解決隧道洞內(nèi)控制測量對貫穿誤差的方法

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解決隧道洞內(nèi)控制測量對貫穿誤差的方法

隧道控制測量的主要目的，就是保證隧道在兩個(gè)或兩個(gè)以上開挖面的相向施工中，使其中線符合線路平面和縱斷面的設(shè)計(jì)要求，在允許誤差的范圍內(nèi)，在滿足限界要求的條件下正確貫穿，使襯砌結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求，以減少施工浪費(fèi)和不必要的返工。對施工單位而言，洞內(nèi)控制測量精度的高低就直接影響貫穿的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫穿，本文就隧道洞內(nèi)控制測量對貫穿誤差的影響作以下分析。1隧道貫穿誤差的概述1.1隧道貫穿誤差的分類

貫穿誤差是指在隧道施工中，由于地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量、施工放樣等誤差，使得相向或同向掘進(jìn)的坑道（或豎井）的兩條施工中線上，具有貫穿面里程的中線點(diǎn)不重合，兩點(diǎn)連線的空間線段稱為貫穿誤差。而根據(jù)其在隧道內(nèi)的錯(cuò)開現(xiàn)象，一般將貫穿誤差分為三類：①縱向貫穿誤差：即與貫穿面垂直的分量，其影響隧道中線的長度和線路的設(shè)計(jì)坡度；②橫向貫穿誤差（將使隧道施工中線產(chǎn)生左或右的偏差）：與貫穿面平行的分量，其影響線路方向，如誤差超出一定范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，因此須對橫向誤差加以控制；③豎向貫穿誤差（高程貫穿誤差）：在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫穿誤差，簡稱高程誤差，其將使坑道的坡度產(chǎn)生偏差。1.2貫穿誤差限差及貫穿精度要求

按《測規(guī)》規(guī)定，隧道長度小于3000m時(shí)，橫向貫穿限差為150mm，高程貫穿限差為70mm。貫穿精度要求叫表1.

表1洞外、洞內(nèi)控制測量的貫穿精度要求

1.3隧道貫穿誤差的來源及分派

隧道貫穿誤差的主要來源為洞外、洞內(nèi)控制測量，洞內(nèi)施工放樣誤差對貫穿誤差的影響可歸并到洞內(nèi)控制誤差。由于洞內(nèi)受光線暗、粉塵多，通風(fēng)條件差、施工干擾多、空間狹窄等限制條件，因此洞內(nèi)外控制測量具有不等精度，根據(jù)誤差不等精度分派原則及誤差傳播定律有：

（1）

式中：m值。

2洞內(nèi)控制測量設(shè)計(jì)

為了保證隧道施工貫穿精度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在隧道施工前，要根據(jù)隧道洞室相向或單向開挖長度及施工貫穿中誤差的精度要求，估算預(yù)期的誤差，確定導(dǎo)線施測的等級，編制隧道控制測量設(shè)計(jì)，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫穿精度，更為合理選擇經(jīng)濟(jì)的施工測量設(shè)備和確定施工測量初步方案。

根據(jù)隧道設(shè)計(jì)開挖圖，按一定比例尺用CAD或在圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫穿面位置，充分考慮開挖施工時(shí)洞內(nèi)的測量環(huán)境（如通視條件及隧道施工對測量的影響）、以及測量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點(diǎn)位置，并展于圖上。3洞內(nèi)控制測量對貫穿誤差的影響估算3.1導(dǎo)線控制誤差對橫向貫穿中誤差的影響估算

洞內(nèi)平面控制測量在未貫穿前都是采用支導(dǎo)線，隨施工開挖的突進(jìn)向貫穿面延伸。支導(dǎo)線的終點(diǎn)是支導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)。橫向貫穿中誤差主要影響隧洞的貫穿精度，而橫向貫穿中誤差是由導(dǎo)線測角測邊誤差引起。

根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測角及測距是相互獨(dú)立的兩個(gè)量，則可得導(dǎo)線測角中誤差所引起的橫向貫穿中誤差δ

yβ

洞內(nèi)

為洞內(nèi)控制誤差對my的影響值；m

洞外為

為洞外控制誤差對my的影響

為：

（2）

式中：δ

yβ

為測角引起的橫向貫穿中誤差；ρ為常數(shù)206265〞；mβ為導(dǎo)線測

角中誤差，S；∑RC2為觀測角度的導(dǎo)線點(diǎn)到貫穿面的垂直距離平方的總和，m2。導(dǎo)線測距誤差所引起的橫向貫穿中誤差為δyx

（3）

式中：δ

yx

為測距引起的橫向貫穿中誤差；為導(dǎo)線邊長相對中誤差，mm；∑

Dy2為各導(dǎo)線邊在貫穿面上的投影長度平方和的總和，m2。那么，導(dǎo)線測量誤差在貫穿面上所引起的橫向貫穿中誤差為

（4）

該式是隧道工程橫向貫穿中誤差常用的估算公式。3.2洞內(nèi)高程控制測量對豎向貫穿中誤差的影響估算

受洞內(nèi)高程控制測量的誤差影響，貫穿面上所產(chǎn)生的高程中誤差按下式計(jì)算：

（5）

式中：m△h為豎向貫穿中誤差；m△為每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差，以mm計(jì)；L為洞內(nèi)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長度，以km計(jì)。

確定水準(zhǔn)路線方案后，根據(jù)測量初步方案選擇的水準(zhǔn)測量等級。在表2中選取全中誤差m△。將L和m△值帶入（5）式子中計(jì)算出估算豎向貫穿中誤差m△h。當(dāng)m△h大于隧洞豎向貫穿中誤差允許值時(shí)，應(yīng)選擇合符精度要求的儀器設(shè)備或調(diào)整線路及提高水準(zhǔn)等級重新計(jì)算，直至m△h小于隧洞豎向貫穿中誤差允許值。

表2

3.3未貫穿部分橫向貫穿誤差估算及方案調(diào)整此時(shí)分派給未貫穿部分橫向貫穿誤差mw按下式計(jì)算：

（6）

未貫穿部分橫向貫穿誤差估算值m按式（6）計(jì)算，若mg＜mw則未貫穿部分

方案可行，否則應(yīng)調(diào)整改進(jìn)未貫穿部分測量方案直至mg＜mw。4提高洞內(nèi)控制測量精度的幾點(diǎn)建議

4.1嚴(yán)格按設(shè)計(jì)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，如有上述狀況則要對測量儀器進(jìn)行檢修和校正，找出問題所在。4.2測回間要重新對中儀器和覘標(biāo)，一般3-5次測回重新置中一次，并采用雙照準(zhǔn)法讀數(shù)，兩次照準(zhǔn)讀數(shù)限差為±2〞，以減小對中誤差和對點(diǎn)誤差的影響，保證測角精度。水平角觀測采用方向觀測法觀測，每個(gè)測回的零方向讀數(shù)，應(yīng)均勻分派在度盤的不同位置上。

4.3采用碘鎢燈照明，為消除照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差，照明時(shí)半測回在占標(biāo)一側(cè)照明，另半測回在占標(biāo)另一側(cè)照明。

4.4觀測時(shí)盡可能在洞內(nèi)煙塵小，光亮度明了時(shí)進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)洞內(nèi)煙塵過大，目標(biāo)漂泊無法確定時(shí)，一定要中止觀測，不可將就，另選擇適合時(shí)段進(jìn)行。4.5隧洞每開挖到一定長度時(shí)要及時(shí)增設(shè)基本導(dǎo)線點(diǎn)，指導(dǎo)開挖的臨時(shí)點(diǎn)要控制在2～3個(gè)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。4.6隧洞每開挖到一定階段或一定長段時(shí)要及時(shí)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(jì)路線方案時(shí)要對精度進(jìn)行估算。

4.7隧道的橫向貫穿誤差隨著測站數(shù)的增加而迅速增大，因此在測量時(shí)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)盡可能的拉長，以減小方位角傳遞誤差。

4.8要嚴(yán)格進(jìn)行邊長的投影計(jì)算，正確計(jì)算各點(diǎn)平面坐標(biāo)。

4.9洞內(nèi)平面控制時(shí)，正式中線點(diǎn)由鄰近的導(dǎo)線點(diǎn)以極坐標(biāo)法測設(shè)在地面之后，應(yīng)在中線點(diǎn)上安置儀器，以任意兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)為目標(biāo)測其角度。用實(shí)測角與坐標(biāo)反算的角值比較，以檢查中線點(diǎn)測設(shè)的確鑿性。

4.10由于洞內(nèi)空氣密度不均和洞內(nèi)外溫差、洞內(nèi)濕度等方面的影響，測量前一定要讓儀器充分晾露；在測量的過程中應(yīng)嚴(yán)格注意測量范圍內(nèi)是否有不良反射體、機(jī)械熱源和旁折光等影響，同時(shí)測距電源啟動后要中止使用對講機(jī)。4.11當(dāng)采用水準(zhǔn)測量時(shí)，應(yīng)進(jìn)行來回觀測；當(dāng)采用光電測距三角高程測量時(shí)，應(yīng)進(jìn)行對向觀測；三角高程測量時(shí)，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(shí)完成，對于三角高程等級在三等及以上的高程控制測量，應(yīng)采取一些提高精度的措施進(jìn)行施測，如每100m在邊墻部位設(shè)立墻角水準(zhǔn)點(diǎn)，以提高對中精度。

4.12對貫穿面較多的隧洞，要考慮到隧洞全部貫穿后的軸線狀況，對洞內(nèi)有砼襯砌時(shí)，還要對相向挖的兩條導(dǎo)線進(jìn)行附合，并進(jìn)行貫穿誤差分派或平差處理，保證洞內(nèi)砼襯砌形體的正確。5終止語

綜上所述，在隧道貫穿誤差中，有橫向誤差、縱向誤差及高程誤差，由于橫向誤差超過限