，要嚴(yán)格按操作程序進(jìn)行，如垂直角的觀測要同測距在同一次照準(zhǔn)時完成，對于三角高程等級在三等或高于三等時則要采取一些提高精度的措施進(jìn)行施測，如隔點設(shè)站法、提高對中精度等等； 4 7 對貫通面較多的隧洞，要考慮到隧洞全部貫通后的軸線情況，對洞內(nèi)有砼襯砌時，還要對相向挖的兩條導(dǎo)線進(jìn)行附合，并進(jìn)行貫通誤差分配或平差處理，保證洞內(nèi)砼