對隧道控制測量設計及貫通精度估算的探析

1、 對隧道控制測量設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貫通，我們首先要對洞內控制測量進行設計，在未貫通前對已施測的測量成果要進行相應的精度估算，為保證相應的控制測量精度還要采取相應的測量方案，下面就這幾方面進行相應的探析。 二、洞內控制測量設計 2 1 平面控制測量設計 洞內平面控制測量在未貫通前都是支導線。當接到隧洞工程開挖任務時，首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設計貫通精度要求，對洞內導線進行設計，估算預期的誤差、確

2、定導線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經(jīng)濟的選擇測量設備及測量方案。 根據(jù)隧洞設計開挖圖，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，合理的選出導線點位置，并展于圖上。 支導線的終點是支導線精度的最弱點，橫向貫通中誤差是由導線測角誤差及導線邊長誤差所引起，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，導線測角及測邊是相互獨立的兩個量，則可得導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。 在繪制好的略圖上量取各個導線點到貫通面的距離 Rx 和各導線邊在貫通面上的投影長度 Dx ，再根據(jù)本工程項目所投入的儀器設備精度確定測角中誤差 m 和測量邊長的精度 ms/s ，代入 2.1.3 式中計算，當 my 小于隧洞橫向貫通中誤差允許值時則可進行，否則應選擇合符精度要求的儀器設備或調整線路及測量方案等重新計算，直至滿足貫通精度要求。 2.1.3 式也可根據(jù)本單位的儀器設備及技術水平，假設其中的一個 m 或 ms/s 值來求另外一個參數(shù)。 根據(jù)選定的 m 和 ms/s 值來確定導線測量的等級，并嚴格按確定的等級技術要求進行施測，來指導隧洞的開面位置開挖。 2 2 高程控制

4、測量設計 隧洞洞內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。 mh=±mL 2.2.1 式中： mh- 豎向貫通中誤差； L 洞內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 ； 由 2.1.1 式得： m=mh L 2.2.2 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。 確定水準路線方案后，在表 1 中查取大于或等于根據(jù) 2.2.2 式計算出 m 的數(shù)值，選取相應的高程控制測量等級。 確定高程測量的等級后，選取方便施測、

5、經(jīng)濟合理，又能保證高程傳遞精度的測量方法，如水準測量、三角高程測量，嚴格按相應的技術要求進行施測。 以上探析的洞內控制測量設計計算方法適應于相向開挖長度為 8km 以內的隧洞開挖，也可作為相向開挖長度超過 8km 洞內平面控制測量的專門技術設計，但為保證設計貫通精度要求，洞內導線還應進行提高精度的特別技術設計，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；選取合理的導線路線方案；改善測量環(huán)境等等測量設備及方法。 對于在 8km 以內的隧洞勘測設計院提供了專用首級控制網(wǎng)時，則施工單位不用單獨進行洞內控制測量的設計，采用低于首級控制網(wǎng)一等級的技術要求進行施測即可。 三、洞內控制

6、測量精度的估算 3 1 平面控制測量精度的估算 考慮到洞內導線按設計等級施測后，因洞內通視條件的限制及施工等多方面的影響，而造成未能按設計路線進行施測，針對這種情況，則要根據(jù)已施測的成果對該導線進行精度估算。 對直伸型隧洞，則采用直伸支導線終點的點位誤差作為洞內橫向貫通中誤差： MBz=±mS2n (mL) 2 n+1.53 式中： n 導線邊數(shù)； m 測角中誤差， s ； mss- 測邊相對中誤差； L 導線全長 ,km ； 非直伸型隧洞用非直伸支導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 導線邊數(shù)據(jù) m 測角中誤差， s

7、 ； mss- 測邊相對中誤差； L 導線全長 ,km ； Dy2 導線重心到各導線點距離的平方和（導線重心為導線各點坐標 X 、 Y 值的平均值）， m2 ； 對還未施測的導線點位仍以設計擬定的點位計算出各相應數(shù)值，只要 MBz, MBf 值不大于洞內設計橫向貫通中誤差就可。 3 2 高程控制測量精度估算 根據(jù) 2.2.1 式計算高程傳遞終點的精度，該式中 m 為： 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測量及三角高程測量。 四、提高洞內控制測量精度的幾點建議 4 1 嚴格按設計的控制測量等級相關技術

8、要求進行施測，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，如有上述情況則要對儀器進行檢修校正，找出問題所在； 4 2 導線要盡可能布設成似等邊直伸型導線，在測量環(huán)境允許范圍內盡可能的選長邊； 4. 3 隧洞每開挖到一定長度時要及時增設基本導線點，指導開挖的臨時點要控制在 23 個以內，且要進行經(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線進行檢測、復測及精度估算，對因其它原因而改變設計路線方案時要對精度進行估算4.4 5 要嚴格進行邊長的投影計算，正確計算各點平面坐標； 4 6 三角高程測量時，要嚴格按操作程序進行，如垂直角的觀測要同測距在同一次照準時完成，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行施測，如隔點設站法、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，對洞內有砼襯砌時，還要對相向挖的兩條導線進行附合，并進