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        確保超長隧洞高精度貫通所采取的措施和方法

        2015-12-17 09:14:22顧宏韓鵬程李熙乾
        水利水電工程設(shè)計 2015年3期
        關(guān)鍵詞:主洞支洞隧洞

        顧宏 韓鵬程 李熙乾

        確保超長隧洞高精度貫通所采取的措施和方法

        顧宏 韓鵬程 李熙乾

        隧洞導(dǎo)線測量和普通地面導(dǎo)線測量的區(qū)別在于,隧洞導(dǎo)線測量不能和普通地面導(dǎo)線測量一樣對導(dǎo)線點一次性先進行符合測量。隧洞測量由于是地下工程,只能邊掘進邊布點,以支導(dǎo)線的形式進行測量,沒有檢核條件。隨著隧洞的延伸,導(dǎo)線誤差將越來越大,為了保證隧洞的正確貫通,需要采取不同于地面測量的特殊方法,由高精度的施工測量來保證,否則超長隧洞高精度貫通將無從談起。

        隧洞測量 精確貫通 超長隧洞

        1 工程概況

        東北某工程主洞全長約100 km,由于整條隧洞從進口到出口都在地下,中間無連接出口,為超長隧洞。為確保施工方便和保證控制測量與施工測量精度,在主洞沿線共布設(shè)14條施工支洞,滿足設(shè)計對主、支洞結(jié)構(gòu)尺寸的要求。即便如此,一部分隧洞兩支洞間貫通距離仍然太長,最長兩支洞間隧洞貫通距離加上支洞有約16 km之多。為增加隧洞正確貫通的可靠性,設(shè)計與測量監(jiān)理對隧洞測量工作制定了詳細(xì)的細(xì)則。

        2 施工復(fù)測與控制測量

        2.1 施工復(fù)測的程序

        (1)施工單位應(yīng)對所交的控制點進行復(fù)測,復(fù)測應(yīng)包括下列內(nèi)容:①GPS點的基線邊長度;②導(dǎo)線點的轉(zhuǎn)角、導(dǎo)線點間的距離;③水準(zhǔn)點間的高差;④復(fù)測應(yīng)與相鄰標(biāo)段進行貫通測量,確保標(biāo)段施工交界處正確銜接。

        (2)復(fù)測結(jié)果與設(shè)計單位的勘測成果不符時,必須再次復(fù)測進行確認(rèn)。當(dāng)確認(rèn)設(shè)計單位勘測資料有誤或精度不符合成果要求時,應(yīng)積極與設(shè)計單位協(xié)商對勘測成果進行改正。

        (3)控制點復(fù)測完成后,應(yīng)編制詳細(xì)的復(fù)測成果書并形成交樁文件,復(fù)測成果應(yīng)報送監(jiān)理人和設(shè)計單位,復(fù)測成果滿足要求并經(jīng)監(jiān)理人批復(fù)后方可進行后續(xù)的測量工作。

        (4)施工單位應(yīng)將進洞及洞內(nèi)的基本導(dǎo)線點布設(shè)成多環(huán)狀導(dǎo)線網(wǎng)向前延伸,但每環(huán)的邊數(shù)不得超過5條。要盡量布設(shè)成距離近似相等的長邊導(dǎo)線網(wǎng)。在不得已發(fā)生短邊時,相鄰的長、短邊比值不得大于3∶1。一般情況下,邊長不應(yīng)短于500 m,任何情況下,平均邊長都不得短于450 m,且在有條件的情況下應(yīng)當(dāng)盡量拉長距離,以減小轉(zhuǎn)折角觀測誤差對貫通精度的影響。

        (5)隧洞長度大于1 000 m時,應(yīng)根據(jù)隧洞橫向貫通精度的要求進行平面控制測量設(shè)計;隧洞相鄰兩開挖口間的高程路線長度大于5 000 m時,應(yīng)根據(jù)隧洞高程貫通精度的要求進行隧洞高程控制測量設(shè)計。

        2.2 洞內(nèi)平面控制測量

        洞內(nèi)平面控制測量以不低于三等的光電測距導(dǎo)線網(wǎng)的方式進行。

        基本導(dǎo)線點的點位應(yīng)設(shè)置為強制對中的觀測墩。

        平面觀測采用設(shè)備的精度指標(biāo)要求為:測角部分的標(biāo)稱精度不大于2 s,測距部分的標(biāo)稱精度a≤5 mm,b≤2 mm/km。

        導(dǎo)線測量主要技術(shù)要求:測角中誤差不大于1.3 s,測距中誤差不大于±5.0 mm。

        進洞及洞內(nèi)基本平面控制點應(yīng)當(dāng)定期進行復(fù)測。復(fù)測周期應(yīng)根據(jù)工程進展情況按照監(jiān)理人的要求進行。

        2.3 洞內(nèi)高程控制測量

        洞內(nèi)高程控制測量必須采用三等(或以上)幾何水準(zhǔn)方式進行,不得采用光電測距三角高程的方式代替。高程控制測量采用水準(zhǔn)儀的標(biāo)稱精度要求如下:(1)高差觀測偶然中誤差不大于±3 mm/km。

        (2)施測過程中,應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)規(guī)范要求定期對投入使用的水準(zhǔn)儀進行i角檢驗,并將檢驗觀測記錄及檢驗結(jié)果報送監(jiān)理人。

        (3)進洞及洞內(nèi)水準(zhǔn)測量應(yīng)當(dāng)采用左右路線分別觀測并經(jīng)常聯(lián)測的方式進行,以加強校核。經(jīng)監(jiān)理人同意,也可采用其他能夠有效防止粗差出現(xiàn)的方式進行。

        (4)承包人應(yīng)每隔500 m左右設(shè)置一基本水準(zhǔn)點?;舅疁?zhǔn)點也可與基本導(dǎo)線點同點設(shè)置,但應(yīng)滿足水準(zhǔn)標(biāo)志的設(shè)置要求。

        (5)洞內(nèi)高程控制點應(yīng)當(dāng)定期進行復(fù)測。復(fù)測周期應(yīng)根據(jù)工程進展情況按照監(jiān)理人的要求進行。

        2.4 依據(jù)規(guī)范

        承包人應(yīng)當(dāng)依據(jù)GB 50026—2007《工程測量規(guī)范》SL 52—1993《水利水電工程施工測量規(guī)范》、DL/5173—2003《水電水利工程施工測量規(guī)范》及SL 378—2007《水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范》中關(guān)于三等光電測距導(dǎo)線觀測、三角觀測及水準(zhǔn)觀測的要求,結(jié)合本工程對平面控制測量、高程控制測量和隧洞貫通的精度要求。對平面控制測量、高程控制測量的觀測實施與數(shù)據(jù)處理及施工誤差控制制定具體的實施計劃書,報送監(jiān)理人審核。

        3 貫通誤差估算

        超長隧洞在掘進前要進行貫通誤差估算,根據(jù)隧洞長度和貫通測量容許極限誤差值選擇相應(yīng)的儀器標(biāo)稱精度、水準(zhǔn)測量等級和平均邊長。按規(guī)范嚴(yán)格施測,才能夠在規(guī)定限差要求下正確貫通。如東北某工程某標(biāo)段主洞為TBM掘進施工,貫通點在施工終點樁號處。7#、9#、10#、11#支洞及其主洞雙向掘進施工,導(dǎo)線長度均大于5 km,9#支洞長度加上主洞到7#洞服務(wù)區(qū)長度,約為11 km,7#支洞加上主洞到6#洞服務(wù)區(qū)長度,約為8.5 km,洞外控制點布置相差不大。按水工隧洞開挖極限貫通誤差要求,對9#支洞與主洞方向貫通誤差做出估算。其余支洞、主洞貫通中誤差均小于此分析中誤差。貫通中誤差要求見表1,水準(zhǔn)測量的精度見表2。

        表1 貫通測量容許極限誤差值

        表2 水準(zhǔn)測量的精度

        3.1 估算依據(jù)

        3.1.1 所用規(guī)范

        所用規(guī)范有DL/T 5173—2003《水電水利工程施工測量規(guī)范》;GB/T 12898—2009《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》。

        3.1.2 擬使用儀器的精度

        3.1.3 誤差選擇

        貫通中誤差的控制指標(biāo),見表1。

        7#支洞及其主洞適用5~10 km的貫通誤差的要求。

        9#支洞及其主洞適用10~13 km的貫通誤差的要求。

        3.2 估算網(wǎng)形的選擇

        由于隧洞具有長且寬度窄的特點,本估算擬采用支導(dǎo)線形式向前傳遞。水平角觀測時采用強制對中;采用工程測量中高精度測角方法,即對單邊進行盤左、盤右測回法觀測墩測量,一條邊測完,再對另一條邊進行同樣的測回方法觀測,即不因為兩條導(dǎo)線邊不相等而反復(fù)調(diào)焦,以減小調(diào)焦對測角的影響。

        3.3 估算公式

        由于影響隧洞的貫通,主要是橫向貫通誤差及豎向貫通誤差,所以本次估算只對橫向及豎向貫通誤差進行估算。由于洞內(nèi)基本導(dǎo)線,在主洞未貫通時,都是閉合導(dǎo)線,無法形成符合導(dǎo)線。為了強化點位誤差對隧洞貫通的影響,簡化計算,把支導(dǎo)線端點的點位誤差看作橫向貫通中誤差。

        3.3.1 橫向貫通誤差估算公式

        式中mb——橫向貫通中誤差,mm;

        ms——測距中誤差,mm;

        n——導(dǎo)線邊數(shù);

        mβ——測角中誤差,(″);

        ρ——206 265″;

        L——基本導(dǎo)線總長,mm。

        3.3.2 豎向貫通誤差估算公式

        式中mh——豎向貫通中誤差,mm;

        MΔ——每千米高程測量高差中數(shù)的偶然中誤差,mm;

        L——水準(zhǔn)路線長度,km。

        3.4 估算過程

        3.4.1 橫向貫通誤差估算

        根據(jù)公式:

        通過上述估算,標(biāo)稱精度2″2 mm+2 ppm全站儀無法滿足洞內(nèi)控制要求,必須采用標(biāo)稱精度1″1 mm+1.5 ppm型全站儀進行控制作業(yè),總長度8.5 km長平均邊長不小于224 m能夠滿足橫向貫通誤差為150 mm的要求,總長度11 km長平均邊長不小于225 m能夠滿足橫向貫通誤差為220 mm的要求,但在實際工作中洞內(nèi)通視條件比較好的情況下,采用400 m的邊長進行估算。

        根據(jù)公式(邊長400 m,9#洞共28條邊,7#洞22條邊):

        3.4.2 豎向貫通誤差估算

        根據(jù)公式:

        5 結(jié)語

        通過以上估算,測角1.0″,按照標(biāo)稱精度1 mm+1.5 ppm全站儀估算,導(dǎo)線邊長采用400 m,理論貫通誤差為167 mm,所用儀器及洞內(nèi)控制網(wǎng)布設(shè)(三等導(dǎo)線)能夠滿足貫通要求。高程采用三等水準(zhǔn)測量,同時按技術(shù)要求和規(guī)范嚴(yán)格施測,能夠在規(guī)定限差要求下正確貫通。

        顧宏男 工 程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

        韓鵬程 男 助理工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

        李熙乾 男 助理工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

        P22

        B

        1007-6980(2015)03-0024-03

        2015-05-28)

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