长大隧道测量工法

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长大隧道测量工法

长大隧道测量工法是一种针对长距离、复杂地质条件下的隧道工程,确保其施工精度和安全性的综合测量技术。该工法通过科学规划和高精度测量手段,解决隧道施工中可能遇到的轴线偏差、沉降变形、贯通误差等问题,保障隧道顺利贯通和长期稳定运行。

该工法主要包括以下几个关键步骤:控制网建立、施工放样、变形监测和贯通测量。首先,在隧道开工前,需在地面建立高精度的平面和高程控制网,为后续施工提供基准。其次,利用全站仪、GNSS等设备进行精准放样,指导开挖方向和断面尺寸。同时,对隧道周边环境及结构进行实时变形监测,及时发现并处理潜在风险。最后,在隧道接近贯通时,采用精密测量仪器和技术(如激光导向、陀螺仪定向)优化调整轴线,确保贯通误差满足设计要求。

长大隧道测量工法具有高效性、精确性和适应性强的特点,广泛应用于铁路、公路、地铁等领域的长大隧道建设中。随着现代测量技术的发展,如BIM技术、无人机遥感、三维激光扫描等新技术的应用,进一步提升了测量效率和数据可靠性,为隧道工程建设提供了强有力的技术支撑。

db34/t 2747-2016 公路工程钢波纹管涵设计与施工技术规程mgL} .n+3 m润内= 0 12

制测量等级适用的水准路线长度和仪器

表1 各等级水准测量适用的水准路线长度

(三)洞外控制点的埋设要保证其不易破坏,不受施工干扰。 (四)洞内控制测量设计 1.洞内平面控制测量布网形式采用等边闭合导线环网,导线环的边数为4~6条。 2.测量等级设计 由于洞内导线布成等边闭合导线环网,则测角中误差和横向贯通中误差与控制测量等 级的关系由下式求得

3)预计隧道水平贯通误差按下式计算: m=m丙+m3

2.高程控制测量贯通误差预计 按下式计算:

2m²= (mgSk}².n+3 P 12

SmS+m o² 0²

mS(n+3) m内= 24p²

m2总=m2内+m2外

(1)观测数据、平差计算均采取两组对算,相互复核,以确保无误。平差计算采用严密平 差法,编制程序进行计算。 (2)基线解算时采用下列参数: 对流层模型:Hopfield 电离层模型:标准模型 星历:广播星历 使用数据:码和相位 使用频率:L+L2 解模糊值的边长限制:小于20km 先验中误差:±10mm (二)高程控制测量 1.水准测量作业要求 实施水准测量的过程中,在严格执行各等级规范的同时,特别注意以下几个方面: (1)仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等(可用测绳丈量),其差应小于规范规定 的限值。 (2)在两相邻测站上,应按奇、偶数测站的观测程序进行观测,即分别按“后前前后”和 “前后后前”的观测程序在相邻测站上交替进行。 (3)在一测段的水准路线上,测站的数目应安排成偶数。 (4)在每一测段的水准路线上,应进行往、返测,高差取往返测高差的平均值。 (5)在洞外高程测量中,一个测段的水准路线的往、返测应在不同的气象条件下进行(如 上午、下午)。 (6)注意减弱旁折光和地面折光的影响。在洞外高程控制测量中,根据山区作业坡陡路 窄的特点,视线尽量避开山弯;由于坡度大,读数时尽量提高视线高度。 (7)坚持每次施测前检校标尺的圆水准气泡以确保标尺的铅直。 (8)在《测规》中对各施测等级的观测时间、视距长度和视线离地面的高度等都有明确规 定,要严格执行,且观测应在成象稳定清晰的条件下进行,特别是在洞内。 (9)水准测量观测工作间歇时,最好结束在固定的水准点上,否则应选择两个坚稳可靠 光滑突出、便于放置水准标尺的固定点,并加以标记。间歇后应对间歇点的高差进行检测 检测结果如满足限差要求,就可以从间歇点起测。否则应从水准点开始重测。 2.水准控制测量的精度评定 水准测量精度评定是根据观测数据往返测的高差不符值来评定的。往返测高差平均值 的每公里偶然中误差为:

式中△是各测段往返测的高差不符值,取mm,R是各测段的长度,取km,n为测段的数目。 (三)洞内平面控制测量 1.洞内平面控制测量的施测要求

(1)由洞外向洞内的引测工作,应在夜晚或阴天进行;在测定定向角和洞内、外连接角或 当洞内、外高差和边长悬殊过大时,水平角的观测测回数要比规范规定的测回数增加50% ~100% (2)在每次向前延伸导线时,须对已测的前三个导线点进行重复置镜测量检核,确认无 误后方可继续引测。 (3)在洞内测量过程中必须避免施工干扰,并应保证通风、照明及通讯设备,使照准目标 有足够的明亮度和清晰度。 (4)在测回间采取仪器多次重新置中,一般3~5测回重新置中一次仪器,并采用双照准 法(两次照准、两次读数),以减少对中误差的影响,保证测角精度。 (5)布设洞内导线时,导线边边长应根据测量设计的要求布设。导线点应尽量布设在施 工干扰小、通视良好且地层稳固可靠地段,其点间视线应横向离开施工建筑物0.2m以上。 (6)水平角观测采用方向观测法观测,各项误差规定如表2,每个测回的零方向读数,应 均匀分配在度盘的不同位置上。

明:当方向数不超过3个,可

(7)水平角观测超限时,应对超限原因进行分析并重测。 (8)使用全站仪测距时,距离及竖直角应往返观测各4测回,距离每测回读数6次,各项 限差须符合表3规定。

表3全站仪测距的各项限差

2.数据的处理 (1)在测距时,距离的气象改正可直接输入大气温度和气压使全站仪进行自动改正,而 加、乘常数改正可根据仪器检定常数进行改正,然后进行归算到隧道统一高程面改正计算, 计算公式为

W闭合环=±2m√n

1 Mg=± n N

式中f一各导线环的角度闭合差("); N一一导线环的个数。 (3)当导线数量达到测量设计闭合条件时,应及时对闭合环进行闭合测量,并对闭合环 进行平差计算:首先对单个闭合环进行简易平差,当形成两个以上闭合环时,再采用严密平 差对整个环网进行平差,以减少测量误差的积累。 (四)施工放样测量要求 1.根据洞外GPS控制点及隧道中线数据计算进洞数据,指导洞门开挖及洞口段开挖。 2.根据导线控制点调整隧道开挖中线点。中线点间距约200m。 3.根据高程控制点测定临时施工高程点,临时高程点距工作面距离不得大于40m。临 时高程点要经常复核。 4.每次掘进前用经纬仪和水准仪在开挖面采用“五寸台"法标出设计断面尺寸。 5.为使隧道衬砌的内轮廊线符合设计要求,在立模前应重新复核中线和高程,并放出 断面的十字线方向,标出拱架顶、边墙底和起拱线高程。用衬砌断面的支距即可立拱模和墙 模,立模后,必须进行检查及校正,以确保无误。 (五)贯通测量 隧道贯通后,要测定贯通误差并进行调整。 1.在贯通面附近理一控制点,然后由进洞的两方向,各自测量该点的坐标,所得的闭合 差分别投影至贯通面及其垂直的方向上,即得实际的横向和纵向贯通误差,并置镜于该临时 点以测求方位角贯通误差。 2.水准路线由两端向洞内进洞,各测至贯通面同一水准点上,所测得的高程差值即实 际的高程贯通误差。 3.应用本工法测得的实际贯通水平误差一般不会超过10cm,高程误差在25mm以下, 故可按下述方法进行贯通误差调整。 (1)平面误差的调整 ①将实测的贯通导线方位角闭合差进行简易平差,即将角度闭合差平均分配到该段导 线的各导线角内。 ②按平差后的导线角,计算该段贯通导线的各导线点坐标,求出坐标闭合差。 ③根据该段贯通导线各边边长,按比例分配坐标闭合差,得到各点调整后的坐标值,并 作为洞内未衬砌地段中线点放样的依据。 (2)高程贯通误差调整 贯通点附近的水准点高程,采用由进出口分别引测的高程的平均值,作为调整后的高 程。洞内未衬砌地段的各水准点的高程,根据高程贯通误差值,按水准路线长度比例分配, 求得调整后的高程,并作为施工放样的依据。

七、劳动组织 测量工程师2名,测工4名。测量人员均须经过培训,做到持证上岗。 八、质量标准 1.GPS测量按B级网实施,并达到B级网精度。 2.高程控制测量按国家等级水准测量规范实施,并达到其相应各项指标。 3.水平角及距离观测的限差须满足表2、表3要求。 4.在控制测量设计时,洞内、外控制测量误差对贯通面上贯通误差的影响值应小于表5 的规定。

表5洞外、洞内控制测量的贯通精度

5.全站仪、水准仪、经纬仪、水准标尺等仪器工具0084 某工业建筑一层轻钢结构安装工程施工组织设计,使用前要作必要的检校并定期 实符合测量规范对仪器指标的要求。

H大TP大? 符合测量规范对仪器指标的要求。 九、安全措施 1.对测量人员进行安全教育,避免各类事故发生。

九、安全措施 1.对测量人员进行安全教育,避免各类事故发生。

2.洞内点不应选在塌方、滴水地点,以免落石砸坏仪器,防止仪器浸水损坏内部部件。 3.在测量过程中仪器旁不能离人,以免仪器被碰倒或被风吹倒而摔坏。 4.架仪器时要把脚架螺旋拧紧,脚架固定牢,以防仪器倒地。 5.洞内测量时要配备专业电工安装照明设备,谨防漏电伤人。 6.测量时精力要集中.防止在山势陡峭处摔而发生意外。

一红价双益 1.利用CPS网作洞外平面控制网,控制点可根据需要设置,无需再设对工程无用的过 渡点,故可省去部分建点费用。以秦岭隧道为例,若采用常规方法测量要至少埋设20个过 渡点,按每个点的建造费2000~4000元计算,只此一项即可节省费用4~8万元。 2.利用GPS网作洞外平面控制网,测量时间由原来的60天缩短到7天,节省人工费近 万元,各种车辆费用5万元。 3.本工法的应用可使隧道高精度贯通,使隧道的超欠挖量大大减少,可节省大量处理 超欠挖费用和材料,从而创造很好的经济效益。 (二)社会效益 按本工法测量,使18456m长的秦岭隧道高精度贯通,并大大缩短了测量时间,为加快西 安线建设作出贡献。由于隧道贯通精度高,为TBM在铁路隧道建设中的应用提供了有力保 证,使西安线如期交付运营,从而促进了陕西省及西南地区的经济发展。 十一、工程实例 长大隧道测量工法,在新建西(安)安(康)线秦岭特长隧道(18456m)这一中国最长的隧 道中使用,效果显著。 该隧道洞外平面控制采用GPS系统B级网控制,高程采用一等水准控制;洞内平面控 制采用等边闭合导线环网,边长平均500m,采用一等精度进行水平角观测,高程采用二等水 准精度指标进行观测(根据测量设计高程可采用三等水准即可满足要求,但为了保险仍采用 了二等水准)。 秦岭隧道Ⅱ线,于1998年3月10日贯通,最终贯通总误差横向12mm,高程1mm,成为 隧道史上罕见的贯通精度,达到了世界水平,创造了很好的社会效益和经济效益。

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