隧道貫通誤差因素淺析及預(yù)防措施

摘要:以320國道改建工程道冠山隧道測量中，隧道測量在施工中得到有效控制:一方面論述了貫通誤差的原理及產(chǎn)生的原因，另一方面分析了隧道貫通誤差的因素及提出相應(yīng)的預(yù)防措施。""

關(guān)鍵詞:貫通誤差 因素淺析 預(yù)防措施

1 前言

在隧道施工中，由于地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控制測量以及細(xì)部放樣的誤差，使得兩個(gè)相向開挖的工作面的施工中線，不能理想地銜接，而產(chǎn)生錯(cuò)開的現(xiàn)象，即產(chǎn)生貫通誤差。

貫通的精度至關(guān)重要，如橫向貫通誤差過大，會(huì)引起隧道中線幾何變形，嚴(yán)重會(huì)使襯砌部分侵入到建筑限界內(nèi)，影響施工質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。

2 問題的提出"

隧道貫通誤差主要來源于洞內(nèi)、洞外控制測量誤差。

縱向貫通誤差影響隧道中線的長度，只要它不底于路線中線測量的精度(≤L/2000，L為隧道兩開挖洞口間的長度)，就不會(huì)實(shí)際影響到路線縱坡，因此對(duì)隧道縱向誤差《公路勘測規(guī)范》未作出要求。高程貫通誤差影響隧道的縱坡，一般應(yīng)用水準(zhǔn)測量方法測定，限差較容易達(dá)到。

橫向貫通誤差主要來源于洞外的地面控制測量和洞內(nèi)的導(dǎo)線測量。

3 主要預(yù)防措施

3.1、地面控制測量前準(zhǔn)備工作

3.1.1收集資料

在布設(shè)控制點(diǎn)之前，應(yīng)收集隧道所在的地形圖、隧道所在地段的路線平面圖、隧道縱、橫斷面圖、隧道施工的技術(shù)設(shè)計(jì)及各個(gè)洞口的機(jī)械、房屋的總平面圖等。還應(yīng)收集設(shè)計(jì)提供的導(dǎo)線控制資料。

3.1.2現(xiàn)場踏勘

踏勘隧道兩端洞口路線走向、地形、施工設(shè)施布置情況，對(duì)已有資料與現(xiàn)場比較，對(duì)地面控制布設(shè)方案進(jìn)行更為具體、深入研究。

3.1.3選點(diǎn)布設(shè)

在每個(gè)洞口附近應(yīng)布設(shè)不少于三個(gè)平面控制點(diǎn)，且必須點(diǎn)點(diǎn)通視和兩個(gè)水準(zhǔn)高程點(diǎn)。

3.2地面導(dǎo)線測量

3.2.1采用全站儀測量，一般通過兩端洞口已知起始導(dǎo)線，進(jìn)行引測，組成一個(gè)附合導(dǎo)線網(wǎng)，即從進(jìn)洞口導(dǎo)線符合到出洞口導(dǎo)線。

3.2.2采用GPS定位技術(shù)，在導(dǎo)線附合測量條件不允許的情況下，如由于過隧道山體過大，來回附合導(dǎo)線測量精度達(dá)不到相應(yīng)公路等級(jí)精度要求。用GPS定位導(dǎo)線點(diǎn)，直接附合了兩洞口端三角導(dǎo)線網(wǎng)，而且GPS測量精度高，布網(wǎng)及觀測方便，在隧道地面控制測量中得到廣泛應(yīng)用。

3.3路線進(jìn)洞測量

3.3.1洞內(nèi)導(dǎo)線測量以支導(dǎo)線往返測量為主，與洞外導(dǎo)線控制網(wǎng)聯(lián)測，如用全站儀測量，應(yīng)采用角度距離法測量而不主張采用坐標(biāo)測量法，因儀器本身存在視準(zhǔn)軸線偏差，采用坐標(biāo)法很難用正倒鏡觀測來抵消測角中的系統(tǒng)誤差，及在內(nèi)業(yè)整理中的測站平差與方向改化計(jì)算。

3.3.2洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)

3.3.2.1洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)須隨隧道掘進(jìn)不斷向前延伸，在隧道貫通以前，得依據(jù)導(dǎo)線測設(shè)路線中線，進(jìn)行隧道施工放樣，因此，洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)滿足以下條件:①應(yīng)盡可能提高開挖面前導(dǎo)線點(diǎn)的點(diǎn)位精度。②新設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)必須有可靠的檢驗(yàn)，避免發(fā)生任何錯(cuò)誤。在把導(dǎo)線點(diǎn)向前延伸的同時(shí)，對(duì)已設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)測檢查，經(jīng)常性的觀測由于山體壓力、洞內(nèi)施工、運(yùn)輸?shù)扔绊懚a(chǎn)生點(diǎn)位位移。

3.3.2.2洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)形式:①單導(dǎo)線，一般用于短隧道，角度采用左、右角觀測法，計(jì)算時(shí)再將所有角度統(tǒng)一歸算為左角或右角，取平均值。距離測量采用光電測距。②導(dǎo)線網(wǎng)，一般布設(shè)成若干個(gè)彼此相連的帶狀導(dǎo)線環(huán)。導(dǎo)線網(wǎng)可對(duì)角度進(jìn)行檢驗(yàn)外，由于測量了全部邊長，故計(jì)算坐標(biāo)有兩條傳算路線，對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢核。

3.3.3洞內(nèi)導(dǎo)線埋設(shè)

3.3.4洞內(nèi)導(dǎo)線測角和測邊

3.3.4.1洞內(nèi)導(dǎo)線測角

①洞口內(nèi)外兩個(gè)測站測角，應(yīng)給予足夠的重視。由于洞內(nèi)外溫差大，空氣密度變化劇烈，使得測角時(shí)，目標(biāo)成像極不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響照準(zhǔn)精度，而且折光影響異常顯著，給洞口內(nèi)外兩個(gè)測站的測角帶來極大的困難。而這兩個(gè)測站又距貫通面最遠(yuǎn)，其測角誤差對(duì)貫通影響最大。因此，洞口內(nèi)外兩個(gè)測站的測角，應(yīng)安排在最有利的觀測時(shí)間進(jìn)行。通常選擇大氣穩(wěn)定的陰天或夜間。

②由于洞內(nèi)導(dǎo)線邊短，儀器對(duì)中和目標(biāo)偏心對(duì)測角影響較大，因此，測角時(shí)在測回之間，儀器、目標(biāo)均應(yīng)重新對(duì)中，以減弱對(duì)中與照準(zhǔn)誤差。

③洞內(nèi)測角，照準(zhǔn)的目標(biāo)，通常采用后視棱鏡與垂線球結(jié)合目標(biāo)，將燈光照準(zhǔn)棱鏡頭，背后用明顯的反光標(biāo)志作為提醒，以免洞中由于光線昏暗長時(shí)間找不到目標(biāo)。

④洞內(nèi)每次爆破后，會(huì)產(chǎn)生大量煙塵，影響成像清晰度，因此，測角必須等通風(fēng)排煙，成像清晰后方能進(jìn)行。對(duì)有洞內(nèi)有積水時(shí)，應(yīng)做好導(dǎo)線點(diǎn)樁志的排水工作，避免儀器對(duì)中不準(zhǔn)。

3.4洞內(nèi)水準(zhǔn)測量

洞內(nèi)水準(zhǔn)測量的目的是為了洞內(nèi)建立一個(gè)與地面統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，以作為隧道施工放樣的依據(jù)，確保隧道在豎向正確貫通。

洞內(nèi)水準(zhǔn)測量的方法與地面水準(zhǔn)測量基本相同，但由于隧道施工的具體情況，有具有以下特點(diǎn):

3.4.1在隧道貫通以前，洞內(nèi)水準(zhǔn)路線均為支水準(zhǔn)路線，必須用往返測量進(jìn)行檢核。由于洞內(nèi)施工場地狹小，運(yùn)輸頻繁、施工繁忙，會(huì)影響水準(zhǔn)標(biāo)志的穩(wěn)定性，應(yīng)經(jīng)常性地由地面水準(zhǔn)點(diǎn)向洞內(nèi)進(jìn)行重復(fù)的水準(zhǔn)測量，進(jìn)行復(fù)核。

3.4.2為了滿足洞內(nèi)襯砌施工的需要，水準(zhǔn)的密度一般要達(dá)到安置儀器后，可直接后視水準(zhǔn)點(diǎn)就能進(jìn)行施工放樣，而不需要轉(zhuǎn)站。一般情況下，水準(zhǔn)點(diǎn)間距應(yīng)小于200m。

4 貫通誤差的測定與調(diào)整

4.1貫通誤差的測定

4.1.1縱、橫向貫通誤差測定

①采用中線法貫通的隧道，當(dāng)隧道貫通后，應(yīng)從相向的兩個(gè)方向各自向貫通面延伸中線，并定出各臨時(shí)樁A和B，如圖所示，量測兩臨時(shí)點(diǎn)A、B之間的距離，得到實(shí)際縱、橫向誤差。②采用導(dǎo)線法貫通的隧道，當(dāng)隧道貫通后，應(yīng)通過洞外導(dǎo)線點(diǎn)，在貫通面上用極坐標(biāo)法，定出隧道中心臨時(shí)點(diǎn)A、B、C、D點(diǎn)，B點(diǎn)與C點(diǎn)為同一里程樁號(hào)的隧道中心點(diǎn)，A、D點(diǎn)分別為進(jìn)口端與出口端距B、C點(diǎn)10~20m 左右的隧道中心點(diǎn)，通過A B連線與CD連線，可得到貫通面進(jìn)出口端隧道中心方向，延長方向線至E點(diǎn)，量測BE與CE分別得到縱、橫向貫通誤差。(圖略)

4.1.2豎向貫通誤差測定

隧道貫通以后，在貫通面附近設(shè)置一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)E。分別以進(jìn)、出口水準(zhǔn)點(diǎn)往返引測的兩條水準(zhǔn)路線均連測至E點(diǎn)上。在E點(diǎn)上得到兩個(gè)高程HJE和HCE，實(shí)際貫通誤差為 fh= HJE-HCE

4.2貫通誤差調(diào)整

貫通誤差調(diào)整應(yīng)在隧道襯砌為施工地段進(jìn)行，一般不再變動(dòng)已襯砌地段的中線。所有未襯砌地段的工程，均應(yīng)以調(diào)整后的中線進(jìn)行施工。

4.2.1洞內(nèi)導(dǎo)線控制貫通的隧道。以附合導(dǎo)線閉合進(jìn)出口地面導(dǎo)線控制點(diǎn)，計(jì)算方位角貫通誤差，并平均分配到附合導(dǎo)線的角度上。以調(diào)整后的角度，推算附合導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角，根據(jù)邊長計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量，并計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差fx、fy。將閉合差fx、fy按邊長比例對(duì)各邊的坐標(biāo)增量進(jìn)行修正，最后算出調(diào)整后的各點(diǎn)坐標(biāo)。

4.2.2以中線法貫通的隧道。調(diào)線段為直線時(shí)采用折線法進(jìn)行調(diào)整;調(diào)線段為曲線時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際橫向貫通誤差，有調(diào)線地段曲線兩端向貫通面按長度在偏距上比例內(nèi)插調(diào)整中線位置。

參考文獻(xiàn):

1、聶讓許金良 鄧云潮《公路施工測量手冊》(北京:人民交通出版社)