王明晗

(遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，沈陽 110166)

?

TBM法隧洞的開挖施工測量

王明晗

(遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，沈陽 110166)

摘要：施工控制測量是隧洞貫通的根本保證，長大距離的地下洞室開挖施工，對貫通中誤差要求很高，而線性的隧洞工程內(nèi)部不利測量控制網(wǎng)的布置，采用高等級的儀器，正確的測量方法進行貫通中誤差、平面測量、高程測量，可以確保TBM開挖方向，保證隧洞的貫通質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地下洞室；施工； 測量；TBM開挖方向；施工導(dǎo)線；高程控制；允許誤差

1地下洞室測量

地下洞室的測量內(nèi)容主要包括：

1)建立洞內(nèi)、外施工平面控制與高程控制。

2)隧洞施工放樣。

3)測繪洞室開挖和襯砌斷面等。

在接到發(fā)包人提供的測量基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)線以及相關(guān)的基本數(shù)據(jù)后，首先進行復(fù)核測量，并將復(fù)測結(jié)果報發(fā)包人審批。經(jīng)發(fā)包人批準(zhǔn)同意使用后，以復(fù)核后的測量結(jié)果為基準(zhǔn)，按《水利水電施工測量規(guī)范》SL52—93及本工程施工精度要求，測設(shè)本工程的施工控制網(wǎng)，并將施工控制網(wǎng)數(shù)據(jù)報送發(fā)包人審批。

隧洞開挖單向掘進長度最長約12 km，施工控制測量是隧洞貫通的根本保證。在隧洞掘進過程中建立一個高精度的洞內(nèi)施工平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，才能保證施工細(xì)部放樣的精度，達到精確貫通的目標(biāo)。根據(jù)貫通誤差要求進行控制測量設(shè)計。

技術(shù)要求規(guī)定的水工隧洞開挖極限貫通誤差見表1。

2施工平面控制測量

由洞外平面控制網(wǎng)點測設(shè)得出的出洞口中心點，強制對中觀測墩做在洞口邊上，作為洞外施工的控制網(wǎng)。此工程隧洞的掘進距離較長，所以洞內(nèi)采用二級導(dǎo)線控制網(wǎng)。洞內(nèi)導(dǎo)線采用直伸支導(dǎo)線型式，洞內(nèi)導(dǎo)線控制點布設(shè)， TBM施工段需進行開挖之后和襯砌之后2次[1-2〗。

表1　洞內(nèi)測量貫通中誤差

施工導(dǎo)線是為了滿足開挖施工放樣的需要，施工導(dǎo)線點埋設(shè)在洞壁上，導(dǎo)線間隔約150 m，由主要導(dǎo)線控制。主導(dǎo)線點和施工導(dǎo)線點每隔2~3個形成閉合，閉合差在允許范圍內(nèi)進行誤差配賦。水平角方向觀測法技術(shù)要求如表2所示。

表2　水平角方向觀測法技術(shù)要求

注：當(dāng)觀測方向垂直角>±3°時，該方向2C較差，按相鄰測回同方向進行比較，其差值仍應(yīng)符合上表規(guī)定。

主導(dǎo)線作為TBM掘進段洞內(nèi)的首級控制，主導(dǎo)線點每隔300 m左右在底板穩(wěn)定的巖基各布設(shè)一個，為了避免折光等不利因素對測距測角的影響，主導(dǎo)線點位置布在軸線附近，埋設(shè)高程低于巖基面5~10 cm，保證不妨礙洞內(nèi)運輸及正常生產(chǎn)。

洞內(nèi)等邊直伸支導(dǎo)線終點縱、橫向誤差計算公式為：

(1)

(2)

式中：mQ為橫向中誤差；mβ為測角中誤差；mA為起算方位角中誤差；ml為縱向中誤差；ms為偶然中誤差；μs為系統(tǒng)中誤差； n為導(dǎo)線邊數(shù)；L為導(dǎo)線全長；ρ取206265。

據(jù)此，等邊直伸導(dǎo)線的縱橫向誤差隨n增多而增大，故在布置導(dǎo)線時應(yīng)盡量減少導(dǎo)線邊數(shù)。重點控制在測量過程中測角中誤差mβ及測邊偶然中誤差ms。測量儀器要有足夠的測角和測距精度，才能確?？刂茖?dǎo)線的精度。

在本工程中平面控制測量采用Leica廠生產(chǎn)的TCA1800型全站儀，儀器測角精度為±1"，測距精度為±(1+2ppm)mm。

3高程控制測量

洞內(nèi)高程控制測量按3等水準(zhǔn)的精度要求控制。高程測量采用3等幾何水準(zhǔn)方法進行。高程控制點設(shè)在導(dǎo)線點上，并定期進行復(fù)測。由于高程控制網(wǎng)采用支導(dǎo)線型式，因此需進行往、返測量。測量時視距一般為50m左右，控制點每隔300～500m埋設(shè)一點，高程點設(shè)在平面控制點上，也可以單獨設(shè)置。高程控制測量技術(shù)要求見表3、4。

根據(jù)合同文件貫通精度及3等水準(zhǔn)測量精度要求，高程控制測量采用NA2自動安平水準(zhǔn)儀，測量精度為±0.7mm，標(biāo)尺采用雙面銦瓦尺。

表3　等級水準(zhǔn)測量技術(shù)要求

注：L為平距，km；n為測站數(shù)

表4　等級水準(zhǔn)測量測站的技術(shù)要求

4施工放樣測量

施工放樣測量主要包括：隧洞軸線、高程、開挖斷面尺寸測量，以及一些輔助測量等。

4.1　隧洞軸線、高程、開挖斷面尺寸測量

隧洞開挖施工的放樣方法，以3等導(dǎo)線點(高程為同等精度)為控制依據(jù)，用極坐標(biāo)法進行洞軸線及開挖斷面尺寸的施工放樣。 對于城門洞形斷面斷面放樣點為拱頂為1個控制點，兩拱肩各測1點，拱肩至拱頂兩側(cè)各測2點，兩側(cè)側(cè)墻各測2點，底板測2點，還要根據(jù)實際情況對一些特征點加測一組數(shù)據(jù)。對于圓形及其它形狀斷面可根據(jù)斷面形式進行布點，但一般情況每個斷面開挖控制點≥13個。

隧洞襯砌施工時，根據(jù)貫通測量結(jié)果進行洞內(nèi)導(dǎo)線點坐標(biāo)及高程平差計算，根據(jù)平差結(jié)果進行誤差分配，標(biāo)定出誤差分配后的隧洞軸線及控制高程，作為襯砌施工的軸線控制及高程控制的依據(jù)。

4.2　輔助測量

在隧洞掘進過程中，軌道鋪設(shè)、輸送皮帶安裝等工程的測量要根據(jù)施工組織設(shè)計的坡度、軸線、高程等進行，以保證安裝精度。

5主洞TBM激光導(dǎo)向系統(tǒng)控制

主洞TBM采用激光導(dǎo)向系統(tǒng)控制掘進方向。由于掘進速度比較快，為保證隧洞掘進按設(shè)計洞軸線方向掘進，主導(dǎo)線按誤差預(yù)計的精度及規(guī)范要求的技術(shù)指標(biāo)及時跟進，定期對施工導(dǎo)線點復(fù)核檢測，以保證它的正確性。在掘進過程中，利用施工導(dǎo)線控制點及時對掘進機上的激光導(dǎo)向系統(tǒng)進行檢查、糾正。控制激光導(dǎo)向系統(tǒng)測量采用TC1800型全站儀，儀器精度測角為±1"，測距為±(1mm +2ppm×D)mm。

6斷面測量

利用TC1800型全站儀及隧洞測量軟件進行開挖、襯砌斷面測量[3]。在測量時對于城門洞形斷面放樣點為拱頂?shù)?個控制點，兩拱肩各測1點，拱肩至拱頂兩側(cè)各測2點，兩側(cè)側(cè)墻各測2點，底板測2點。如果是圓形或者其它形狀的斷面，可以通過斷面形式進行有序布點。在一般情況下每個斷面≥13個控制點，斷面一般每隔5 m施測1個。根據(jù)所測結(jié)果的數(shù)據(jù)進行工程量計算，得出超欠挖工程量，對隧洞的開挖進行改進措施。

7結(jié)論

對于長大遠距離的地下洞室開挖施工過程，采用相對高質(zhì)量等級的儀器，并且按照正確的測量方法進行平面測量、高程測量，可以確保TBM開挖方向的正確性，保證隧洞高質(zhì)量貫通。

參考文獻：

[1]楊廣華.淺談水工隧洞施工中測量控制[J].陜西水利，2012(05)：85-86.

[2]李遂寧.水工隧洞施工中的測量控制[J].山西水利科技，2012(03)：50-51.

[3]王兵,雷克剛.全站儀和編程計算器在隧洞測量中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2012(07)：33-34.

Excavation,Construction and Survey for Tunnel with TBM Method

WANG Ming-han

(Liaoning Provincial Runzhong Water Supply Ltd., Company, Shenyang 110166, China)

Abstract：Construction control survey is the basic guarantee for the tunnel holing-through, the excavation and construction of underground cavern in long distance has high demand on errors for run-tunnel through. But, internal tunnel project in linear is not suitable for the layout of control network,adopting high-level instrument and correct survey method for holing-tunnel through, plane survey and elevation survey to ensure the excavation direction of TBM, so as to ensure the quality of run-tunnel through.

Key words：underground cavern; construction; survey; TBM excavation direction; construction line; elevation control; allowable error

[作者簡介]王明晗(1984-)，男，遼寧大連人，助理工程師，從事水利工程施工和運行管理工作。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV554；TV221

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)08-0060-03