探讨地下隧洞工程施工的测量实践及方法_隧洞断面测量步骤

　　摘要随着测量仪器的发展,测量要求也越来越高,在测量实践中,传统的隧洞放样的方法过于简单、粗放、陈旧,已不能适应新形势的需要;各独立经济主体对于隧洞开挖和衬砌工程量的准确计算也尤为关注,为各自的经济利益纷争不断。就两条隧洞的测量实践,探讨其方法。
　　关键词隧洞工程;测量;放样
　　中图分类号U45文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0149-01
　　
　　0引言
　　隧洞工程建设中存在着承包责任方、隧洞开挖方、隧洞衬砌方、隧洞灌浆方等接力式施工的多元化的经济主体,而技术服务、测量计量、结算管理一般都由责任方负责。隧洞开挖质量的好坏,超欠挖的多少,施工进度的快慢都与各方的经济利益紧密相连,快速及时准确的放样、断面及计量测量就显得尤为重要和关键。
　　1隧洞控制测量
　　控制测量是保证隧洞准确贯通的前提,根据隧洞相向开挖长度所允许的极限贯通误差的1/2作为贯通面上的贯通中误差,进行隧洞贯通测量设计,建立洞内外平面与高程控制。控制测量的技术要求按规范规定执行。
　　该大坝引水隧洞布设大地四边形边角网,平均边长300米;标石全部建造强制对中混凝土观测墩。其中两点位于隧洞进出口,另两点位于隧洞两侧。执行四等边角网技术要求;使用TOPCON602AF全站仪测量全部8个角度和6条边长。观测精度为三角形最大闭合差5.2″,测角中误差1.8″,测边单位权中误差为2mm。按照带条件的间接平差方法进行直接坐标严密平差。其中8个多余观测,1个方位角条件,计算出的单位权中误差为±1.6″,最大点位误差3mm。隧洞进出口控制点引测四等水准高程。
　　洞内控制采用地下导线,使用2秒级全站仪,执行一级光电测距导线技术要求,用光电测距三角高程代替水准高程。隧洞贯通后实测的横、纵、竖向误差分别为3mm,2mm,5mm。地下隧洞工程施工环境恶劣,照明不足,场地狭小,粉尘和地下水不易抽排,机械设备施工干扰,导线点容易破坏和丢失。但是全站仪测量三维坐标非常方便,因此导线点可选埋在地势较高,不受积水和设备影响的洞边上,用风钻造孔,楔入硬木,钉小钉标志点位。作好点位保护和现场标识。在隧洞贯通之前地下控制以支导线的形式进行,校核条件少,需要谨慎操作。因此有必要敷设双导线或者引出洞外构成符合导线,做到未经校核的点位和数据坚决不用,杜绝错误发生。
　　2全站仪在开挖掘进细部放样中的应用
　　1)对于直线隧洞,建立以洞轴线桩号增加方向为坐标系北方向的施工坐标系,这样全站仪所显示的三维坐标即有明确的代表意义,E表示测点离开洞轴线的距离,N表示测点的隧洞桩号;对于曲线隧洞,利用袖珍程序计算器设计辅助计算程序也可瞬时计算出桩号和垂直洞轴线的距离。因此施工放样就不必在轴线上设站了,可以直接利用导线点进行。每次放样必须检查校核条件以免数据输入错误造成损失。
　　2)开挖掘进细部放样在每次开始钻孔之前进行,周边孔逐孔测量放样。周边孔的放样分以下两种情况:
　　① 直线段周边孔放样。如下图所示,先计算出周边孔相对于洞心的坐标。在放样某一点时,根据实测坐标所显示的该点的隧洞桩号,可用计算器迅速算出该处的设计高程,与实测数据进行比较,即可迅速放出点位。在隧洞实践中,辅以普工爬梯配合,熟练之后净放样时间一般在25分钟左右。算例如下:
　　该大坝隧洞进口0+00桩号处洞心高程595.5,坡度为-1.563%,欲放下图所示右上角第四点,先在其大概位置放置棱镜测取坐标为E:1.50;N:100;Z:595.5,根据桩号计算该处洞心高程=595.5-1.563%*100=593.937,洞心高程加上第四点到洞心的垂直距离1.453即为第四点的设计高程(593.937+1.453=595.39),与实测数据比较,可知垂直下降11cm,水平减小5.4cm即为正点。
　　② 转弯段周边孔放样。如图2所示,以B1Ts为坐标系北方向,定Ts点新坐标系坐标为E:0,N:262.407,则转弯段桩号为0+234.556～0+211.057,圆心点坐标为50,234.556,根据转弯段测点坐标计算与圆心点的距离方位,依据方位角可推求圆心角,再求出弧长、桩号、该点所在断面的洞心高程及测点设计高程。依据平距可推求测点到洞心的水平距离。计算步骤较多,为保证计算快速准确,可用CASIOfx-4800P编写程序,只需要输入仪器观测的三维坐标,即可计算出上下左右平移量。
　　图1 图2
　　X――代表所放周边孔距圆心垂直的距离
　　Y――代表所放周边孔距圆心的水平距离
　　程序名称:DLDCKW(CASIO fx-4800P)
　　Lbl 0
　　E:N:Z:X:Y
　　Fixm
　　Pol(N-234.556,E-50)
　　L=50*(270-J)*PI()/180
　　A"ZHUANGHAO"=234.556-L
　　B=595.5-A*0.01563
　　S=50-I
　　D=ABS(Y)ABS(S)
　　H=ABS(X)-ABS(Z-B)
　　{ENZXY}
　　Goto 0
　　注:D为正值,表示水平方向扩大,反之水平方向缩小。
　　H为正值,表示垂直方向扩大,反之垂直方向缩小。
　　3)在水电工程上有一种渐变洞,即半径和坡度一样随桩号作线性变化。这时先根据测点桩号计算出洞心高程和半径,再根据洞心坐标和半径计算出到周边点的归化距离,逐点逼近。在洞周每50公分左右放一点即可完成整个轮廓的放样。同样的道理对于转弯、爬坡、半径相互结合的洞型都可以据此编程进行计算。
　　3开挖断面测量
　　鉴于隧洞断面仪价格昂贵,可用此简易方法进行(图1),在上述周边孔孔位放出之后,可用钢卷尺量出每点至开挖实际边线的水平距离和垂直距离,即可画出每一循环的实际开挖断面。比较简单直观,方便易行,结合放点工作一起进行,每一循环总时间不超过25分钟。测点的密度大约也在50公分的间距。用AUTOCAD作图、出图、求算开挖面积和超挖面积非常快捷方便准确。
　　4衬砌断面测量
　　对于水工隧洞而言,一般要等开挖结束后才能开始进行混凝土衬砌,这个过程往往很长,期间受后续爆破影响、岩体变形、塌落、喷支护等影响都会造成洞子实际形状有所变化,也为了准确计量混凝土浇筑量,避免各个经济独立体之间的经济矛盾纠纷,做到公平公正,断面测量很有必要。一般洞子衬砌钢筋保护层厚度为5公分,为了不影响安装模板,钢筋安装位置都是经过测量放样的,钢筋位置比较准确,我们就以钢筋十字交叉点为依据,用伸缩式铝合金塔尺量取径向浇筑厚度,断面间距设为1米,圆周按照40公分的钢筋间距测一点,可根据需要决定是否绘制断面图,结合EXCELL电子表格软件即可计算工程量,非常方便快捷。
　　5结论
　　在地下隧洞开挖放样中,由于全站仪具有高效精确的特点,能够促进工程进度和提高开挖质量。转弯、爬坡、变径段隧洞放样的数字化解析算法能大大提高隧洞放样的速度和准确度,建议将此方法写进工程测量学教材之中,以取代过去粗放的模拟放样方法。准确的工程计量对于顺利进行工程决算具有重要的意义。
　　
　　参考文献
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　　[2]李文涛.斜长小断面隧洞施工贯通测量的实践[J].东北水利水电,2008,04.
　　[3]何佳.市政工程测量中线点位调整方法探讨[J].城市勘测,2000,3.
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