TBM法隧洞的開挖施工測量

王明晗

(遼寧潤中供水有限責任公司，沈陽 110166)

?

TBM法隧洞的開挖施工測量

王明晗

(遼寧潤中供水有限責任公司，沈陽 110166)

摘要：施工控制測量是隧洞貫通的根本保證，長大距離的地下洞室開挖施工，對貫通中誤差要求很高，而線性的隧洞工程內部不利測量控制網的布置，采用高等級的儀器，正確的測量方法進行貫通中誤差、平面測量、高程測量，可以確保TBM開挖方向，保證隧洞的貫通質量。

關鍵詞：地下洞室；施工； 測量；TBM開挖方向；施工導線；高程控制；允許誤差

1地下洞室測量

地下洞室的測量內容主要包括：

1)建立洞內、外施工平面控制與高程控制。

2)隧洞施工放樣。

3)測繪洞室開挖和襯砌斷面等。

在接到發包人提供的測量基準點、基準線以及相關的基本數據后，首先進行復核測量，并將復測結果報發包人審批。經發包人批準同意使用后，以復核后的測量結果為基準，按《水利水電施工測量規范》SL52—93及本工程施工精度要求，測設本工程的施工控制網，并將施工控制網數據報送發包人審批。

隧洞開挖單向掘進長度最長約12 km，施工控制測量是隧洞貫通的根本保證。在隧洞掘進過程中建立一個高精度的洞內施工平面控制網和高程控制網，才能保證施工細部放樣的精度，達到精確貫通的目標。根據貫通誤差要求進行控制測量設計。

技術要求規定的水工隧洞開挖極限貫通誤差見表1。

2施工平面控制測量

由洞外平面控制網點測設得出的出洞口中心點，強制對中觀測墩做在洞口邊上，作為洞外施工的控制網。此工程隧洞的掘進距離較長，所以洞內采用二級導線控制網。洞內導線采用直伸支導線型式，洞內導線控制點布設， TBM施工段需進行開挖之后和襯砌之后2次[1-2〗。

表1　洞內測量貫通中誤差

施工導線是為了滿足開挖施工放樣的需要，施工導線點埋設在洞壁上，導線間隔約150 m，由主要導線控制。主導線點和施工導線點每隔2~3個形成閉合，閉合差在允許范圍內進行誤差配賦。水平角方向觀測法技術要求如表2所示。

表2　水平角方向觀測法技術要求

注：當觀測方向垂直角>±3°時，該方向2C較差，按相鄰測回同方向進行比較，其差值仍應符合上表規定。

主導線作為TBM掘進段洞內的首級控制，主導線點每隔300 m左右在底板穩定的巖基各布設一個，為了避免折光等不利因素對測距測角的影響，主導線點位置布在軸線附近，埋設高程低于巖基面5~10 cm，保證不妨礙洞內運輸及正常生產。

洞內等邊直伸支導線終點縱、橫向誤差計算公式為：

(1)

(2)

式中：mQ為橫向中誤差；mβ為測角中誤差；mA為起算方位角中誤差；ml為縱向中誤差；ms為偶然中誤差；μs為系統中誤差； n為導線邊數；L為導線全長；ρ取206265。

據此，等邊直伸導線的縱橫向誤差隨n增多而增大，故在布置導線時應盡量減少導線邊數。重點控制在測量過程中測角中誤差mβ及測邊偶然中誤差ms。測量儀器要有足夠的測角和測距精度，才能確?？刂茖Ь€的精度。

在本工程中平面控制測量采用Leica廠生產的TCA1800型全站儀，儀器測角精度為±1"，測距精度為±(1+2ppm)mm。

3高程控制測量

洞內高程控制測量按3等水準的精度要求控制。高程測量采用3等幾何水準方法進行。高程控制點設在導線點上，并定期進行復測。由于高程控制網采用支導線型式，因此需進行往、返測量。測量時視距一般為50m左右，控制點每隔300～500m埋設一點，高程點設在平面控制點上，也可以單獨設置。高程控制測量技術要求見表3、4。

根據合同文件貫通精度及3等水準測量精度要求，高程控制測量采用NA2自動安平水準儀，測量精度為±0.7mm，標尺采用雙面銦瓦尺。

表3　等級水準測量技術要求

注：L為平距，km；n為測站數

表4　等級水準測量測站的技術要求

4施工放樣測量

施工放樣測量主要包括：隧洞軸線、高程、開挖斷面尺寸測量，以及一些輔助測量等。

4.1　隧洞軸線、高程、開挖斷面尺寸測量

隧洞開挖施工的放樣方法，以3等導線點(高程為同等精度)為控制依據，用極坐標法進行洞軸線及開挖斷面尺寸的施工放樣。 對于城門洞形斷面斷面放樣點為拱頂為1個控制點，兩拱肩各測1點，拱肩至拱頂兩側各測2點，兩側側墻各測2點，底板測2點，還要根據實際情況對一些特征點加測一組數據。對于圓形及其它形狀斷面可根據斷面形式進行布點，但一般情況每個斷面開挖控制點≥13個。

隧洞襯砌施工時，根據貫通測量結果進行洞內導線點坐標及高程平差計算，根據平差結果進行誤差分配，標定出誤差分配后的隧洞軸線及控制高程，作為襯砌施工的軸線控制及高程控制的依據。

4.2　輔助測量

在隧洞掘進過程中，軌道鋪設、輸送皮帶安裝等工程的測量要根據施工組織設計的坡度、軸線、高程等進行，以保證安裝精度。

5主洞TBM激光導向系統控制

主洞TBM采用激光導向系統控制掘進方向。由于掘進速度比較快，為保證隧洞掘進按設計洞軸線方向掘進，主導線按誤差預計的精度及規范要求的技術指標及時跟進，定期對施工導線點復核檢測，以保證它的正確性。在掘進過程中，利用施工導線控制點及時對掘進機上的激光導向系統進行檢查、糾正?？刂萍す鈱蛳到y測量采用TC1800型全站儀，儀器精度測角為±1"，測距為±(1mm +2ppm×D)mm。

6斷面測量

利用TC1800型全站儀及隧洞測量軟件進行開挖、襯砌斷面測量[3]。在測量時對于城門洞形斷面放樣點為拱頂的1個控制點，兩拱肩各測1點，拱肩至拱頂兩側各測2點，兩側側墻各測2點，底板測2點。如果是圓形或者其它形狀的斷面，可以通過斷面形式進行有序布點。在一般情況下每個斷面≥13個控制點，斷面一般每隔5 m施測1個。根據所測結果的數據進行工程量計算，得出超欠挖工程量，對隧洞的開挖進行改進措施。

7結論

對于長大遠距離的地下洞室開挖施工過程，采用相對高質量等級的儀器，并且按照正確的測量方法進行平面測量、高程測量，可以確保TBM開挖方向的正確性，保證隧洞高質量貫通。

參考文獻：

[1]楊廣華.淺談水工隧洞施工中測量控制[J].陜西水利，2012(05)：85-86.

[2]李遂寧.水工隧洞施工中的測量控制[J].山西水利科技，2012(03)：50-51.

[3]王兵,雷克剛.全站儀和編程計算器在隧洞測量中的應用[J].甘肅科技，2012(07)：33-34.

Excavation,Construction and Survey for Tunnel with TBM Method

WANG Ming-han

(Liaoning Provincial Runzhong Water Supply Ltd., Company, Shenyang 110166, China)

Abstract：Construction control survey is the basic guarantee for the tunnel holing-through, the excavation and construction of underground cavern in long distance has high demand on errors for run-tunnel through. But, internal tunnel project in linear is not suitable for the layout of control network,adopting high-level instrument and correct survey method for holing-tunnel through, plane survey and elevation survey to ensure the excavation direction of TBM, so as to ensure the quality of run-tunnel through.

Key words：underground cavern; construction; survey; TBM excavation direction; construction line; elevation control; allowable error

[作者簡介]王明晗(1984-)，男，遼寧大連人，助理工程師，從事水利工程施工和運行管理工作。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV554；TV221

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)08-0060-03