礦山隧道貫通測量誤差估算方法探析

馬海鵬

（深圳市勘察測繪院有限公司，廣東 深圳 518000）

礦山隧道貫通的施工，常常處于自然環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)，由于其特殊的地質(zhì)條件，測量的特殊性，除了要求測量誤差精細(xì)，對測量技術(shù)的要求也特別高。為了確保隧道的完整準(zhǔn)確貫通，其貫通測量誤差的多少對于礦山隧道的工程質(zhì)量與整體成本至關(guān)重要，所以在礦山隧道貫通施工過程中，貫通測量的精度制定及誤差設(shè)定，依據(jù)設(shè)計規(guī)范制定隧道貫通測量誤差與其偏差范圍，是礦山隧道貫通工程測量工作中相當(dāng)重要的一環(huán)[1]。

1 礦山隧道貫通測量誤差簡介

礦山隧道貫通工程中主導(dǎo)因素是水平方向貫通誤差。豎直方向貫通誤差對于貫通中心線的影響最大，對于高程貫通來說，其偏差的多少對于坡度產(chǎn)生影響，與水平向誤差相比，該兩種誤差控制起來相對簡單[2]。所以必須明確各類貫通偏差的允許范圍，特別是水平方向貫通偏差的允許范圍，方可繼續(xù)計算出以后各個流程各項測量的精度。貫通偏差的允許范圍是從滿足礦山預(yù)防隧道各種風(fēng)險的質(zhì)量要求和實際隧道測量中的相關(guān)經(jīng)驗而訂立的。

2 礦山隧道貫通測量誤差允許值的研究制定

礦山隧道貫通測量精度設(shè)計是根據(jù)礦山隧道貫通的特征、相關(guān)工藝、操作精度、相關(guān)安裝品嘗和相對長度等綜合考慮制定，除了要確保隧道的暢通以外，還需符合設(shè)計線路的放線要求、路軌施工及機具安放的精度要求。縝密精確地確定測量誤差的允許范圍意義特別重大，尤其要重視設(shè)計一個與系統(tǒng)危險臨界點距離相當(dāng)遠(yuǎn)的點位值，讓系統(tǒng)在相對較大的范圍內(nèi)，工作期間保持相對安全穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

同時我們要關(guān)注行業(yè)測量水平的發(fā)展程度，礦山隧道貫通工程中設(shè)計設(shè)定的上限與下限及相應(yīng)的有關(guān)安全方面的富余程度與交通工具的幾何尺寸、通電手段、工藝方法、截面形式、機具位置等等有關(guān)，所以不同類型的隧道各不相同。比如交流運輸工具與相關(guān)網(wǎng)架，設(shè)計單位設(shè)定的水平方向有關(guān)安全的富余量依次為：房屋外形范圍中矩形和馬蹄形橫截面各邊增加70mm，圓形橫截面各邊增加120mm；有關(guān)機具的范圍中矩形和馬蹄形橫截面各邊增加76mm，圓形截面各邊增加36mm；交通工具邊界到機具邊界每邊增加170mm；垂直方向有關(guān)安全的富余程度為向上增加120mm，向下減少90mm。由此可知，設(shè)計給出每側(cè)橫向安全富余程度總和為：矩形和馬蹄形斷面為276mm（整體橫截面為552mm）；圓形斷面為276mm（整體橫截面為552mm）。該變量整體考慮了各類因素的影響，如果該變量能夠符合規(guī)定，就能確保行車安全。所謂的各類影響因素有：作業(yè)偏差、測量偏差、工作器具裝配偏差、路徑問題、車輛相關(guān)損耗和相關(guān)載重。其中各變量變化的具體數(shù)值，即有關(guān)測量的偏差占水平方向安全富裕量的多少，設(shè)計文件中沒有確定。因此，使用影響的平均分配原理進行偏差的配置符合實際情況，并且結(jié)合相關(guān)測量科學(xué)的先進經(jīng)驗與技術(shù)，也就是說所謂的精度目標(biāo)，除了在技術(shù)上領(lǐng)先，還要在現(xiàn)實中得以實現(xiàn)。結(jié)合以上的全面考量，測量誤差取全斷面水平安全富裕程度總和（552mm）的1/6～1/5更加符合實際，水平方向貫通誤差的范圍是92mm～110.4mm取整為110mm，橫向貫通中誤差為±50mm。高程偏差取垂直安全富裕程度總和（170mm）的1/4～1/3取整后即高程貫通誤差為50mm，高程貫通中誤差為±25mm。礦山隧道貫通偏差的允許范圍隨著隧道的長短而發(fā)生變化，越長偏差允許值越大。隧道長短范圍的劃分以及允許偏差的上下限，其制定來源于現(xiàn)場實踐，以實現(xiàn)隧道貫通和范圍的規(guī)定，還能滿足精度要求，在現(xiàn)實中完全可以實現(xiàn)。

以中等測量誤差為標(biāo)準(zhǔn)，貫通偏差的允許上限規(guī)定為中等誤差的2倍。

3 礦山隧道貫通測量與偏差分配

為了保證礦山隧道貫通的施工按設(shè)計要求順利進行，無論是地上測量還是地下測量，還是周邊相關(guān)測量都是必不可少的重要環(huán)節(jié)。因規(guī)范允許的偏差最大值等于2倍中誤差，所以當(dāng)水平貫通允許偏差為200mm、高程貫通允許偏差為100mm時，通過計算可得水平貫通偏差為±100㎜，高程貫通偏差±50㎜。水平貫通偏差大部分因地面控制測量引起的水平中誤差mq1、周邊相關(guān)測量引起的水平中誤差mq2、掘進施工過程中相關(guān)測量水平中誤差mq3三項測量誤差影響。假設(shè)每一測量偏差之間在貫通方面互不影響，

式中mq1—地面控制測量引起的水平中誤差；mq2—周邊相關(guān)測量引起的水平中誤差；mq3—掘進施工過程中相關(guān)測量引起的水平中誤差；mQ—礦山隧道水平方向貫通中誤差。

因為自然地面以上測量的環(huán)境優(yōu)良于地面以下，在分配測量偏差時可以應(yīng)用相同作用力的理論，并以此為基礎(chǔ)進行相應(yīng)調(diào)節(jié)，也就是對自然地坪測量的精度做稍稍提升，而自然地坪以下測量的精度做稍稍減小。以此理論進行分配的結(jié)果是：mq1＝±33㎜，mq2＝±28㎜，mq3＝±43㎜。代入（1）式得mQ＝±49.2㎜＜±50㎜。

式中mh1—自然地坪高程控制測量的偏差；mh2—向自然地坪之下傳遞高程測量引起的中誤差；mh3—自然地坪以下高程控制測量偏差；mH—礦山隧道貫通中誤差。

測量偏差分配結(jié)果為：mh1＝±18㎜，mh2＝±12㎜，mh3＝±18㎜。（2）式得mH＝±24.9㎜≤25㎜按上述分配得礦山隧道貫通中偏差分配。以上精度指標(biāo)是礦山隧道貫通工程相關(guān)各等級控制測量設(shè)計的依據(jù)，一定要滿足平面和高程貫通中偏差的相關(guān)規(guī)定。

4 結(jié)語

隨著我國礦山工程規(guī)模的不斷擴大，隧道工程的施工顯得尤為重要，相關(guān)施工機械與工藝方法得到了很大程度的提升，無論從測量工藝到測量所用的儀器的開發(fā)到實際應(yīng)用，都有了長足的進步，礦山隧道貫通測量的正確性對工程整體質(zhì)量都有很大推進。隨著高精度儀器設(shè)備與先進測量手段的投入，無論從測量精度，還是對相關(guān)規(guī)范允許偏差的貼合程度，都已日趨成熟。相信伴隨測繪科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在礦山工程的隧道貫通的測量工作中，貫通誤差的測量精度將進一步提高。

參考文獻

[1]王登平.淺談地鐵礦山法區(qū)間隧道施工測量控制技術(shù)[J].建筑,2017,(24)：66-67.

[2]尤相駿,詹登峰.一種新型三維激光掃描隧道測量點云坐標(biāo)定位方法的精度評估[J].測繪通報,2017,(04)：80-84.

[3]張錦根.礦山隧道貫通測量誤差估算方法探討[J].經(jīng)緯天地,2016,(01)：60-63+71.