河口隧道施工测量与控制.doc

河口隧道施工测量与控制 孙任 田伟 何旭辉摘 要：本文就河口隧道控制及施工测量作了论述，分析了目前经常采用的隧道竣工检测方法的局限性，提出了一种利用无反射棱镜可见激光测距的全站仪来检测的新方法，分析了其运算原理及实际中的可操作性。关键词：隧道 施工网测设 施工测量 竣工检测一、工程概况： 河口隧道为双线曲线隧道，位于兰新铁路兰州西武威南段增建第二线工程A1标段中DK38+128+855，全长727m，地处兰州枢纽，处于兰州市郊，属于黄河河谷区。全隧道V级围岩130M，IV级围岩597M，隧道设置为圆曲线和缓和曲线两种，其圆曲线半径为800M，缓和曲线长170M。纵断面设置为双向坡，设为两种坡度，分别为+6和3 。施工时采用双向掘进、衬砌采用先墙后拱法施工。控制网测设：平面控制网概况铁一院交桩点为控制其线路的木桩。没有任何防护，其精度和稳定性均不能满足隧道施工控制用。在考虑本隧道为长度大于500M的曲线隧道 ，根据横向贯通精度要求的前提下，我们精测已有桩点，并在此基础上加测数点，并对所有点作稳定防护，为隧道精度贯通作铺垫。网形如图1所示： 图 1其中：DSD3、DSD4、DSD5、DSD7、DSD8、DSD9为加测控制点。 2、平面控制网测设标准：本隧道为长度大于500M的曲线隧道，为了保证地下相向开挖工作面能正确贯通，控制网布设时采用了主副导线，导线测量误差对贯通精度的影响主要为测角误差和测边误差。测角误差引起横向贯通误差表示为： 式中： 导线测角中误差测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和 206265测边误差引起的横向贯通误差可表示为：式中： 导线边长的相对中误差 各导线边在贯通面上投影长度平方的总和可以认为导线测角和测边误差对横向贯通误差的影响是独立的，由（1）、（2）两式可得：结合本隧道的实际情况：式中的Ry值分别为：365.000m、290.704m、203.215m、118.073m、55.005m、75.233m、180.365m、293.403m、363.227m，dx为：18.021m、12.004m、8.253m、4.730m、1.372m、1.843m、7.938m、12.924m、17.348m。经计算后知：mx=8.8mm、mxL=3.3mm、则Mx=9.4mm。考虑到地面控制网点位中误差对隧道横向贯通误差的影响，取中误差为6mm、则影响横向贯通误差的总影响为：本隧道横向贯通误差允许值为50mm。此精度完全满足于隧道的横向贯通误差。3、高程控制网测设： 将地面与地下水准测量的误差对高程贯通误差的影响按相等的原则分配，则地面水准测量的误差所引起的高程贯通中误差的允许值为：其中：隧道总的高程贯通中误差的允许值为。取=25mm，则mh=0.7125=17.75mm。此精度完全满足该隧道的施工放样。4、地下导线测量鉴于本隧道为曲线隧道，地下导线采用了主副导线的形式，具体操作如下： 本隧道的地下导线主导线点设在隧道洞口的曲线中线外侧，为了方便架立仪器及测量人员的操作，洞内的主副导线点均设在与边墙有0.5M的间隔。副导线设在隧道的左侧（见图2）洞口及洞内的主副导线点均设在埋设的铁板上亦为洞内控制点。并以四等导线精度进行实测，在地面网统一坐标系中进行平差、求出最终坐标，作永久点。随着隧道的不断深入在以每前进50m 100m就在仰拱上埋设铁板，以上述同样的程序施测，此即该隧道地下导线测量方式。 图 2三、施工测量细部施工测量细部施工测量是在地下导线基础上进行的，在这里着重谈谈对刚型钢架和格栅刚架（以下简称刚架）的架设控制及二次衬砌的检测：在隧道每掘进3m左右时就及时地架立刚架由于隧道为曲线隧道有圆曲线和缓和曲线，架设刚架时一定要注意两拱脚是否在同一里程上这一点必须严格控制好，对断面进行检测时，主要检测拱顶标高、隧道的净空、左线中线的位置，若拱架架立的不正，也就是说两拱脚的里程不一致，这样测的两拱脚间距可能达到设计值，但净空却一定是不够的，检测刚架时先把所立的那榀刚架的左线中线放样出来，再把此点所在的法线找到（注：为方便、快捷地找此点所在的法线，用CASIOfx4800编程计算器编出了一个程序。）。由两点可确定一条直线即可用钢尺量出左线到两拱脚间的距离并可以确定两拱脚是否在同一里程上。在上述中把左线中线放样出来，若不放出来，直接用找法线的方法使两拱脚在同一里程上，在量出净空值和设计值相符，可不可以？现在明确地告诉大家，不可以，因为左线中既可以作为法线上一点又起到了控制隧道的走 向、让隧道能正确地贯通，故左线中线的标定是必不可少的。二次衬砌是在仰拱及填充完的基础上进行的。用传统的方法来检查衬砌摸板是否偏移，在这里就不在赘述，由于现代科技的不断发展，无反射棱镜的全站仪不断的运用到工程施工上充分地利用无反射棱镜可见激光测距的功能，笔者就对检查二次衬砌及摸板的新方法作以下介绍。如图3所示： 图 3由图3可知：=arctan（H1+h）/AH=+h值为内轨顶面的高程与视线高的差值。角值即为仪器瞄准N点所显示的竖直角与90度或270度的差值。我们检查二次衬砌时一般都是每隔20M检测一个断面，先以洞内控制点为基础把所须检测的断面左中点精确地标定出来，以O点表示，并将此点的法线找出来并在法线所在的仰拱上作一个标记N点。将全站仪架在O点上进行对中整平，后视N点将水平致动固定， 拨竖直角，因角等于角。将测的高差与（H1+h）相比较，若不相等则可稍微调整角的大小继续测，当所测高差和（H1+h）相等时，全站仪显示的平距即为AH间的实际距离，将AH实测距离和AH设计距离相比较，这样就知道二次衬砌的是否合格。BG、CF、DE的净空测量及Q点的高程测量方法同上，隧道左边的二次衬砌检测方法亦可用此方法。用此方法来作竣工检查具有许多的优点，用此方法减少了人员跑前视，因隧道的净空比较大，每个断面要检查净空的要求如上图，有十个尺寸，左线两侧各有五个，在内轨顶面所在的尺寸是可以用常规方法测出，但标高从内轨顶面上升H1、H2、H3、H4后，从左线到两侧衬砌面的水平距离是很难用常规的钢尺量距来测出，即使用全站仪来，亦无法在所需的A、B、C、D、Q等点立反射棱镜，除非是在衬砌抬车没有挪走的情况下，作竣工检查，在实际的施工当中，不可能每次都靠衬砌抬车为基础来立反