隧道貫通誤差

子情境5：隧道貫通誤差與調(diào)整

隧道貫通誤差與調(diào)整思考隧道貫通誤差對隧道施工有何影響?一、貫通誤差及其對隧道貫通的影響

相向開挖的兩條施工中線上，具有貫通面里程的中線點不重合，兩點連線的空間線段稱為貫通誤差。貫通面實際的貫通誤差只有在貫通后才能確定二、貫通誤差的分類貫通誤差在水平面上的正射投影。1.平面貫通誤差：貫通面(1)橫向貫通誤差與貫通面平行的分量(2)縱向貫通誤差與貫通面垂直的分量貫通面橫向貫通誤差縱向貫通誤差高程貫通誤差貫通點貫通點2.高程貫通誤差在鉛垂面上的正射投影。三、貫通誤差對隧道貫通的影響1.縱向誤差影響隧道中線的長度和線路的設(shè)計坡度。2.橫向誤差影響線路方向，如果超過一定的范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段襯砌拆除重建，既給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失又延誤了工期。因此，必須對橫向誤差加以限制。3.高程誤差主要影響線路坡度。四、橫向誤差和高程誤差的限差兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20橫向貫通誤差（mm）100150200300400500高程貫通誤差（mm）±50五、影響貫通誤差的主要因素1.貫通誤差是洞外控制測量、洞內(nèi)外聯(lián)系測量、洞內(nèi)控制測量和洞內(nèi)中線放樣等項誤差的共同影響。

2.一般橫向貫通誤差將洞外平面控制測量的誤差和兩相向開挖的洞內(nèi)導(dǎo)線測量的誤差按照等影響原則來考慮。3.高程控制測量中，洞內(nèi)、洞外高程測量的誤差對高程貫通誤差的影響，按相等原則分配。六、洞內(nèi)外控制測量對貫通誤差影響的限值隧道長度橫向中誤差（mm）高程中誤差mm相鄰兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20洞外30456090120150±18洞內(nèi)406080120160200±17洞外、洞內(nèi)總影響5075100150200250±25七、隧道貫通誤差估算1.導(dǎo)線測量誤差對橫向貫通精度的影響（1）測角誤差對橫向貫通誤差的影響

設(shè)RX為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點至貫通面的垂直距離（m），則導(dǎo)線的測角中誤差m（″）對橫向貫通中誤差的影響為：（mm）RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678xy貫通面（mm）設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列測邊上的各邊對貫通面上的投影長度為dy(m)，導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為ml/l，則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為：（2）測距誤差的影響dy2dy312345678dy1貫通面dy5dy72.顧及起始方位角誤差對橫向貫通誤差的總影響

受角度測量誤差、距離測量誤差和起始方位角誤差的共同影響，導(dǎo)線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為：3.高程控制測量對高程貫通誤差的影響在貫通面上，受洞外或洞內(nèi)高程控制測量誤差影響而產(chǎn)生的高程中誤差為：式中，M為每千米水準(zhǔn)測量的偶然中誤差，以mm計；L為洞外或洞內(nèi)兩開挖洞口間高程路線長度的公里數(shù)。八、案例某鐵路隧道為直線隧道，設(shè)計長度為L=1136.29m，洞外平面控制設(shè)計為單導(dǎo)線，其布設(shè)如圖。試確定測量等級并判定該設(shè)計方案能否滿足貫通的精度要求。1.平面控制測量案例

②以洞外導(dǎo)線的始點A做為坐標(biāo)系原點，以隧道中線按里程增加方向為X軸正向，建立測量坐標(biāo)系。在地形圖上，各導(dǎo)線點A、B、C、D、E、F在貫通面方向上的垂足分別為A′、B′，C′、D′、E′、F′，量算出各導(dǎo)線點的垂距RX及各導(dǎo)線邊在貫通面方向上的投影長度dy，其結(jié)果于下表中。（1）估算數(shù)據(jù)圖解①A、F為導(dǎo)線的始、終點，亦為隧道洞口控制點。

本例隧道長度小于2km，根據(jù)洞外導(dǎo)線測量適用長度知，洞外導(dǎo)線可布設(shè)為五等：（2）確定隧道洞外平面控制測量等級導(dǎo)線測角中誤差為mβ=±4.0″，邊長相對中誤差為ml

/l=1/20000。

（3）洞外導(dǎo)線測量誤差對貫通的影響

洞外導(dǎo)線測量誤差對貫通的影響計算見下表

洞外導(dǎo)線測量誤差對橫向貫通影響各導(dǎo)線點至貫通面的垂距RX各導(dǎo)線邊在貫通面方向的投影長度dy點名RX（m）RX2（m2）導(dǎo)線邊dy（m）dy2（m2）B400160000A～B14019600C15025500B～C401600D25062500C～D16025600E480230400D～E704900E～F13016900∑475400∑68600=±13.4（mm）=±13.1（mm）=±18.7（mm）洞外導(dǎo)線測量中誤差對隧道的影響預(yù)計是18.7mm，其允許值是30mm，顯然該洞外導(dǎo)線測量設(shè)計可行。注：計算洞外導(dǎo)線測角誤差影響值時，不應(yīng)計入始點、終點（即洞口控制樁）。但在引入洞內(nèi)導(dǎo)線時，兩洞口控制樁上需測角，故其測角誤差應(yīng)計入洞內(nèi)的測量誤差。2.高程控制測量案例某鐵路直線隧道，設(shè)計長度為5246m，分別由兩端洞口相向開挖。兩端洞口分別埋設(shè)四個水準(zhǔn)點：BM23、BM23－1和BM24、BM24－1，其中BM23和BM24為定測線路水準(zhǔn)點。洞外高程控制測量設(shè)計為四等水準(zhǔn)測量，布設(shè)六個臨時水準(zhǔn)點。各測段水準(zhǔn)路線長度、往返測高差觀測值及高程計算列于表中，試計算每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差mΔ，并估算mΔh。往返測高差觀測值及高程計算每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差計算高程貫通中誤差為：可見，該項洞外高程控制測量對貫通面上所產(chǎn)生的高程貫通中誤差的影響滿足精度要求。九、貫通誤差的測定及調(diào)整（1）高程貫通誤差mh1.分類（2）縱向貫通誤差ml（3）橫向貫通誤差mq2.誤差的測定橫向貫通誤差縱向貫通誤差高程貫通誤差??t?h?u（1）延伸中線法AB量取AB兩點之間的高差與距離即可的貫通誤差（2）坐標(biāo)法貫通面主要導(dǎo)線主要導(dǎo)線A（XA’,YA’

）（XA”,YA”

）A”橫向誤差：YA’-YA”

縱向誤差：XA’-XA”

β方位角貫通誤差（3）水準(zhǔn)測量法貫通面BM2細(xì)鋼絲細(xì)鋼絲求解點A的高程H’A求解點A的高程H”高程貫通誤差為H”-H’3.誤差的調(diào)整

調(diào)整貫通誤差的工作，原則上應(yīng)在隧道未襯砌地段上進(jìn)行，不再牽動已襯砌地段的中線，以防減少限界而影響行車。(1)直線隧道貫通誤差調(diào)整方法---折線法具體方法貫通面方向β1β2β<5’

直線連接5’<β

<25’

直線連接頂點內(nèi)移CDE轉(zhuǎn)折角β5′10′15′20′25′內(nèi)移外矢距Ｅ值1mm４mm10mm17mm26mm各種轉(zhuǎn)折角α的內(nèi)移外矢距Ｅ值

β

>25’

加反向曲線R=4000mR=4000m(2)曲線隧道貫通誤差貫通面方向貫通面位于圓曲線上進(jìn)口貫通面