梅子嶺隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

蒙恬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710600)

梅子嶺隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

蒙恬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安 710600)

梅子嶺隧道位于三佛鐵路,在廣東省境內(nèi)的三明市與佛崗市之間。隧道全長4.6km。梅子嶺隧道是直線隧道,采用全斷面法,相向開挖方式開挖,其貫通面在中央。隧道施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)根據(jù)兩相向開挖洞間的長度確定隧道橫向貫通中誤差的允許值;并進(jìn)一步確定地面控制測量誤差和地下控制測量誤差所引起的橫向貫通中誤差的允許值。最終估算導(dǎo)線網(wǎng)的測量精度。梅子嶺隧道的成功設(shè)計(jì)是鐵路全線貫通的重要保證,具有重要作用。

隧道 控制網(wǎng) 精度估計(jì)

1 引言

在廣東省境內(nèi)的三明市與佛崗市之間修筑“三佛”鐵路,全長310km,該線在穿越梅青嶺地區(qū)時(shí),需修建梅子嶺隧道。梅子嶺隧道北接水口鎮(zhèn)直通三明市,南經(jīng)鐵路橋與大青隧道相連,通往佛崗市,由于本地區(qū)地質(zhì)條件好(多為花崗巖結(jié)構(gòu))故兩鐵路之間的一段線路采用明挖路塹。梅子嶺隧道是直線隧道,洞口點(diǎn)O、N在定測階段已在實(shí)地標(biāo)出,其里程分別為DK213＋555.39及DK218＋161.39,全長4606m;兩洞口高程分別為501.28m及500.67m,采用全斷面法,相向開挖方式開挖,其貫通面在中央。如圖1所示。

2 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)兩相向開挖洞間的長度確定隧道橫向貫通中誤差的允許值;并進(jìn)一步確定地面控制測量誤差和地下控制測量誤差所引起的橫向貫通中誤差的允許值。按要求布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng),選點(diǎn)要求盡可能將ON兩點(diǎn)直接包含在導(dǎo)線網(wǎng)中,為確保導(dǎo)線點(diǎn)之間能直接通視,各邊應(yīng)做斷面檢查。最終估算導(dǎo)線網(wǎng)的測量精度。

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)《工程測量規(guī)范》GB50026-93;(2)《鐵路工程測量規(guī)范》

(TB10101-2009);(3)《鐵路工程施工技術(shù)手冊》(中國鐵道出版社);(4)《測繪生產(chǎn)成本費(fèi)用定額》;(5)梅子嶺隧道設(shè)計(jì)文件及施工圖紙。

2.2 設(shè)計(jì)原則

施工段的劃分。根據(jù)本工程的特點(diǎn),將本工程分為進(jìn)出口兩個(gè)施工區(qū)段,隧道進(jìn)口DK213＋555.39至中央貫通面為I施工區(qū)段2.3km,隧道出口DK218＋161.39至中央貫通面為II施工區(qū)段,約2.3km。依據(jù)上述設(shè)計(jì)原則,選取3個(gè)導(dǎo)線點(diǎn),布設(shè)導(dǎo)線控制網(wǎng),測量精度為三等。經(jīng)斷面分析導(dǎo)線點(diǎn)選擇符合要求。控制網(wǎng)布設(shè)圖,如圖2所示。

圖1 梅子嶺隧道示意圖

控制網(wǎng)導(dǎo)線測量精度如表1所示。

3 控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)及分析

3.1 隧道施工測量的主要內(nèi)容

隧道施工測量主要包括以下內(nèi)容:洞外平面控制測量;洞外高程控制測量;洞內(nèi)平面控制測量;洞內(nèi)高程控制測量;進(jìn)洞測量;洞內(nèi)中線測設(shè);貫通誤差調(diào)整;竣工測量。

3.2 精度要求

施測前,對所有需進(jìn)入現(xiàn)場使用的水準(zhǔn)儀、全站儀等儀器進(jìn)行檢校和標(biāo)定,合格后方可投入使用。采用的標(biāo)準(zhǔn)如表2-表6所示。

3.3 洞外導(dǎo)線測量誤差對橫向貫通精度的影響

(1)測角誤差的影響。設(shè) RX為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點(diǎn)至貫通面的垂直距離(m),則導(dǎo)線的測角中誤差 mβ(″)對橫向貫通中誤差的影響為:

(2)測距誤差的影響。設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列測邊上的各邊對貫通面上的投影長度為 dY(m),導(dǎo)線邊長測量的相對中誤差為,則由于測距誤差對貫通面上橫向中誤差的影響為:

圖2 地面控制網(wǎng)概略圖

表1 導(dǎo)線測量精度要求表

表2 橫向誤差和高程誤差的限差

表3 地面導(dǎo)線測量精度

表4 導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求

表5 水準(zhǔn)測量主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表6 控制測量對貫通精度影響的限值

表7 貫通面投影長度表

(3)受角度測量誤差和距離測量誤差的共同影響,導(dǎo)線測量誤差對貫通面上橫向貫通中誤差的影響為:

3.4 貫通誤差估算

設(shè)導(dǎo)線測角中誤差 mβ=±1.8″,測邊相對中誤差各點(diǎn)到貫通面的垂直距離及各邊在貫通面上的投影長度如表7。

測角誤差引起的橫向貫通誤差為:

測邊誤差引起的橫向貫通誤差為:

洞外導(dǎo)線測量中誤差對隧道的影響預(yù)計(jì)是21.66mm,其允許值是45mm,顯然該洞外導(dǎo)線測量設(shè)計(jì)可行。

3.5 洞外高程控制測量

受洞外或洞內(nèi)高程控制測量的誤差影響,貫通面上所產(chǎn)生的高程中誤差按下式估算:

式中: mΔ為每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差,以mm計(jì);L為洞外或洞內(nèi)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長度,以km計(jì)。

高程貫通中誤差為:

可見,該項(xiàng)洞外高程控制測量對貫通面上所產(chǎn)生的高程貫通中誤差的影響滿足精度要求。

3.6 隧道洞內(nèi)平面、高程控制測量

洞內(nèi)控制測量起始于兩端洞口處的洞外控制點(diǎn),隨著隧道的開挖而向前延伸。因此,只能敷設(shè)成支線形式,其形狀完全取決于隧道的形狀;只能用重復(fù)觀測的方法進(jìn)行檢核。洞內(nèi)平面控制常采用: 中線法或?qū)Ь€法兩種形式。洞內(nèi)應(yīng)每隔200～500m設(shè)立一對高程控制點(diǎn)。高程控制點(diǎn)可選在導(dǎo)線點(diǎn)上,也可根據(jù)情況埋設(shè)在隧道的頂板、底板或邊墻上。采用水準(zhǔn)測量時(shí),應(yīng)進(jìn)行往返觀測。

4 結(jié)語

通常情況下,巷道、隧道等地下工程空間狹小,洞內(nèi)觀測環(huán)境差,受溫度、氣壓、折光等因素影響較大,導(dǎo)致洞內(nèi)導(dǎo)線測量精度比地面測量精度要低。隨著導(dǎo)線不斷向前延伸,導(dǎo)線測量誤差不斷積累,最終可能造成貫通誤差超標(biāo),造成經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重情況下造成工程事故。因此,需要對隧道控制網(wǎng)進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。通過以上,隧道施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及精度分析,說明設(shè)計(jì)精度符合要求,可以滿足梅子嶺隧道施工要求。

[1]李青岳,陳永奇.工程測量學(xué)[M].北京:測繪出版社,2008:205-270.

[2]潘正風(fēng),程效軍.數(shù)字測圖原理與方法[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2009:174-203.

[3]鄧勇.我國長大隧道施工發(fā)展趨勢探討[J].施工技術(shù),2010(6).

[4]張項(xiàng)鐸.隧道工程測量[M].北京:測繪出版社,1998.

蒙恬(1990—),女,陜西漢中人,本科,畢業(yè)于長安大學(xué),助教,研究方向:測繪工程。