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    隧道工程測量方案設計中的關鍵問題和對策
    更新時間:2021-04-10 17:51
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        一套合格的隧道工程測量方案是保證隧道工程施工質量優劣的重要基礎。隧道工程對技術的要求很高,它具有其他工程不可比擬的特殊性。為了保證隧道工程的質量和進度,合理的設計測量方案對整個工程能否按照工期保質的完成具有十分重要的意義。所以在隧道工程測量方案設計中橫向貫通誤差問題就是整個隧道工程的重要精度指標的關鍵問題。
        1、隧道工程測量方案設計中的關鍵問題
        由于隧道工程施工的特殊性,出于對隧道施工的質量和進度的嚴格要求,做好測量工作是至關重要的。隧道工程是由地面上部分和地面下部分共同組成的,并且在大型隧道的施工工程中,工程往往會被分為不同的標段,有多個施工單位在若干個工作面施工完成。所以一套完整的合理的測量技術和設計方案是各階段各單位做好協調施工的基本保證。在隧道工程測量設計方案中橫向貫通誤差是評價一個設計方是否合理化的關鍵標準也是評價隧道工程施工質量的重要精度指標,合理分配允許貫通誤差并進行相應的施工測量精度方案設計是整個隧道工程測量工作的關鍵。為保證貫通誤差小于設計值,在隧道工程測量方案中需要從貫通誤差的限差出發,對各階段的精度指標做出整體設計,明確各階段的測量精度要求,從而既能使各階段的測量工作得以順利進行。又能使工程的最終質量得以保證。如果沒有進行測量精度的整體分析,就有可能出現由于偏低的測量精度要求而造成的質量事故;或者是由于過高的測量精度要求而導致測量工作量的大大增加,從而導致人力物力的浪費和工期的延誤。
        2、 影響隧道工程設計方案中關鍵問題的因素
        2.1 關于貫通誤差的來源
        隧道工程測量方案設計中的關鍵問題貫通誤差來源主要是受地面控制測量,聯系測量和地下導線測量三個重要因素的誤差的影響。測量誤差與整個隧道工程貫通的影響以及施工方法有密切的聯系。單從工程測量的角度方面來說,可以將一個對向開挖段作為一個獨立的單元做分析研究,如果一個對向開挖段長度相差比較大,那么就要求它的測量方案設計對其貫通誤差分別做出分析;如果各階段的長度大致一樣,則可以取出其中最長的一段作為對各階段貫通誤差的代表進行分析。因此,不論是上述的哪一種情況,每個對向開挖段都可以作為一個獨立的單元來進行分析,其分析的方法都是一樣的。作為對對向開挖的貫通最為不利的一種施工方法就是通過兩個豎井進行對向開挖,因為在這種情況之下,影響隧道貫通的測量誤差就有地面控制和地下的兩條支導線測量之外還有兩個豎井的聯系測量,總有三類,共五個獨立的誤差因素。若是有一端的開挖是通過平洞或者斜井,則必須要去掉相應的聯系測量的誤差。
         2.2 地面控制測量對橫向貫通誤差的影響
        地面首級控制測量是隧道施工測量的第一步,也是后續各階段的測量工作能夠得以逐步展開的基礎。而地面控制測量誤差對隧道的橫向貫通誤差的影響可以分為兩個部分:
        (1)洞口(近井)點的坐標誤差。洞口點坐標的誤差通過聯系測量和地下的導線測量傳遞到貫通面,可以說它對貫通面的影響在數值上等同于在同一隧道開挖段兩洞口點的相對誤差橢圓在貫通面上的投影。所以,影響隧道貫通誤差的是控制網相對誤差而不是絕對誤差,簡單的解釋,就是如果把隧道一端的洞口點視作是固定點或者參考點,那么另外的一個洞口點相對于該點的誤差是不會超過整個控制網中最弱點的點位誤差的。那么,就可以把最弱點的點位誤差的近似的當作控制網點位坐標誤差對貫通誤差的影響。
        (2)地面控制網邊的反方向誤差。這種誤差的表現可以解釋為聯系測量或者地下之導線的起始方位的誤差,但無論聯系測量采用的是何種形式,地面控制網邊的起始方位的誤差對于貫通誤差的影響都是一致的。
        2.3 聯系測量對橫向貫通誤差的影響
        在聯系測量中,起始點坐標誤差對隧道貫通的影響與地面控制點坐標誤差的影響是相同的,其數值與地下導線其實方向誤差的影響相比較而言,可以忽略不計,所以在聯系測量中的誤差分析著重考慮的是起始方位角角度的誤差對隧道貫通的影響。根據隧道工程施工的特點,起始方位角的角度誤差對于貫通誤差的影響會隨著地下支導線長度的增加而顯著增加。如果通過平洞或者斜井的方向進行開挖,那么地下導線的起始方位就是地面控制網的方位角;如果是通過豎井的方式施工開挖,則地下導線的起始方位的坐標點與方位角就需要通過豎井聯系測量才能得到。
        2.4 地下導線測量誤差對于橫向貫通誤差的影響
        地下導線測量的轉角的角度誤差和控制導線的邊長誤差對隧道的橫向貫通均有影響。當隧道的轉角偏大時,控制邊長測量的誤差對于保證隧道貫通有比較大的影響作用,這也是曲線型隧道與直線型隧道的不同之處。但是,無論是直線型隧道還是曲線型隧道,導線各邊長的測量誤差對于隧道的橫向貫通的影響都是獨立的,其影響值與該邊在貫通面上的投影是成正比的,但由于該邊再到險種的位置無關。導線轉角測量誤差對于隧道的橫向貫通的影響則與其所處的位置有關,離隧道的貫通面越遠,轉角測量的誤差對貫通誤差的影響越大,其數值與該角頂點到貫通面的垂直距離成正比。
        3、 針對影響因素所對應的對策
        進行隧道工程測量方案設計最主要的目的就是指導施工以保證隧道的正確貫通。根據影響隧道工程測量方案設計中的關鍵問題的各個因素分析基礎上,總結出一些具有針對性的對策,為多種隧道工程的測方案設計中在質量保證,節省工期和測量費用等方面提供一些比較直觀的理論參考。
        3.1 現代測量技術和儀器設備的投入
        隨著現代科學技術的日新月異的發展,人類對于隧道工程建造的精度越來越高,現代測量技術和儀器設備的不斷改進,使得隧道工程測量工作可以以較小的代價達到很高的精度。比如在地面控制測量方面,采用GPS技術可以是測量的精度達到毫米,而地下導線測量的精度也隨著全站儀測角和測距精度的提高有了明顯的細化。只是在關于聯系測量的方面,雖然有所改進,但其帶來的改變主要是體現在降低勞動強度和提高工作效率兩個方面上,在隧道測量精度上與傳統的方法仍然別無二致。
        3.2 優化設計方案,提高設計精度
        隧道測量的關鍵在于建立工程控制網,采用優化設計的方法進行地面控制網的設計,可以將隧道的各個開挖段的兩端的控制點相對誤差以及其定向邊的方向誤差作為設計的精度指標,也可在使用常規的方法來設計控制網時,選擇用最弱點的點位坐標誤差和最弱邊的邊長相對誤差作為精度指標,在地面控制網點采用聯合平差法對首級網點和加密點進行整體分析,使得隧道工程測量方案設計在應用上更加方便。關于地下導線測量方面,應要盡量的加長導線邊長并且適當的提高靠近洞口的導線的轉角的測量精度,以此來減小貫通誤差。在遇到精度要求比較高的情況下,可以適當的提高靠近起點的轉角的測量精度,采用不等權的方式進行地下導線觀測方案的設計。
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