八十一大坂隧洞平面控制測量超規(guī)范作業(yè)方案研究

八十一大坂隧洞平面控制測量超規(guī)范作業(yè)方案研究

確保大型隧道的正確連接，重要是隧道的控制和測量。隧洞平面控制測量對隧洞貫通起著決定性作用。隧洞控制測量可分為洞外控制測量,洞口控制測量,洞內(nèi)控制測量。超長隧洞的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范規(guī)定的長度,因此,隧洞的控制測量屬于超規(guī)范作業(yè),必須對此進(jìn)行研究。洞外控制測量一般采用GPS測量方法。1設(shè)計(jì)進(jìn)出水長、人工大傳感器、無壓引沿面隧道八十一大坂隧洞工程是南岸干渠工程中部控制性工程。工程段起點(diǎn)樁號(hào)58+677.473m,終點(diǎn)樁號(hào)90+594.021m,線路總長31916.548m。設(shè)計(jì)引水流量為65m3/s,加大引水流量74m3/s。包括隧洞1條,全長30690.548m;隧洞占整個(gè)工程總長的96.2%以上,是本工程的主要項(xiàng)目,是輸水工程施工測量中精度要求最高的項(xiàng)目。隧洞為無壓引水隧洞,洞線近東西向布置,隧洞進(jìn)口樁號(hào)59+376.0m,出口樁號(hào)90+068.85m,設(shè)計(jì)斷面為圓形,襯砌后內(nèi)徑為6.0m,縱坡為1/1016.084,彎道轉(zhuǎn)彎半徑1500m,隧洞進(jìn)、出口底板頂高程分別為854.025m和823.818m。隧洞施工采用TBM法與鉆爆法相結(jié)合的施工方案。2門控制網(wǎng)的配置2.1進(jìn)洞控制網(wǎng)首先復(fù)核了業(yè)主提供的施工控制網(wǎng)點(diǎn),各GPS點(diǎn)之間的相對精度能滿足隧洞貫通的需要,其最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差在m≤10mm限差之內(nèi),然后將地面控制網(wǎng)的坐標(biāo)和方位角向洞內(nèi)傳遞。根據(jù)地形選擇了兩個(gè)最有利的對稱進(jìn)洞控制點(diǎn),分別獨(dú)立地進(jìn)洞布設(shè)交叉閉合雙導(dǎo)線。兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)洞控制點(diǎn)的定向起始方向?yàn)橥环较?同時(shí)聯(lián)測另一個(gè)控制檢查點(diǎn),進(jìn)洞口控制網(wǎng)布設(shè)成邊角交會(huì)網(wǎng),如圖1所示。P1和P3為獨(dú)立的進(jìn)洞加密控制點(diǎn),GPS17為相同的定向起始方向,P2為相同的檢查方向,JDL01和JDR01為進(jìn)洞點(diǎn),P1,P3,GPS17,P2,JDL01,JDR01就共同構(gòu)成進(jìn)洞口控制網(wǎng)。2.2導(dǎo)線自動(dòng)觀測1)主導(dǎo)線布網(wǎng)形式:交叉閉合雙導(dǎo)線;2)儀器:TCA1800全自動(dòng)全站儀(測角精度1″,測距精度1mm+2ppm);3)主導(dǎo)線等級(jí)及限差:主導(dǎo)線按12個(gè)測回觀測,執(zhí)行三等導(dǎo)線測量限差;4)觀測墩:澆筑在洞內(nèi)管片上的牛角觀測墩,墩面安置強(qiáng)制對中螺旋。3該孔的基本導(dǎo)線網(wǎng)的控制3.1上盤合線中電弧段雙導(dǎo)線和雙側(cè)雙導(dǎo)線的控制導(dǎo)線網(wǎng)邊長根據(jù)儀器等級(jí)和洞內(nèi)觀測條件,直線段控制在600m～800m;弧線段控制在150m～200m。1)弧線段同側(cè)雙導(dǎo)線(見圖2)。2)直線段交叉閉合對稱雙導(dǎo)線(見圖3)。3.2管片安裝位置洞內(nèi)基本導(dǎo)線控制點(diǎn)布置在隧洞軸線兩側(cè)管片壁,距底管片2.5m高的位置。強(qiáng)制對中螺絲的中心即為導(dǎo)線點(diǎn)的平面位置?？刂泣c(diǎn)用鋼筋混凝土固定在洞壁上以保證觀測臺(tái)的穩(wěn)定性。在觀測臺(tái)上方的洞壁上設(shè)置照明裝置和插座。3.3整體角度觀測法洞內(nèi)基本導(dǎo)線測量采用瑞士徠卡TCA1800全自動(dòng)全站儀(測角精度1″,測距精度1mm+2ppm),在進(jìn)行洞內(nèi)基本導(dǎo)線的角度觀測中,當(dāng)方向數(shù)為2時(shí),采用左右角觀測方法;當(dāng)方向數(shù)多于2時(shí),采用全圓方向觀測法,觀測12個(gè)測回。在進(jìn)行洞內(nèi)基本導(dǎo)線的距離觀測中,對導(dǎo)線邊要進(jìn)行對向觀測,要測量氣象元素,并進(jìn)行氣象改正、乘常數(shù)和加常數(shù)改正以及傾斜改正。3.4檢查測角為測定角的范圍,檢查新測角1)檢查新構(gòu)成幾何圖形的閉合差Wβ是否超限,期限差按下式計(jì)算:Wβmax≤2mβ√n。其中,mβ為測角中誤差;n為多邊形的內(nèi)角數(shù)。2)檢查新測角與原測角Δβ是否超限:Δβmax≤2√2mβ。3)檢查新增環(huán)節(jié)末端導(dǎo)線點(diǎn)的橫向點(diǎn)位精度。點(diǎn)位橫向較差的限差可按下式計(jì)算:Δyimax≤2√2myi。其中,myi為與導(dǎo)線點(diǎn)樁號(hào)相應(yīng)的橫向中誤差的估值。3.5dmt激光導(dǎo)向方案TBM開挖中,測量工作是根據(jù)主機(jī)機(jī)頭位置,固定安裝的VMT激光導(dǎo)向系統(tǒng)自動(dòng)引導(dǎo)掘進(jìn)方向,屬于洞內(nèi)施工導(dǎo)線部分。在TBM掘進(jìn)中,由基本導(dǎo)線的坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞給VMT激光導(dǎo)向系統(tǒng),并根據(jù)隧洞的設(shè)計(jì)洞軸線指導(dǎo)掘進(jìn)機(jī)方向。洞內(nèi)施工導(dǎo)線的水平角和距離均應(yīng)觀測2個(gè)測回,水平角按左右角觀測,左右角之和與360°的較差不大于±5″。洞內(nèi)施工導(dǎo)線的技術(shù)要求見表1。3.6測回差差分析定權(quán)根據(jù)SL52-93水利水電工程施工測量規(guī)范以及測量總體設(shè)計(jì)報(bào)告,洞內(nèi)基本導(dǎo)線網(wǎng)執(zhí)行三等導(dǎo)線測量限差,水平角:兩次照準(zhǔn)差12cc,半測回歸零差18cc,2C互差27cc,同方向測回差18cc;天頂距:兩次照準(zhǔn)差12cc,指標(biāo)互差27cc,測回差15cc,高差較差±35S√±35Smm。根據(jù)天頂距和斜距計(jì)算出測站與鏡站平均高程面上的平距,再進(jìn)行測區(qū)平均高程面840m上邊長的歸算。使用軟件《控制網(wǎng)優(yōu)化與平差》進(jìn)行嚴(yán)密平差。驗(yàn)后方差定權(quán),先驗(yàn)測角中誤差:1.8″,先驗(yàn)測距中誤差公式:A+B×D,其中,A=1.37mm;B=-0.23mm/km。平差后獲得:網(wǎng)形及精度統(tǒng)計(jì)表、三角形閉合差、導(dǎo)線段閉合差、方向平差成果表、邊長平差成果表、點(diǎn)位誤差、點(diǎn)間誤差及控制點(diǎn)成果表。4地面控制測量橫向貫通誤差的允許值確定了地面控制測量對橫向貫通中誤差的影響值MP′和隧洞橫向貫通中誤差的允許值MP后,按下式估算洞內(nèi)控制測量對橫向貫通中誤差影響的允許值MP″,即:MP′′=±MP2?MP′2???????????√ΜΡ″=±ΜΡ2-ΜΡ′2。根據(jù)《合同》1.12.2.3之規(guī)定,八十一大坂隧洞的橫向貫通誤差的允許值為±200mm(相應(yīng)中誤差為±100mm)。而地面控制測量對橫向貫通中誤差的影響值應(yīng)不超過橫向貫通中誤差允許值的1/3√1/3。表2為八十一大坂隧洞橫向貫通中誤差的允許值、地面控制測量的影響值、洞內(nèi)控制測量對橫向貫通影響的允許值。5小導(dǎo)洞回刀盤中心貫通前,從上游洞室向下游方向人工開挖50m左右的小導(dǎo)洞,此洞的頂部超過掘進(jìn)機(jī)刀盤中心。當(dāng)TBM即將到達(dá)小導(dǎo)洞時(shí),從上游洞室洞口GPS點(diǎn),測引控制點(diǎn)至小導(dǎo)洞內(nèi)(執(zhí)行三等導(dǎo)線觀測成果)。6橫向誤差由于各項(xiàng)測量技術(shù)在八十一大坂隧洞的合理應(yīng)用,T