梅子嶺隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

蒙恬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710600)

梅子嶺隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

蒙恬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710600)

梅子嶺隧道位于三佛鐵路,在廣東省境內(nèi)的三明市與佛崗市之間。隧道全長(zhǎng)4.6km。梅子嶺隧道是直線隧道,采用全斷面法,相向開(kāi)挖方式開(kāi)挖,其貫通面在中央。隧道施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)根據(jù)兩相向開(kāi)挖洞間的長(zhǎng)度確定隧道橫向貫通中誤差的允許值;并進(jìn)一步確定地面控制測(cè)量誤差和地下控制測(cè)量誤差所引起的橫向貫通中誤差的允許值。最終估算導(dǎo)線網(wǎng)的測(cè)量精度。梅子嶺隧道的成功設(shè)計(jì)是鐵路全線貫通的重要保證,具有重要作用。

隧道 控制網(wǎng) 精度估計(jì)

1 引言

在廣東省境內(nèi)的三明市與佛崗市之間修筑“三佛”鐵路,全長(zhǎng)310km,該線在穿越梅青嶺地區(qū)時(shí),需修建梅子嶺隧道。梅子嶺隧道北接水口鎮(zhèn)直通三明市,南經(jīng)鐵路橋與大青隧道相連,通往佛崗市,由于本地區(qū)地質(zhì)條件好(多為花崗巖結(jié)構(gòu))故兩鐵路之間的一段線路采用明挖路塹。梅子嶺隧道是直線隧道,洞口點(diǎn)O、N在定測(cè)階段已在實(shí)地標(biāo)出,其里程分別為DK213＋555.39及DK218＋161.39,全長(zhǎng)4606m;兩洞口高程分別為501.28m及500.67m,采用全斷面法,相向開(kāi)挖方式開(kāi)挖,其貫通面在中央。如圖1所示。

2 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)兩相向開(kāi)挖洞間的長(zhǎng)度確定隧道橫向貫通中誤差的允許值;并進(jìn)一步確定地面控制測(cè)量誤差和地下控制測(cè)量誤差所引起的橫向貫通中誤差的允許值。按要求布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng),選點(diǎn)要求盡可能將ON兩點(diǎn)直接包含在導(dǎo)線網(wǎng)中,為確保導(dǎo)線點(diǎn)之間能直接通視,各邊應(yīng)做斷面檢查。最終估算導(dǎo)線網(wǎng)的測(cè)量精度。

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-93;(2)《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》

(TB10101-2009);(3)《鐵路工程施工技術(shù)手冊(cè)》(中國(guó)鐵道出版社);(4)《測(cè)繪生產(chǎn)成本費(fèi)用定額》;(5)梅子嶺隧道設(shè)計(jì)文件及施工圖紙。

2.2 設(shè)計(jì)原則

施工段的劃分。根據(jù)本工程的特點(diǎn),將本工程分為進(jìn)出口兩個(gè)施工區(qū)段,隧道進(jìn)口DK213＋555.39至中央貫通面為I施工區(qū)段2.3km,隧道出口DK218＋161.39至中央貫通面為II施工區(qū)段,約2.3km。依據(jù)上述設(shè)計(jì)原則,選取3個(gè)導(dǎo)線點(diǎn),布設(shè)導(dǎo)線控制網(wǎng),測(cè)量精度為三等。經(jīng)斷面分析導(dǎo)線點(diǎn)選擇符合要求?？刂凭W(wǎng)布設(shè)圖,如圖2所示。

圖1 梅子嶺隧道示意圖

控制網(wǎng)導(dǎo)線測(cè)量精度如表1所示。

3 控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)及分析

3.1 隧道施工測(cè)量的主要內(nèi)容

隧道施工測(cè)量主要包括以下內(nèi)容:洞外平面控制測(cè)量;洞外高程控制測(cè)量;洞內(nèi)平面控制測(cè)量;洞內(nèi)高程控制測(cè)量;進(jìn)洞測(cè)量;洞內(nèi)中線測(cè)設(shè);貫通誤差調(diào)整;竣工測(cè)量。

3.2 精度要求

施測(cè)前,對(duì)所有需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用的水準(zhǔn)儀、全站儀等儀器進(jìn)行檢校和標(biāo)定,合格后方可投入使用。采用的標(biāo)準(zhǔn)如表2-表6所示。

3.3 洞外導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)橫向貫通精度的影響

(1)測(cè)角誤差的影響。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(diǎn)至貫通面的垂直距離(m),則導(dǎo)線的測(cè)角中誤差 mβ(″)對(duì)橫向貫通中誤差的影響為:

(2)測(cè)距誤差的影響。設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列測(cè)邊上的各邊對(duì)貫通面上的投影長(zhǎng)度為 dY(m),導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量的相對(duì)中誤差為,則由于測(cè)距誤差對(duì)貫通面上橫向中誤差的影響為:

圖2 地面控制網(wǎng)概略圖

表1 導(dǎo)線測(cè)量精度要求表

表2 橫向誤差和高程誤差的限差

表3 地面導(dǎo)線測(cè)量精度

表4 導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求

表5 水準(zhǔn)測(cè)量主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表6 控制測(cè)量對(duì)貫通精度影響的限值

表7 貫通面投影長(zhǎng)度表

(3)受角度測(cè)量誤差和距離測(cè)量誤差的共同影響,導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)貫通面上橫向貫通中誤差的影響為:

3.4 貫通誤差估算

設(shè)導(dǎo)線測(cè)角中誤差 mβ=±1.8″,測(cè)邊相對(duì)中誤差各點(diǎn)到貫通面的垂直距離及各邊在貫通面上的投影長(zhǎng)度如表7。

測(cè)角誤差引起的橫向貫通誤差為:

測(cè)邊誤差引起的橫向貫通誤差為:

洞外導(dǎo)線測(cè)量中誤差對(duì)隧道的影響預(yù)計(jì)是21.66mm,其允許值是45mm,顯然該洞外導(dǎo)線測(cè)量設(shè)計(jì)可行。

3.5 洞外高程控制測(cè)量

受洞外或洞內(nèi)高程控制測(cè)量的誤差影響,貫通面上所產(chǎn)生的高程中誤差按下式估算:

式中: mΔ為每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差,以mm計(jì);L為洞外或洞內(nèi)兩開(kāi)挖洞口間水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度,以km計(jì)。

高程貫通中誤差為:

可見(jiàn),該項(xiàng)洞外高程控制測(cè)量對(duì)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。

3.6 隧道洞內(nèi)平面、高程控制測(cè)量

洞內(nèi)控制測(cè)量起始于兩端洞口處的洞外控制點(diǎn),隨著隧道的開(kāi)挖而向前延伸。因此,只能敷設(shè)成支線形式,其形狀完全取決于隧道的形狀;只能用重復(fù)觀測(cè)的方法進(jìn)行檢核。洞內(nèi)平面控制常采用: 中線法或?qū)Ь€法兩種形式。洞內(nèi)應(yīng)每隔200～500m設(shè)立一對(duì)高程控制點(diǎn)。高程控制點(diǎn)可選在導(dǎo)線點(diǎn)上,也可根據(jù)情況埋設(shè)在隧道的頂板、底板或邊墻上。采用水準(zhǔn)測(cè)量時(shí),應(yīng)進(jìn)行往返觀測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

通常情況下,巷道、隧道等地下工程空間狹小,洞內(nèi)觀測(cè)環(huán)境差,受溫度、氣壓、折光等因素影響較大,導(dǎo)致洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量精度比地面測(cè)量精度要低。隨著導(dǎo)線不斷向前延伸,導(dǎo)線測(cè)量誤差不斷積累,最終可能造成貫通誤差超標(biāo),造成經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重情況下造成工程事故。因此,需要對(duì)隧道控制網(wǎng)進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。通過(guò)以上,隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及精度分析,說(shuō)明設(shè)計(jì)精度符合要求,可以滿足梅子嶺隧道施工要求。

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蒙恬(1990—),女,陜西漢中人,本科,畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué),助教,研究方向:測(cè)繪工程。