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摘要:以320国道改建工程道冠山隧道测量中,隧道测量在施工中得到有效控制:一方面论述了贯通误差的原理及产生的原因,另一方面分析了隧道贯通误差的因素及提出相应的预防措施。
关键词:贯通误差 因素浅析 预防措施
1 前言
在隧道施工中,由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量以及细部放样的误差,使得两个相向开挖的工作面的施工中线,不能理想地衔接,而产生错开的现象,即产生贯通误差。
贯通的精度至关重要,如横向贯通误差过大,会引起隧道中线几何变形,严重会使衬砌部分侵入到建筑限界内,影响施工质量,造成经济损失。
2 问题的提出
隧道贯通误差主要来源于洞内、洞外控制测量误差。
纵向贯通误差影响隧道中线的长度,只要它不底于路线中线测量的精度(≤L/2000,L为隧道两开挖洞口间的长度),就不会实际影响到路线纵坡,因此对隧道纵向误差《公路勘测规范》未作出要求。高程贯通误差影响隧道的纵坡,一般应用水准测量方法测定,限差较容易达到。
横向贯通误差主要来源于洞外的地面控制测量和洞内的导线测量。
3 主要预防措施
3.1、地面控制测量前准备工作
3.1.1收集资料
在布设控制点之前,应收集隧道所在的地形图、隧道所在地段的路线平面图、隧道纵、横断面图、隧道施工的技术设计及各个洞口的机械、房屋的总平面图等。还应收集设计提供的导线控制资料。
3.1.2现场踏勘
踏勘隧道两端洞口路线走向、地形、施工设施布置情况,对已有资料与现场比较,对地面控制布设方案进行更为具体、深入研究。
3.1.3选点布设
在每个洞口附近应布设不少于三个平面控制点,且必须点点通视和两个水准高程点。
3.2地面导线测量
3.2.1采用全站仪测量,一般通过两端洞口已知起始导线,进行引测,组成一个附合导线网,即从进洞口导线符合到出洞口导线。
3.2.2采用GPS定位技术,在导线附合测量条件不允许的情况下,如由于过隧道山体过大,来回附合导线测量精度达不到相应公路等级精度要求。用GPS定位导线点,直接附合了两洞口端三角导线网,而且GPS测量精度高,布网及观测方便,在隧道地面控制测量中得到广泛应用。
3.3路线进洞测量
3.3.1洞内导线测量以支导线往返测量为主,与洞外导线控制网联测,如用全站仪测量,应采用角度距离法测量而不主张采用坐标测量法,因仪器本身存在视准轴线偏差,采用坐标法很难用正倒镜观测来抵消测角中的系统误差,及在内业整理中的测站平差与方向改化计算。
3.3.2洞内导线布设
3.3.2.1洞内导线点须随隧道掘进不断向前延伸,在隧道贯通以前,得依据导线测设路线中线,进行隧道施工放样,因此,洞内导线应满足以下条件:①应尽可能提高开挖面前导线点的点位精度。②新设立的导线点必须有可靠的检验,避免发生任何错误。在把导线点向前延伸的同时,对已设立的导线点应进行联测检查,经常性的观测由于山体压力、洞内施工、运输等影响而产生点位位移。
3.3.2.2洞内导线布设形式:①单导线,一般用于短隧道,角度采用左、右角观测法,计算时再将所有角度统一归算为左角或右角,取平均值。距离测量采用光电测距。②导线网,一般布设成若干个彼此相连的带状导线环。导线网可对角度进行检验外,由于测量了全部边长,故计算坐标有两条传算路线,对导线点坐标进行检核。
3.3.3洞内导线埋设
3.3.4洞内导线测角和测边
3.3.4.1洞内导线测角
①洞口内外两个测站测角,应给予足够的重视。由于洞内外温差大,空气密度变化剧烈,使得测角时,目标成像极不稳定,严重影响照准精度,而且折光影响异常显著,给洞口内外两个测站的测角带来极大的困难。而这两个测站又距贯通面最远,其测角误差对贯通影响最大。因此,洞口内外两个测站的测角,应安排在最有利的观测时间进行。通常选择大气稳定的阴天或夜间。
②由于洞内导线边短,仪器对中和目标偏心对测角影响较大,因此,测角时在测回之间,仪器、目标均应重新对中,以减弱对中与照准误差。
③洞内测角,照准的目标,通常采用后视棱镜与垂线球结合目标,将灯光照准棱镜头,背后用明显的反光标志作为提醒,以免洞中由于光线昏暗长时间找不到目标。
④洞内每次爆破后,会产生大量烟尘,影响成像清晰度,因此,测角必须等通风排烟,成像清晰后方能进行。对有洞内有积水时,应做好导线点桩志的排水工作,避免仪器对中不准。
3.4洞内水准测量
洞内水准测量的目的是为了洞内建立一个与地面统一的高程系统,以作为隧道施工放样的依据,确保隧道在竖向正确贯通。
洞内水准测量的方法与地面水准测量基本相同,但由于隧道施工的具体情况,有具有以下特点:
3.4.1在隧道贯通以前,洞内水准路线均为支水准路线,必须用往返测量进行检核。由于洞内施工场地狭小,运输频繁、施工繁忙,会影响水准标志的稳定性,应经常性地由地面水准点向洞内进行重复的水准测量,进行复核。
3.4.2为了满足洞内衬砌施工的需要,水准的密度一般要达到安置仪器后,可直接后视水准点就能进行施工放样,而不需要转站。一般情况下,水准点间距应小于200m。
4 贯通误差的测定与调整
4.1贯通误差的测定
4.1.1纵、横向贯通误差测定
①采用中线法贯通的隧道,当隧道贯通后,应从相向的两个方向各自向贯通面延伸中线,并定出各临时桩A和B,如图所示,量测两临时点A、B之间的距离,得到实际纵、横向误差。②采用导线法贯通的隧道,当隧道贯通后,应通过洞外导线点,在贯通面上用极坐标法,定出隧道中心临时点A、B、C、D点,B点与C点为同一里程桩号的隧道中心点,A、D点分别为进口端与出口端距B、C点10~20m 左右的隧道中心点,通过A B连线与CD连线,可得到贯通面进出口端隧道中心方向,延长方向线至E点,量测BE与CE分别得到纵、横向贯通误差。(图略)
4.1.2竖向贯通误差测定
隧道贯通以后,在贯通面附近设置一个临时水准点E。分别以进、出口水准点往返引测的两条水准路线均连测至E点上。在E点上得到两个高程HJE和HCE,实际贯通误差为 fh= HJE-HCE
4.2贯通误差调整
贯通误差调整应在隧道衬砌为施工地段进行,一般不再变动已衬砌地段的中线。所有未衬砌地段的工程,均应以调整后的中线进行施工。
4.2.1洞内导线控制贯通的隧道。以附合导线闭合进出口地面导线控制点,计算方位角贯通误差,并平均分配到附合导线的角度上。以调整后的角度,推算附合导线各边的坐标方位角,根据边长计算各边的坐标增量,并计算坐标增量闭合差fx、fy。将闭合差fx、fy按边长比例对各边的坐标增量进行修正,最后算出调整后的各点坐标。
4.2.2以中线法贯通的隧道。调线段为直线时采用折线法进行调整;调线段为曲线时,应根据实际横向贯通误差,有调线地段曲线两端向贯通面按长度在偏距上比例内插调整中线位置。
参考文献:
1、聂让许金良 邓云潮《公路施工测量手册》(北京:人民交通出版社)
关键词:贯通误差 因素浅析 预防措施
1 前言
在隧道施工中,由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量以及细部放样的误差,使得两个相向开挖的工作面的施工中线,不能理想地衔接,而产生错开的现象,即产生贯通误差。
贯通的精度至关重要,如横向贯通误差过大,会引起隧道中线几何变形,严重会使衬砌部分侵入到建筑限界内,影响施工质量,造成经济损失。
2 问题的提出
隧道贯通误差主要来源于洞内、洞外控制测量误差。
纵向贯通误差影响隧道中线的长度,只要它不底于路线中线测量的精度(≤L/2000,L为隧道两开挖洞口间的长度),就不会实际影响到路线纵坡,因此对隧道纵向误差《公路勘测规范》未作出要求。高程贯通误差影响隧道的纵坡,一般应用水准测量方法测定,限差较容易达到。
横向贯通误差主要来源于洞外的地面控制测量和洞内的导线测量。
3 主要预防措施
3.1、地面控制测量前准备工作
3.1.1收集资料
在布设控制点之前,应收集隧道所在的地形图、隧道所在地段的路线平面图、隧道纵、横断面图、隧道施工的技术设计及各个洞口的机械、房屋的总平面图等。还应收集设计提供的导线控制资料。
3.1.2现场踏勘
踏勘隧道两端洞口路线走向、地形、施工设施布置情况,对已有资料与现场比较,对地面控制布设方案进行更为具体、深入研究。
3.1.3选点布设
在每个洞口附近应布设不少于三个平面控制点,且必须点点通视和两个水准高程点。
3.2地面导线测量
3.2.1采用全站仪测量,一般通过两端洞口已知起始导线,进行引测,组成一个附合导线网,即从进洞口导线符合到出洞口导线。
3.2.2采用GPS定位技术,在导线附合测量条件不允许的情况下,如由于过隧道山体过大,来回附合导线测量精度达不到相应公路等级精度要求。用GPS定位导线点,直接附合了两洞口端三角导线网,而且GPS测量精度高,布网及观测方便,在隧道地面控制测量中得到广泛应用。
3.3路线进洞测量
3.3.1洞内导线测量以支导线往返测量为主,与洞外导线控制网联测,如用全站仪测量,应采用角度距离法测量而不主张采用坐标测量法,因仪器本身存在视准轴线偏差,采用坐标法很难用正倒镜观测来抵消测角中的系统误差,及在内业整理中的测站平差与方向改化计算。
3.3.2洞内导线布设
3.3.2.1洞内导线点须随隧道掘进不断向前延伸,在隧道贯通以前,得依据导线测设路线中线,进行隧道施工放样,因此,洞内导线应满足以下条件:①应尽可能提高开挖面前导线点的点位精度。②新设立的导线点必须有可靠的检验,避免发生任何错误。在把导线点向前延伸的同时,对已设立的导线点应进行联测检查,经常性的观测由于山体压力、洞内施工、运输等影响而产生点位位移。
3.3.2.2洞内导线布设形式:①单导线,一般用于短隧道,角度采用左、右角观测法,计算时再将所有角度统一归算为左角或右角,取平均值。距离测量采用光电测距。②导线网,一般布设成若干个彼此相连的带状导线环。导线网可对角度进行检验外,由于测量了全部边长,故计算坐标有两条传算路线,对导线点坐标进行检核。
3.3.3洞内导线埋设
3.3.4洞内导线测角和测边
3.3.4.1洞内导线测角
①洞口内外两个测站测角,应给予足够的重视。由于洞内外温差大,空气密度变化剧烈,使得测角时,目标成像极不稳定,严重影响照准精度,而且折光影响异常显著,给洞口内外两个测站的测角带来极大的困难。而这两个测站又距贯通面最远,其测角误差对贯通影响最大。因此,洞口内外两个测站的测角,应安排在最有利的观测时间进行。通常选择大气稳定的阴天或夜间。
②由于洞内导线边短,仪器对中和目标偏心对测角影响较大,因此,测角时在测回之间,仪器、目标均应重新对中,以减弱对中与照准误差。
③洞内测角,照准的目标,通常采用后视棱镜与垂线球结合目标,将灯光照准棱镜头,背后用明显的反光标志作为提醒,以免洞中由于光线昏暗长时间找不到目标。
④洞内每次爆破后,会产生大量烟尘,影响成像清晰度,因此,测角必须等通风排烟,成像清晰后方能进行。对有洞内有积水时,应做好导线点桩志的排水工作,避免仪器对中不准。
3.4洞内水准测量
洞内水准测量的目的是为了洞内建立一个与地面统一的高程系统,以作为隧道施工放样的依据,确保隧道在竖向正确贯通。
洞内水准测量的方法与地面水准测量基本相同,但由于隧道施工的具体情况,有具有以下特点:
3.4.1在隧道贯通以前,洞内水准路线均为支水准路线,必须用往返测量进行检核。由于洞内施工场地狭小,运输频繁、施工繁忙,会影响水准标志的稳定性,应经常性地由地面水准点向洞内进行重复的水准测量,进行复核。
3.4.2为了满足洞内衬砌施工的需要,水准的密度一般要达到安置仪器后,可直接后视水准点就能进行施工放样,而不需要转站。一般情况下,水准点间距应小于200m。
4 贯通误差的测定与调整
4.1贯通误差的测定
4.1.1纵、横向贯通误差测定
①采用中线法贯通的隧道,当隧道贯通后,应从相向的两个方向各自向贯通面延伸中线,并定出各临时桩A和B,如图所示,量测两临时点A、B之间的距离,得到实际纵、横向误差。②采用导线法贯通的隧道,当隧道贯通后,应通过洞外导线点,在贯通面上用极坐标法,定出隧道中心临时点A、B、C、D点,B点与C点为同一里程桩号的隧道中心点,A、D点分别为进口端与出口端距B、C点10~20m 左右的隧道中心点,通过A B连线与CD连线,可得到贯通面进出口端隧道中心方向,延长方向线至E点,量测BE与CE分别得到纵、横向贯通误差。(图略)
4.1.2竖向贯通误差测定
隧道贯通以后,在贯通面附近设置一个临时水准点E。分别以进、出口水准点往返引测的两条水准路线均连测至E点上。在E点上得到两个高程HJE和HCE,实际贯通误差为 fh= HJE-HCE
4.2贯通误差调整
贯通误差调整应在隧道衬砌为施工地段进行,一般不再变动已衬砌地段的中线。所有未衬砌地段的工程,均应以调整后的中线进行施工。
4.2.1洞内导线控制贯通的隧道。以附合导线闭合进出口地面导线控制点,计算方位角贯通误差,并平均分配到附合导线的角度上。以调整后的角度,推算附合导线各边的坐标方位角,根据边长计算各边的坐标增量,并计算坐标增量闭合差fx、fy。将闭合差fx、fy按边长比例对各边的坐标增量进行修正,最后算出调整后的各点坐标。
4.2.2以中线法贯通的隧道。调线段为直线时采用折线法进行调整;调线段为曲线时,应根据实际横向贯通误差,有调线地段曲线两端向贯通面按长度在偏距上比例内插调整中线位置。
参考文献:
1、聂让许金良 邓云潮《公路施工测量手册》(北京:人民交通出版社)