隧道放樣方法

1、隧道放樣方法十超欠挖計算方法十程序時間:2009-12-0522:50:40來源：主造作者：未知我要投稿我要收題投稿指南隧道測量是施工中必不可少的一項施工程序。現(xiàn)代的測量工程中有許許多多的測量方法都叫測量的組合，而每一種測量方法都能把測量工作完成，就算是同一個測量部位、同樣的條件及其他的因素。為此，我們一定要用科學(xué)方法來解決測量工作中的測量問題。在水電工程中一般的大型水電站都建立在崇山峻嶺中。在水電工程建設(shè)中大型的開挖如：導(dǎo)流洞、地下廠房、隧道公路、等都是洞挖。而，在溪洛渡水電站的建設(shè)中洞挖的工程量相對來講比較多。所以，隧道測量是施工中必不可少的一項施工程序。現(xiàn)代的測量工程中有許許多多的測量方

2、法都叫測量的組合，而每一種測量方法都能把測量工作完成，就算是同一個測量部位、同樣的條件及其他的因素。為此，我們一定要用科學(xué)方法來解決測量工作中的測量問題。溪洛渡水電站位于云南永善縣和四川雷波縣境內(nèi)，為一跨流域開發(fā)引水式電站。電站樞紐由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐三部分組成。首部樞紐位于金沙江上游I級支流，廠區(qū)樞紐位于金沙江左、右岸。其中引水系統(tǒng)由引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道組成。引水隧洞分為左右引水分別3條全長9393.947c溪洛渡水電站引水隧洞于2005年10月1日開挖貫通，繼而進(jìn)行開挖斷面測量。按規(guī)范及監(jiān)理要求，每3m測一斷面，工作量相當(dāng)大。為給施工班組進(jìn)行清欠處理提供準(zhǔn)確的開挖斷面和提高

3、測量效率，各單位采用了彳來卡多功能全站儀斷面測量Profiler機(jī)載軟件。(一)、前方工作運用(1)、隧道測量工程測量前的工作準(zhǔn)備：由于，在隧道工程測量中一多半的工作時間都是在隧道里。但是，隧道里的工作環(huán)境一般的比較惡劣，如：光線太黑、空氣惡劣、路面不平有少許暗溝等。因此，在隧道測量時的測量工作人員在上班之前必須要準(zhǔn)備以下測量工具，強(qiáng)光探照燈、測量儀器和其它的輔助工具，具強(qiáng)光探照燈是在洞中測量中必不可少的一樣。在溪洛渡工程測量中每個單位用的測量儀器都不相同如葛洲壩測量隊在右岸導(dǎo)流洞測量中用的是彳來卡402、405、拓?fù)淇?02型紅外線測量儀，而水電六局在左岸導(dǎo)流洞測量中用的是彳來卡702、40

4、2、1202、等型號的紅外線測量儀。在溪洛渡測量隊中大部分的測量隊都用的是紅外線激光測量儀。以方便在洞中找點。(2)、隧道測量的程序及運用：在測量隧道中由于時代的變化、科學(xué)的進(jìn)步，我們運用的計算工具也在不斷的變化。在如今我們測量工作中一般運用的是CASIO45004800、4850等型號的科學(xué)計算器還是一種有編程功能的計算器。在隧洞測量時測量人員要根據(jù)現(xiàn)場的要求來進(jìn)行編程，邊角程序如：邊角后方交會BJHFJHL1ABCDLbl5:KSPL2pol(C-A,D-B)L3Q=90(1-K)+KSIN-1(SSINP/V)L4T=W+180-P-QL6Rec(S,T):X=A+V/Y=B+WL7Go

5、to5說明：1、測邊的已知點作為P1(A,B),未測邊的已知點作為P2(C,D)。測邊對角為銳角時K=1,測邊對角為鈍角時2、K=-1。3、角度P是以測邊方向為起始方向，順時針觀測另一個已知點方向的右角。注：理想圖形要求實測的S邊相對于已知邊P1P2越短越女角P越接近180越好。坐標(biāo)反算ZBFSL1AB:Fixm：CDL2pol(C-A,D-B)JL3W1前言全站儀以其高度自動化和準(zhǔn)確快捷的定位功能在目前工程測量工具上確立了其統(tǒng)治地位。許多新技術(shù)運用到全站儀的制造和使用當(dāng)中，如無反射棱鏡測距、目標(biāo)自動識別與瞄準(zhǔn)、動態(tài)目標(biāo)自動跟蹤、無線遙控、用戶編程、聯(lián)機(jī)控制等。在隧道控制測量中，全站儀業(yè)已普及

6、，但以其作為隧道施工測量的測量工具并不多見。新建隧道施工中的最主要工序，如掘進(jìn)掌子面放樣、斷面測量及圍巖凈空位移量測等，與工程的經(jīng)濟(jì)效益、安全質(zhì)量有著根本的聯(lián)系。免棱鏡測距技術(shù)的應(yīng)用，通過輻射測量極坐標(biāo)的方式，能夠準(zhǔn)確、快速地完成隧道掘進(jìn)放樣、斷面測量、圍巖凈空位移量測等主要施工測量工作，全部測量內(nèi)業(yè)利用計算機(jī)自動處理，為隧道施工測量帶來技術(shù)革命，為整個工程節(jié)約時間、減少投資。本文以新原高速公路雁門關(guān)隧道施工為例，介紹應(yīng)用全站儀免棱鏡測距這一新興技術(shù)來進(jìn)行隧道開挖放樣、斷面測量及圍巖凈空位移量測等隧道施工日常測量工作。2工程概況新原高速公路雁門關(guān)隧道位于山西代縣境內(nèi)，為目前國內(nèi)高速公路最長隧道

7、，是新原高速公路的咽喉控制工程。設(shè)計為4車道雙洞單向行駛隧道，左洞長5235米，右洞長5323米，凈寬10米，凈高6米。6B合同段為出口段，全長5175米（左洞長2560米，右洞長2615米）。該段地質(zhì)條件復(fù)雜，其中III類及以下圍巖占全段的76.8%,成為該隧道施工的難點。隧道施工中掘進(jìn)放樣、開挖后斷面測量及圍巖監(jiān)測等測量任務(wù)重，尤其是超欠挖所帶來的經(jīng)濟(jì)損失更是不容忽視。對此，選擇彳來卡TCRA1101型免棱鏡測距全站儀來進(jìn)行開挖放樣、斷面測量及圍巖凈空位移量測等主要日常測量工作。彳來卡TCRA1101型全站儀，測角精度為1.5,測距精度為2+2ppm,免棱鏡測量標(biāo)稱距離為250m。3免棱鏡

8、測距技術(shù)的應(yīng)用3.1 掘進(jìn)掌子面斷面放樣放樣前，先將隧道設(shè)計參數(shù)如洞門點坐標(biāo)及高程、縱坡參數(shù)、開挖斷面形狀等通過有關(guān)程序輸入儀器內(nèi)存。放樣時儀器可置于導(dǎo)線點或利用自由測站、后方交會程序完成設(shè)站工作，包括設(shè)置測站點三維坐標(biāo)、儀器高、方位角。為使儀器與掌子面距離不至于太遠(yuǎn)，儀器一般不直接安置于導(dǎo)線點上，而通常采用后方交會方式來完成儀器的設(shè)站工作。臨時后視點可埋設(shè)在邊墻上，但須注意檢查其穩(wěn)定性。儀器建站后，首先瞄準(zhǔn)掌子面（僅用激光點對準(zhǔn)一激光與望遠(yuǎn)鏡同軸）測出掌子面至儀器站的距離，儀器計算出掌子面的里程，根據(jù)里程及有關(guān)輸入的參數(shù)定位掌子面開挖斷面，而后開始進(jìn)行開挖輪廓線上點的測設(shè)。放樣點可按設(shè)置間距

9、從左到右、從中間向兩側(cè)等不同順序測設(shè)。當(dāng)紅色激光指向第一個點位確定后，點上紅油漆就完成一個點位的放樣工作，按操作鍵儀器在馬達(dá)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)向下一個點，依此類推放樣完所有的點。當(dāng)掌子面不平時，應(yīng)增加每個點位的測量次數(shù)，一般設(shè)為3至6次，并給出點的允許偏差，儀器每測一次得所測點位的三維坐標(biāo)并計算出激光點離設(shè)計輪廓的偏移值，將修正偏移值后重測其坐標(biāo)值，重算偏移值，若偏移值在允許偏差范圍內(nèi)，激光點處位置即可認(rèn)為是開挖輪廓線上的點，否則重測。利用此程序還可以放樣出掌子面每一個炮孔的設(shè)計位置。3.2 斷面測量彳來卡TCRA1101PLUS型全站儀機(jī)內(nèi)配置有兩個程序可以進(jìn)行斷面測量。一個是在所測斷面內(nèi)的任一位置

10、安設(shè)儀器，可用后方交會、自由測站或已知站點設(shè)站，確定儀器的三維坐標(biāo)及設(shè)置方位角，然后啟動斷面測量程序，設(shè)置好有關(guān)參數(shù)后，儀器在司服馬達(dá)的驅(qū)動下照準(zhǔn)布于隧道軸線法線的豎直平面旋轉(zhuǎn)一周，同時按設(shè)置間隔距離測取儀器到各測點的距離及角度，并存儲于儀器內(nèi)存或PC卡上，即完成一個斷面的外業(yè)測量工作(圖1所示)；另一斷面測量程序是儀器不一定安置在所測斷面垂直面內(nèi)，建站工作同前，可測取儀器免棱鏡測程內(nèi)的所有需測的斷面。此方法優(yōu)點在于不用頻繁搬動儀器，可測取任一需測斷面，但開挖后的斷面表面凹凸不平，斷面每個點位的測取需重復(fù)多次。對襯砌后輪廓規(guī)則的斷面此法測量速度將大大快于前一種方法。將不同斷面的外業(yè)測量記錄輸入

11、裝有相應(yīng)斷面測量后處理軟件的計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)過分析、計算與理論斷面比較等處理過程，最后輸出實測及理論斷面比較圖形、斷面面積、超、欠挖面積等有關(guān)參數(shù)。3.3 圍巖凈空位移量測隧道采用鉆爆法施工，根據(jù)新奧法基本原理，運用圍巖監(jiān)控量測來掌握施工過程中圍巖變形及支護(hù)狀況，及時準(zhǔn)確獲取監(jiān)測信息，并指導(dǎo)施工，以達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的目的。為快速、高效、準(zhǔn)確完成圍巖凈空位移量測任務(wù)，采用三維非接觸量測新技術(shù)。其基本原理是利用全站儀自由設(shè)站遠(yuǎn)距離測定量測點點位不同時段的三維坐標(biāo)，將測量數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)進(jìn)行后處理，最后輸出監(jiān)測成果。全站儀內(nèi)相應(yīng)配圍巖收斂檢測模塊，計算機(jī)內(nèi)配圍巖收斂分析處理輸出模塊。自由設(shè)站三維非

12、接觸觀測系統(tǒng)由觀測主機(jī)全站儀、反射靶標(biāo)、后視基準(zhǔn)點及計算機(jī)組成。后視基準(zhǔn)點要求穩(wěn)固，其坐標(biāo)可根據(jù)現(xiàn)場情況自行設(shè)置或利用隧道內(nèi)控制測量的導(dǎo)線點；反射靶標(biāo)采用3mm厚的薄鋁板制成70X80mm的方板，表面貼上60x60mm的反射膜片，中間鉆直徑為3mm的小孔,用膨脹螺栓錨固在初期支護(hù)的表面或點焊在初期支護(hù)的鋼筋上，按有關(guān)規(guī)范要求在隧道內(nèi)進(jìn)行點位布置。測量時中心小孔為照準(zhǔn)點，觀測時反射膜片與儀器光軸的傾斜角度應(yīng)不大于30度，以減少照準(zhǔn)對測距的影響。觀測前，對全站儀進(jìn)行調(diào)校，使儀器處于最佳狀態(tài)。觀測時，打開儀器的角度改正及補(bǔ)償器功能，并對儀器進(jìn)行氣壓和溫度的氣象改正。觀測采用記錄測量模式，所有觀測數(shù)據(jù)

13、均存儲在模塊內(nèi)。全站儀采用自由設(shè)站，但為了消除膜片傾斜對測距的影響，每次量測時測站位置應(yīng)大致相同。觀測時采用三次重復(fù)設(shè)站，每次設(shè)站采用雙盤測回結(jié)合三次重復(fù)照準(zhǔn)的冗余觀測方法，即每一測站上分別用兩個盤位連續(xù)、重復(fù)照準(zhǔn)三次目標(biāo)點，然后取平均值作為一次設(shè)站觀測的結(jié)果。量測頻率主要根據(jù)位移速度和測點距開挖面的距離而定。一般在測點埋設(shè)初期測試頻率每天1-3次，隨著圍巖漸趨穩(wěn)定，量測次數(shù)減少，當(dāng)出現(xiàn)不穩(wěn)定征兆時，增加量測次數(shù)。當(dāng)圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定后，以1次/3日的頻率量測2周，若無明顯變形，則可結(jié)束量測。將每次測量記錄按要求輸入裝有后處理程序的計算機(jī)，計算機(jī)將自動分析處理量測數(shù)據(jù)，并相應(yīng)輸出量測成果，并打印

14、報表。4結(jié)論免棱鏡測距技術(shù)應(yīng)用于隧道測量有如下優(yōu)點：(1)測量速度快掘進(jìn)放樣、斷面測量、圍巖凈空位移量測等每一斷面均可在幾分鐘內(nèi)完成。(2)準(zhǔn)確一是測設(shè)定點精度準(zhǔn)確。其精度可依工程所需而定，可達(dá)幾毫米的精度。二是固定性。程序編制時要求儀器自動尋找斷面上相同的點(即雖掌子面里程不同，但所放樣各點在隧道縱向上相對于隧道中線、軌面的位置固定)，且各點在開挖輪廓線上間距一致，這為鉆眼爆破帶來極大便利一一測點即是炮眼，炮眼間距固定。每茬炮鉆眼在斷面同一位置，為鉆眼角度提供很好的參考方向，使整個隧道炮眼順直，進(jìn)一步減少超欠挖，減少安全質(zhì)量隱患。同理，如有必要，也可將需要的爆破設(shè)計炮眼位置準(zhǔn)確放樣出來，如掏

15、槽眼等，為提高爆破效果提供技術(shù)援助。(3)設(shè)站靈活因為儀器可用距離后方交會設(shè)站，這就給測量帶來很大靈活性，可以在不同的現(xiàn)場條件下選擇最佳位置設(shè)站，減少其它工序?qū)y量的干擾，反之也減少了測量對其它工序的干擾。在某些人力設(shè)備不能到達(dá)的或危險的地方，只要滿足測程與通視兩個條件就可完成測量任務(wù)，減少測量對其它機(jī)械設(shè)備(如腳手架，升降機(jī)等)的依賴。因全站儀采用極坐標(biāo)的方式進(jìn)行放樣，加上其自動化程度較高，一般即需二人即可完成作業(yè)任務(wù)。(4)與其它工序平行作業(yè)傳統(tǒng)開挖輪廓線放樣一般在出磴完后進(jìn)行，往往占用數(shù)十分鐘的時間，而采用全站儀放樣，尤其是通風(fēng)效果好時，可將儀器安置在邊墻附近，裝磴的同時便可完成磴堆以上開挖輪廓線放樣與坑道斷面掃描，裝磴完成后搶用其它工序準(zhǔn)備工作的幾分鐘完成剩余測量工作?；蜓b磴快完成時，邊裝磴邊測量，實現(xiàn)零分鐘測量。(5)適應(yīng)性強(qiáng)因全站儀是以極坐標(biāo)方式來測量坑道上的點的坐標(biāo)，而設(shè)計坑道上任何點都有自身的解析坐標(biāo)，從測量的觀點與隧道解析觀點來看，也就不再存在曲線隧道、曲墻斷面放樣、工作面不規(guī)則等種種不便，使各式各樣的線路走向、斷面形狀問題統(tǒng)一化為極坐標(biāo)與隧道解析的問題。我們關(guān)心的是如何去準(zhǔn)確測量點的三維坐標(biāo)，在程序中如何描述線路、斷面設(shè)計參數(shù)，讓計算機(jī)去關(guān)心具體一個點位于曲線與直線、直墻與曲墻的問題?？傊?，免棱鏡測距的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)隧道工程測量不易、不能解決的問題得到很