誤差預(yù)計(jì)方法

1、誤差預(yù)計(jì)方法關(guān)于水利水電工程中隧洞洞內(nèi)控制測(cè)量的探討一、引言在水利水電工程中，經(jīng)常遇到隧洞工程，常見的有導(dǎo)流洞、引水 隧洞、泄洪洞、尾水洞、交通洞等隧洞工程。對(duì)隧洞工程的開挖，精 度也要求比較高。測(cè)角和量邊誤差及其實(shí)際精度是隧洞貫通測(cè)量設(shè)計(jì) 中必不可少的重要參數(shù)，它是對(duì)過去貫通工程誤差預(yù)計(jì)的驗(yàn)證，也是 對(duì)測(cè)量方案具體結(jié)果的綜合評(píng)價(jià)，是今后進(jìn)一步選擇測(cè)量方案、改進(jìn) 測(cè)量方法和提高測(cè)量精度的重要依據(jù)。貫通測(cè)量工作的一般程序,在工程設(shè)計(jì)階段就需要根據(jù)所選擇的 測(cè)量方法和方案進(jìn)行測(cè)量誤差預(yù)計(jì)。在進(jìn)行貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)時(shí)一般采用規(guī)程中的參數(shù)進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)。在貫通工程完工后，通過及時(shí)聯(lián)測(cè) 得出實(shí)際偏差值，以便

2、進(jìn)行技術(shù)分析和技術(shù)總結(jié)。洞內(nèi)控制測(cè)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(duì)洞內(nèi)控制測(cè)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，在未貫通 前對(duì)已施測(cè)的測(cè)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(cè) 量精度,還要采取相應(yīng)的測(cè)量方案O下面就這幾方面進(jìn)行相應(yīng)的探索O二、洞內(nèi)控制測(cè)量設(shè)計(jì)（一）平面控制測(cè)量設(shè)計(jì)由于受地質(zhì)條件影響和開拓方式限制，隧洞工程測(cè)量實(shí)際上多采 用典型的導(dǎo)線測(cè)量方式。導(dǎo)線測(cè)量方式極易導(dǎo)致測(cè)量誤差的積累，同 時(shí)在其它因素影響下，使得最終導(dǎo)線點(diǎn)位置產(chǎn)生誤差，與設(shè)計(jì)位置產(chǎn) 生偏離。因此，在貫通工程設(shè)計(jì)階段，就需對(duì)所擬選測(cè)量方案和方法 進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)，估算采用此方案是否滿足工程精度需

3、要，并及時(shí)修正 測(cè)量方案或測(cè)量方法，以滿足工程施工精度需要。洞內(nèi)平面控制測(cè)量在未貫通前都是支導(dǎo)線。當(dāng)接到隧洞工程設(shè)計(jì) 或開挖任務(wù)時(shí),首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計(jì)貫通精度 要求，對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì)。估算預(yù)期的誤差，確定導(dǎo)線施測(cè)的等級(jí), 以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度符合設(shè)計(jì)要求，更為合理、 經(jīng)濟(jì)地選擇測(cè)量設(shè)備及測(cè)量方案。根據(jù)隧洞設(shè)計(jì)開挖圖，按一定的比例尺在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(shí)洞內(nèi)的測(cè)量環(huán)境（如 通視條件及出渣等對(duì)測(cè)量的影響）、以及測(cè)量精度的提高方法，合理 地選出導(dǎo)線點(diǎn)位置，并展于圖上。在隧洞貫通工程的測(cè)量中，主要重視在貫通重要方向上（

4、即沿貫 通前進(jìn)方向的重要方向）的誤差，而并非沿實(shí)際X或Y軸方向的坐標(biāo) 誤差。因此，可以事先假設(shè)沿貫通重要方向坐標(biāo)系（設(shè)X為沿貫通方 向，Y為垂直貫通前進(jìn)方向）。支導(dǎo)線的終點(diǎn)是支導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)，雙向開挖的隧洞，預(yù)計(jì)貫 通的點(diǎn)，是導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)。橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測(cè)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。 下面首先分析橫向貫通中誤差。根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測(cè)角及測(cè)邊是相互獨(dú)立的兩個(gè)量，則可 將由于測(cè)角及測(cè)邊引起的橫向貫通中誤差分別進(jìn)行計(jì)算。導(dǎo)線測(cè)角中誤差所引起的橫向貫通誤差my B為：m ? 8= - dZRx，（ 1）式中：mg導(dǎo)線測(cè)角中誤差，單位：Rx2觀

5、測(cè)角度的導(dǎo)線點(diǎn)到貫通面的垂直距離的平方和,單位：m2P206265 導(dǎo)線測(cè)邊誤差所引起的橫向貫通誤差為m y 1：m產(chǎn)士等 JzdJ（2）式中:導(dǎo)線邊長相對(duì)中誤，單位：mmEDy 2各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長度平方的總和，單 位：m2那么，導(dǎo)線測(cè)量誤差在貫通面上所引起的橫向貫通中誤差my為：m 尸土 +mv.2(3)該式是隧洞工程橫向貫通中誤差常用的估算公式。在繪制好的略圖上量取各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)到貫通面的距離R x和各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長度Dy,再根據(jù)本工程項(xiàng)目所投入的儀器設(shè) 備精度確定測(cè)角中誤差mB和測(cè)量邊長的精度？,代入（3）式中 計(jì)算。當(dāng)my小于隧洞橫向貫通中誤差允許值時(shí)則可進(jìn)行，否則應(yīng)選

6、 擇符合精度要求的儀器設(shè)備或調(diào)整線路及測(cè)量方案等重新計(jì)算,直至 滿足貫通精度要求。（3）式也可根據(jù)本單位的儀器設(shè)備及技術(shù)水平, 假設(shè)其中的一個(gè)mB或3值來求另外一個(gè)參數(shù)。根據(jù)選定的mB和,值來確定導(dǎo)線測(cè)量的等級(jí)，并嚴(yán)格按確定 的等級(jí)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)，來指導(dǎo)隧洞的開挖。（二）高程控制測(cè)量設(shè)計(jì)隧洞洞內(nèi)高程的控制測(cè)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(cè)量或三角高程測(cè)量誤差引起的豎向貫通中誤差來確 定高程控制測(cè)量的等級(jí)。m 產(chǎn)士nuJZ（4）式中：mh豎向貫通中誤差L洞內(nèi)高程測(cè)量路線的全長，單位：kmmA按測(cè)段往返測(cè)的高差不符值計(jì)算的每公里的高差中數(shù)的中誤差，單位：mm由（4）式得：（5

7、）式中：L可根據(jù)圖上擬定的路線量取或取35倍洞軸線的長度。確定水準(zhǔn)路線方案后，在表1中查取大于或等于根據(jù)（5）式計(jì) 算出mA的數(shù)值，選取相應(yīng)的高程控制測(cè)量等級(jí)。表1 水準(zhǔn)測(cè)量的精度水準(zhǔn)等級(jí)m,（全中誤差）mm26水準(zhǔn)等級(jí)m二全中誤差mm四10五20 9rao3?確定高程測(cè)量的等級(jí)后，選取方便施測(cè)、經(jīng)濟(jì)合理，又 能保證高程傳遞精度的測(cè)量方法，如水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量，嚴(yán)格 按相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。以上分析的洞內(nèi)控制測(cè)量設(shè)計(jì)計(jì)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(cè)量的專門技術(shù)設(shè)計(jì)。但為保證設(shè)計(jì)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

8、術(shù)設(shè)計(jì)。如采用陀螺經(jīng)緯儀加測(cè)方位角，檢 測(cè)測(cè)角中的粗差及控制測(cè)角誤差的累積、選取合理的導(dǎo)線路線方案、 改善測(cè)量環(huán)境等等測(cè)量設(shè)備及方法。對(duì)于在8km以內(nèi)的隧洞，如勘測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)提供了專用首級(jí)控制網(wǎng) 時(shí)，則施工時(shí)不用單獨(dú)進(jìn)行洞內(nèi)控制測(cè)量的設(shè)計(jì)，采用低于首級(jí)控制 網(wǎng)一級(jí)的技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)即可。三、洞內(nèi)控制測(cè)量精度的估算（一）平面控制測(cè)量精度的估算考慮到洞內(nèi)導(dǎo)線按設(shè)計(jì)等級(jí)施測(cè)后，因洞內(nèi)通視條件的限制、操 作人員、儀器因素及施工等多方面的影響，而造成未能按設(shè)計(jì)路線或 方案進(jìn)行施測(cè)，都要根據(jù)已施測(cè)的成果對(duì)該導(dǎo)線進(jìn)行精度估算。對(duì)直伸型隧洞，則采用直伸支導(dǎo)線終點(diǎn)的點(diǎn)位誤差作為洞內(nèi)橫向 貫通中誤差:Mzs=MUir

9、ns!上面式中：n導(dǎo)線邊數(shù)mP測(cè)角中誤差，單位：“U距離丈量的單位權(quán)中誤差L導(dǎo)線全長，單位：kmP206265 非直伸型隧洞用非直伸支導(dǎo)線終點(diǎn)的點(diǎn)位誤差作為橫向貫通中誤差：Mfz=(7)式中:測(cè)角中誤差，單位：”距離丈量的單位權(quán)中誤差導(dǎo)線全長，單位：km206265ZDy2導(dǎo)線重心到各導(dǎo)線點(diǎn)距離的平方和（導(dǎo)線重9心為導(dǎo)線各點(diǎn)坐標(biāo)X、Y值的平均值），單位：m2對(duì)還未施測(cè)的導(dǎo)線點(diǎn)位仍以設(shè)計(jì)擬定的點(diǎn)位計(jì)算出各相應(yīng)數(shù)值, 只要Mzs, Mfz值不大于洞內(nèi)設(shè)計(jì)橫向貫通中誤差就可以了。（二）高程控制測(cè)量精度估算根據(jù)（4）式計(jì)算高程傳遞終點(diǎn)的精度，該式中mA為:(8)式中:每測(cè)段往返測(cè)高差不符值；單位：mm

10、R測(cè)段的長度；單位：kmn測(cè)段數(shù)該種高程控制測(cè)量精度的估算方法適用于水準(zhǔn)測(cè)量及三角高程四、提高洞內(nèi)控制測(cè)量精度的幾點(diǎn)建議嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的控制測(cè)量等級(jí)相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)，嚴(yán)格按操作 程序進(jìn)行。施測(cè)中盡量采用三聯(lián)腳架法，要注意各基座與棱鏡及儀器 有無隙動(dòng)、氣泡有無偏離、對(duì)中偏離是否較大等等。如有上述情況則 要對(duì)儀器進(jìn)行檢修校正，找出問題所在。三角高程測(cè)量時(shí)，如垂直角 的觀測(cè)要同測(cè)距在同一次照準(zhǔn)時(shí)完成，對(duì)于三角高程等級(jí)在三等或高 于三等時(shí)則要采取一些提高精度的措施進(jìn)行施測(cè)，如隔點(diǎn)設(shè)站法、提 高對(duì)中精度等。隧洞每開挖到一定階段或一定長度時(shí)要及時(shí)對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行檢測(cè)、復(fù) 測(cè)及精度估算，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 23個(gè)內(nèi)，且要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測(cè)其正確性，確保洞室開挖的正確。對(duì)因其它原因而改變?cè)O(shè)計(jì)路線或方案時(shí)要對(duì)精度進(jìn)行重新估算。導(dǎo)線要盡可能布設(shè)成似等邊直伸型導(dǎo)線,在測(cè)量環(huán)境允許范圍內(nèi) 盡可能地選長邊。在水利水電工程隧洞