word 對水利工程隧洞施工測量技術(shù)的探討

1、對水利工程隧洞施工測量技術(shù)的探討對水利工程隧洞施工測量技術(shù)的探討曾小歡(吉安市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院)摘要:施工測量貫穿于隧洞施工的全過程,施工測量工作直接影響隧洞工程的質(zhì)量及施工進(jìn)度.隨著科技的進(jìn)步,測量技術(shù)和裝備有了很大的發(fā)展,全站儀和gps的普遍使用使隧洞施工測量效率和質(zhì)量有了很大的提高本文結(jié)合某1900m直線輸水隧洞施工的測量放線,就新的測量技術(shù)和儀器條件下,對隧洞控制測量和隧洞掘進(jìn)中的測量方法進(jìn)行探討.關(guān)鍵詞:隧洞鍘量;平面控制;數(shù)據(jù)計(jì)算1隧洞施工控制測量1.1隧洞施工控制測量的特點(diǎn)隧洞施工控制測量的目的,在于保證隧洞兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計(jì)要求正確貫通,即橫向貫通誤差和高程貫通誤差

2、在規(guī)定的限差內(nèi).隧洞旃工控制測量的設(shè)計(jì),實(shí)旖和數(shù)據(jù)處理與隧洞的長度,形狀,施工方法,實(shí)地地形地貌,儀器設(shè)備等條件有關(guān).隧洞外控制測量應(yīng)在隧洞施工前完成,它以統(tǒng)一的平面,高程系統(tǒng)將布設(shè)在隧洞口附近的控制點(diǎn)連接起來,并根據(jù)隧洞中線上點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo),建立起它們與控制點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系.1.2隧洞施工控制測量的貫通誤差設(shè)計(jì)隧洞的貫通誤差主要包括隧洞在橫向,縱向和豎向三個方面的誤差,它與隧洞的長度有關(guān),是由洞外測量和洞內(nèi)測量兩個獨(dú)立因素組成.按”水利水電施工測量規(guī)范”規(guī)定,凡直線隧洞長度大于1000m,曲線隧洞長度大于500m,水準(zhǔn)路線長度大于5000m,均應(yīng)根據(jù)隧洞貫通精度要求進(jìn)行平面控制測量和高程控制測量設(shè)

3、計(jì).在隧洞施工中,其全部貫通中誤差不能超過規(guī)范中允許的最小誤差(見表1.根據(jù)此限差,可以計(jì)算出洞內(nèi)測量和洞外測量在橫向,縱向和豎向三個方面的貫通中誤差限差,以此指導(dǎo)外業(yè)觀測的精度.根據(jù)測量誤差理論,全部貫通中誤差不能簡單地取洞內(nèi)外中誤差之和.設(shè)隧洞全部的貫通誤差為mq,則洞外控制測量的影響值mq與洞一50kw推土機(jī)配合開挖與人工開挖相結(jié)合,兩臺自卸汽車清運(yùn)垃圾,余土.在開挖前注意探明地下既有管道,電纜和其他構(gòu)筑物的位置,將調(diào)查結(jié)果和處理方案送交業(yè)主和相關(guān)管理單位確認(rèn),以便進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù),遷移,保證開挖工作持續(xù)進(jìn)行.施工中盡量縮短挖槽長度,充分考慮挖槽和堆土破壞了排水系統(tǒng),根據(jù)需要重新規(guī)劃排水.

4、雨季挖槽,嚴(yán)防雨水進(jìn)入溝槽,雨水危及附近居民或房屋安全等,施工中防止雨水進(jìn)入溝槽措施有堆疊土埂,砂土袋擋水.3管道施工3.1管道安裝(1)管材的選用,檢查和堆放.管材進(jìn)場后,由施工方材料工程師對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證.進(jìn)場的管子必須是經(jīng)過專業(yè)實(shí)驗(yàn)室批量檢驗(yàn)合格并取得檢驗(yàn)合格報(bào)告的產(chǎn)品,監(jiān)理工程師進(jìn)行材料的抽樣檢查,經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可用于該工程建設(shè).(2)管道安裝.根據(jù)測量放的中心線,用細(xì)繩控制好管道的-n邊線.采用8t輪胎式吊車下管,以避免溝壁坍塌,影響溝槽邊坡的穩(wěn)定,吊車沿溝槽開行距溝邊緣lm.下管時用專用吊鉤或柔性吊索,嚴(yán)禁用鋼絲繩穿入管內(nèi)起吊.同時由專人指揮,套管子應(yīng)找好重心,平吊,輕放,避免

5、基地管道相互碰撞.在施工現(xiàn)場狹窄不便機(jī)械下管地段,采用人工壓繩下管.有架空線路時,保持一定的安全距離.管節(jié)下入溝槽時,避免與槽壁支撐及槽下的管道碰撞,嚴(yán)格控制水平與方向.管道的安裝一定要符合質(zhì)量要求:管道必須墊穩(wěn),管底坡度不得倒流水,管道內(nèi)不得有泥土,磚石,砂漿,木塊等雜物;管道安裝對口時,保持兩管同心插入,膠圈不扭曲.3.2管道閉水試驗(yàn)管橫向縱向豎向橫向縱向豎向橫向縱向豎向橫向縱向1-4306017土4080+l850-i-_100:1:25100200:o484590+-296oi2o2875i50i-40i5o3008o內(nèi)控制測量的影響值mq分別為:mq=-+1/3mqq=+2/3mq將

6、隧洞不同長度段的全部貫通誤差值ma帶入上式,所得洞外測量和洞內(nèi)測量在橫向,縱向兩個方向的中誤差見表1(取整數(shù)).高程(豎向)貫通中誤差一般規(guī)定將洞內(nèi),外高程測量誤差rnh和mh各作為一個獨(dú)立因素,按等精度原則分配,則它們的影響值為:mhk=mh=+l/2mh同樣方法,可得到洞外測量和洞內(nèi)測量在豎向的測量中誤差.在測量規(guī)范中,常以2倍中誤差作為測量誤差的允許值.即:m=+2m.根據(jù)以上討論的結(jié)果,可以求得洞外測量,洞內(nèi)測量以及全部貫通測量的允許誤差(表1).根據(jù)允許誤差的大小設(shè)計(jì)平面控制測量和高程控制測量的觀測精度,在實(shí)際測量中如果某測量誤差超過了允許誤差,則其相應(yīng)的觀測值舍去.行,上游段試驗(yàn)完

7、畢,可往下游段倒水,以節(jié)約用水.試驗(yàn)管段應(yīng)按井距分隔,帶井試驗(yàn),每3個井段由監(jiān)理工程師任指定一段進(jìn)行.試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭不超過管頂內(nèi)壁時,試驗(yàn)水頭應(yīng)以試驗(yàn)段上游管頂內(nèi)壁加2m計(jì).試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭超過管頂內(nèi)壁時,試驗(yàn)水頭以試驗(yàn)段上游設(shè)計(jì)水頭加2m計(jì).當(dāng)計(jì)算出的試驗(yàn)水頭小于10m,但已超過上游檢查井井口時,試驗(yàn)水頭以上游檢查井井口高度為準(zhǔn).工程完工后,迅速復(fù)原所有施工地面,使之恢復(fù)施工前的狀態(tài),達(dá)到監(jiān)理認(rèn)可的程度,并維護(hù)上述地面直至缺陷責(zé)任期結(jié)束4路面恢復(fù)(1)瀝青混合料攤鋪.攤鋪瀝青混凝土前23h,在二灰碎石基層上用汽車式瀝青噴灑機(jī)澆灑透層瀝青;在與路緣石,雨水口等其他構(gòu)筑物側(cè)面澆灑粘層油.粘

8、層油采用液體慢凝1號或2號石油瀝青與汽油摻配而成.在路面接搓或與檢查井,雨水口接觸處應(yīng)涂刷一層薄瀝青.在攤鋪工作開始之前,擬定攤鋪機(jī)行程示意圖,按照計(jì)劃行程進(jìn)行攤鋪機(jī)應(yīng)距路緣石或平石20cm以外操作.路邊緣,雨水口和檢查井附近同時用人工攤鋪補(bǔ)齊,以減少接縫.開始攤鋪時,逐車檢測混合料的溫度,應(yīng)不低于130%.調(diào)整攤鋪機(jī)的振夯頻率及振幅,使攤鋪后的瀝青混合料具有80%以上的初始密度.(2)瀝青混凝土碾壓.碾壓工作先由路邊開始,以每分鐘2535m的速度,每次錯半軸重疊寬度約25cm,逐漸移向中央,路邊加強(qiáng)碾壓,防止壓實(shí)度不夠.路碾在改變形式方向時,放慢速度而不停止,不在原地重復(fù)倒軸;在彎道和八字處

9、碾輪不拐死彎,避免將瀝青混凝土擁起;在路邊不要碰撞路緣石.碾輪保持清潔,碾壓時均勻撒水,忌用量過多.對壓路機(jī)無法壓實(shí)的死角,邊緣,接頭等,應(yīng)采用小型振動壓路機(jī)或手扶振動夯趁熱壓實(shí).壓路機(jī)折回不應(yīng)處在同一橫斷面上.在當(dāng)天碾壓的尚未冷卻的瀝青混凝土面層上,不得停放壓路機(jī)或其他車輛,并防止礦料,油料和雜物散落在瀝青面層上.壓實(shí)完成12h后,方能允許施工車輛通行.l-3平面控制測量隧洞旌工平面控制測量的主要任務(wù)是測定各洞口控制點(diǎn)的平面位置,以便根據(jù)洞口控制點(diǎn)將設(shè)計(jì)方向?qū)氲叵?指引隧洞開挖,并能按規(guī)定的精度貫通.以往由于測量儀器的限制,平面控制測量常用的方法有直接定線法,經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量法和三角網(wǎng)法等.

10、直接定線法精度較低,只適于長度較短的直線隧洞.經(jīng)緯儀導(dǎo)線法在地形復(fù)雜的山嶺地帶不便量距.而三角網(wǎng)法雖然點(diǎn)位精度較高,但布點(diǎn)數(shù)量多,測量外業(yè)工作量大,成本較高.目前全站儀已廣泛應(yīng)用于工程測量的各個環(huán)節(jié).全站儀具有較高的自動化程度及光電測距功能,而且可以同時測量角度,距離和高程,大大提高了工作效率.在進(jìn)行隧洞工程測量時,可用全站儀建立光電測距導(dǎo)線,作為隧洞貫通的平面控制.其測量精度完全滿足隧洞貫通測表2光電測距導(dǎo)線技術(shù)要求隧道相向開挖要求的橫向貫導(dǎo)線全平均邊測角中測距中誤全長相對方位角陸長度(km)通中誤(mm)長(km)長(m)誤差()差(mm)閉合差合差()5.42oo2.551,25oo05

11、nl4303_33oo5.0lo1,2oooo1on6.840o2.551/32ooo5n0.530o1.8士5/32o【x】3.6n4-8459.55oo1.o2,55ooo-+2n1.o7oo2.55,33【xx】n量的要求.隧洞平面控制測量關(guān)鍵在于滿足橫向貫通精度,為滿足表1中的橫向貫通中誤差,光電測距導(dǎo)線的技術(shù)要求應(yīng)符合表2的規(guī)定.1.4高程控制測量隧洞施工高程控制測量的任務(wù)是按設(shè)計(jì)精度施測兩相向開挖洞口控制點(diǎn)間的高差,以便將統(tǒng)一的高程系統(tǒng)引入洞內(nèi),提供隧洞施工的高程依據(jù),保證隧洞在豎向正確貫通.過去高程控制測量一般采用等級水準(zhǔn)測量進(jìn)行,外業(yè)工作量大,工作效率低.隨著測距儀的廣泛應(yīng)用,

12、用光電測距三角高程測量代替等級水準(zhǔn)測量成為可能.其方法是測量時用全站儀測出斜距d1及豎直角a,量取儀器高i和目標(biāo)高s,用三角計(jì)算的方法求出兩點(diǎn)之間的高差.a,b兩點(diǎn)的高差為:has=dsinct+is.光電測距三角高程的觀測跟導(dǎo)線測量結(jié)合進(jìn)行,要求每個邊的高差都要作對向觀測或往返觀測,每個方向讀數(shù)4次,經(jīng)儀器改正和氣象改正后的往返高差之差小于_+5mm時,取平均值作為最后的結(jié)果.高程線路應(yīng)設(shè)成閉水準(zhǔn)路線或附合到已知的等級水準(zhǔn)點(diǎn)上,其高差閉合差不得超過lmm,l為路線長度,以km為單位.為了提高直角的觀測精度,削弱大氣折光誤差的影響,往返測應(yīng)取氣象條件相近的時段進(jìn)行,最大邊長不宜大于lo00m,

13、否則應(yīng)在中部設(shè)臨時轉(zhuǎn)點(diǎn),儀器高和棱鏡高要仔細(xì)測量,估讀到mm.2隧洞掘進(jìn)中的測量工作隧洞施工控制測量完成后,即可求得洞口點(diǎn)的坐標(biāo)和高程,根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算洞內(nèi)中線點(diǎn)的坐標(biāo)和高程.通過坐標(biāo)反算求得隧洞掘進(jìn)時的測設(shè)數(shù)據(jù),即隧洞內(nèi)中線點(diǎn)與洞口控制點(diǎn)之間的距離,角度和高差關(guān)系,指示隧洞掘進(jìn)方向.2.1掘進(jìn)方向測設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算圖1所示是某190om直線輸水隧洞工程的平面控制網(wǎng),a,b,c,d,e,f,g為平面控制點(diǎn),s,s:為設(shè)計(jì)進(jìn)洞的第一,第二個中線里程誤差主要由隧洞中線方向的測設(shè)精度所決定,而進(jìn)洞時的初始方向尤為重要.因此,在隧洞洞口要埋設(shè)若干個固定點(diǎn),將中線方向標(biāo)定于地面,作為開始掘進(jìn)及以后與洞內(nèi)控制點(diǎn)

14、連測的依據(jù),如圖2所示,用1,2,3,4標(biāo)定掘進(jìn)方向,在洞口點(diǎn)a與中線垂直方向上埋設(shè)5,6,7,8樁.所有固定點(diǎn)埋設(shè)在不易受施工影響的地方,并測定a點(diǎn)圖2洞口控制點(diǎn)和掘進(jìn)方向的標(biāo)定至2,3,6,7點(diǎn)的平距.這樣在施工過程中可以隨時檢查或恢復(fù)洞口控制點(diǎn)的位置和進(jìn)洞中線的方向及里程.2.3洞內(nèi)中線和腰線的測定中線和腰線是隧洞施工中掘進(jìn)方向的重要標(biāo)志.中線樁的測設(shè)是根據(jù)洞口中線控制樁,在洞口開挖面上測設(shè)開挖中線樁,并逐步引向洞內(nèi),一般當(dāng)隧洞每掘進(jìn)20m要埋設(shè)一個中線里程樁.為了便于保存,中線樁一般埋設(shè)在隧洞的頂部.為了控制施工的標(biāo)高和隧洞橫斷面的放樣,在隧洞巖壁上每隔lom測設(shè)出一組腰線,腰線的高程由引入洞內(nèi)的高程控制點(diǎn)進(jìn)行測設(shè).由于隧洞的縱斷面有一定的設(shè)計(jì)坡度,因此,腰線的高程按設(shè)計(jì)坡度隨中線的里程而變化,它與隧洞的地坪高程線是平行的.2.4隧洞掘進(jìn)方向的指示隧洞的開挖過程中,洞內(nèi)工作面狹小,光線暗淡.因此在隧洞的掘進(jìn)過程中,可以使用激光指向儀指示中線和腰線方向.它具有直觀,對其它工序影響小,便于實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn).如采用機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備,用固定在一定位置上的激光指向儀,配以裝在掘進(jìn)機(jī)上的光電接受靶,當(dāng)掘進(jìn)機(jī)向前