解決隧道洞內(nèi)控制測量對貫通誤差的方法

解決隧道洞內(nèi)控制測量對貫通誤差的方法 隧道控制測量的主要目的，就是保證隧道在兩個或兩個以上開挖面的相向施工 中，使其中線符合線路平面和縱斷面的設(shè)計要求，在允許誤差的范圍內(nèi)，在滿足限界要求的條件下正確貫通，使襯砌結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求，以減少施工浪費(fèi)和不必要的返工。對施工單位而言，洞內(nèi)控制測量精度的高低就直接影響貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫通，本文就隧道洞內(nèi)控制測量對貫通誤差的影響作以下分析。1 隧道貫通誤差的概述1.1 隧道貫通誤差的分類貫通誤差是指在隧道施工中，由于地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量、施工放樣等誤差，使得相向或同向掘進(jìn)的坑道（或豎井）的兩條施工中線上，具有貫通面里程的中線點(diǎn)不重合，兩點(diǎn)連線的空間線段稱為貫通誤差。而根據(jù)其在隧道內(nèi)的錯開現(xiàn)象，一般將貫通誤差分為三類：縱向貫通誤差：即與貫通面垂直的分量，其影響隧道中線的長度和線路的設(shè)計坡度；橫向貫通誤差（將使隧道施工中線產(chǎn)生左或右的偏差）：與貫通面平行的分量，其影響線路方向，如誤差超出一定范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，因此須對橫向誤差加以控制；豎向貫通誤差（高程貫通誤差）：在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫通誤差，簡稱高程誤差，其將使坑道的坡度產(chǎn)生偏差。1.2貫通誤差限差及貫通精度要求按測規(guī)規(guī)定，隧道長度小于3000m時，橫向貫通限差為150mm，高程貫通限差為70mm。貫通精度要求叫表1.表1 洞外、洞內(nèi)控制測量的貫通精度要求 1.3 隧道貫通誤差的來源及分配 隧道貫通誤差的主要來源為洞外、洞內(nèi)控制測量，洞內(nèi)施工放樣誤差對貫通誤差的影響可歸并到洞內(nèi)控制誤差。由于洞內(nèi)受光線暗、粉塵多，通風(fēng)條件差、施工干擾多、空間狹窄等限制條件，因此洞內(nèi)外控制測量具有不等精度，根據(jù)誤差不等精度分配原則及誤差傳播定律有： （1）式中：m洞內(nèi)為洞內(nèi)控制誤差對my的影響值；m洞外為為洞外控制誤差對my的影響值。2 洞內(nèi)控制測量設(shè)計 為了保證隧道施工貫通精度達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求，在隧道施工前，要根據(jù)隧道洞室相向或單向開挖長度及施工貫通中誤差的精度要求，估算預(yù)期的誤差，確定導(dǎo)線施測的等級，編制隧道控制測量設(shè)計，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理選擇經(jīng)濟(jì)的施工測量設(shè)備和確定施工測量初步方案。根據(jù)隧道設(shè)計開挖圖，按一定比例尺用CAD或在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(nèi)的測量環(huán)境（如通視條件及隧道施工對測量的影響）、以及測量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點(diǎn)位置，并展于圖上。3 洞內(nèi)控制測量對貫通誤差的影響估算3.1 導(dǎo)線控制誤差對橫向貫通中誤差的影響估算洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是采用支導(dǎo)線，隨施工開挖的突進(jìn)向貫通面延伸。支導(dǎo)線的終點(diǎn)是支導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)。橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度，而橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測角測邊誤差引起。根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測角及測距是相互獨(dú)立的兩個量，則可得導(dǎo)線測角中誤差所引起的橫向貫通中誤差y為： （2）式中：y為測角引起的橫向貫通中誤差；為常數(shù) 206 265；m為導(dǎo)線測角中誤差，S；RC2為觀測角度的導(dǎo)線點(diǎn)到貫通面的垂直距離平方的總和， m2。導(dǎo)線測距誤差所引起的橫向貫通中誤差為yx （3）式中：yx為測距引起的橫向貫通中誤差；為導(dǎo)線邊長相對中誤差，mm；Dy2為各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長度平方和的總和，m2。 那么，導(dǎo)線測量誤差在貫通面上所引起的橫向貫通中誤差為 （4）該式是隧道工程橫向貫通中誤差常用的估算公式。 3.2 洞內(nèi)高程控制測量對豎向貫通中誤差的影響估算受洞內(nèi)高程控制測量的誤差影響，貫通面上所產(chǎn)生的高程中誤差按下式計算： （5）式中：mh為豎向貫通中誤差；m為每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差，以mm計；L為洞內(nèi)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長度，以km計。確定水準(zhǔn)路線方案后， 根據(jù)測量初步方案選擇的水準(zhǔn)測量等級。在表2 中選取全中誤差m。將 L和m值帶入（5）式子中計算出估算豎向貫通中誤差mh。當(dāng)mh大于隧洞豎向貫通中誤差允許值時，應(yīng)選擇合符精度要求的儀器設(shè)備或調(diào)整線路及提高水準(zhǔn)等級重新計算，直至mh小于隧洞豎向貫通中誤差允許值。表23.3 未貫通部分橫向貫通誤差估算及方案調(diào)整 此時分配給未貫通部分橫向貫通誤差mw按下式計算： （6） 未貫通部分橫向貫通誤差估算值 m按式（6）計算， 若 mgmw 則未貫通部分方案可行，否則應(yīng)調(diào)整改進(jìn)未貫通部分測量方案直至 mgmw。4 提高洞內(nèi)控制測量精度的幾點(diǎn)建議4.1 嚴(yán)格按設(shè)計的控制測量等級相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)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測量儀器進(jìn)行檢修和校正，找出問題所在。4.2 測回間要重新對中儀器和覘標(biāo)，一般3-5次測回重新置中一次，并采用雙照準(zhǔn)法讀數(shù)，兩次照準(zhǔn)讀數(shù)限差為2，以減小對中誤差和對點(diǎn)誤差的影響，保證測角精度。水平角觀測采用方向觀測法觀測，每個測回的零方向讀數(shù)，應(yīng)均勻分配在度盤的不同位置上。4.3采用碘鎢燈照明，為消除照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差，照明時半測回在占標(biāo)一側(cè)照明，另半測回在占標(biāo)另一側(cè)照明。4.4 觀測時盡可能在洞內(nèi)煙塵小，光亮度清晰時進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)洞內(nèi)煙塵過大，目標(biāo)漂浮無法確定時，一定要停止觀測，不可將就，另選擇合適時段進(jìn)行。4.5隧洞每開挖到一定長度時要及時增設(shè)基本導(dǎo)線點(diǎn)，指導(dǎo)開挖的臨時點(diǎn)要控制在23個以內(nèi)，且要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測其正確性，確保洞室開挖的正確。4.6隧洞每開挖到一定階段或一定長段時要及時對導(dǎo)線進(jìn)行檢測、復(fù)測及精度估算，對因其它原因而改變設(shè)計路線方案時要對精度進(jìn)行估算。4.7 隧道的橫向貫通誤差隨著測站數(shù)的增加而迅速增大，因此在測量時導(dǎo)線要盡可能布設(shè)成似等邊直伸型導(dǎo)線，在測量環(huán)境允許范圍內(nèi)盡可能的拉長，以減小方位角傳遞誤差。4.8要嚴(yán)格進(jìn)行邊長的投影計算，正確計算各點(diǎn)平面坐標(biāo)。4.9洞內(nèi)平面控制時，正式中線點(diǎn)由鄰近的導(dǎo)線點(diǎn)以極坐標(biāo)法測設(shè)在地面之后， 應(yīng)在中線點(diǎn)上安置儀器，以任意兩個已知坐標(biāo)點(diǎn)為目標(biāo)測其角度。用實(shí)測角與坐標(biāo)反算的角值比較，以檢查中線點(diǎn)測設(shè)的準(zhǔn)確性。4.10 由于洞內(nèi)空氣密度不均和洞內(nèi)外溫差、洞內(nèi)濕度等方面的影響，測量前一定要讓儀器充分晾露；在測量的過程中應(yīng)嚴(yán)格注意測量范圍內(nèi)是否有不良反射體、機(jī)械熱源和旁折光等影響，同時測距電源啟動后要停止使用對講機(jī)。 4.11 當(dāng)采用水準(zhǔn)測量時，應(yīng)進(jìn)行往返觀測；當(dāng)采用光電測距三角高程測量時，應(yīng)進(jìn)行對向觀測；三角高程測量時，要嚴(yán)格按操作程序進(jìn)行，如垂直角的觀測要同測距在同一次照準(zhǔn)時完成，對于三角高程等級在三等及以上的高程控制測量，應(yīng)采取一些提高精度的措施進(jìn)行施測，如每100m在邊墻部位設(shè)立墻角水準(zhǔn)點(diǎn)，以提高對中精度。4.12 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(nèi)有砼襯砌時，還要對相向挖的兩條導(dǎo)線進(jìn)行附合，并進(jìn)行貫通誤差分配或平差處理，保證洞內(nèi)砼襯砌形體的正確。5 結(jié)束語綜上所述，在隧道貫通誤差中，有橫向誤差、縱向誤差及高程誤差，由于橫向誤差超過限值會導(dǎo)致隧