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1、输水隧洞的控制测量和施工测量放线探析第5卷增刊2007年6月南水北调与水利科技South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyVo1.5Supp.Jun2007输水隧洞的控制测量和施工测量放线探析宋志辉,谷海青(1.河北冀通监理公司,石家庄050021;2.河北省南水北调工程建设管理局,石家庄050021)摘要:主要介绍了保证隧洞的贯通精度而进行的洞内,外平面控制测量的方法,包括GPS平面测量定位及闭合导线,双支导线,单支导线的布设,洞内平面控制测量的基本思路,技术措施等,同时介绍了在复杂环境下洞内施工测量放线的新方法.实践证
2、明以上方法精度可靠,使用方便,速度较快,对于施工单位具有一定的推广价值.关键词:输水隧洞,控制测量,测量放线,方法中图分类号:TV68文献标识码:C文章编号:16721683(2007)增刊一008803ControlandConstructionSurveyingintheWaterDeliveryTunnelSONGZhihui.GUHaiqing(1H幻JitongSupervisionCompany,Shijiazhuang,050021;2.TheConstructionBureaufortheSouth-to-NorthWaterTransferProjectofHebeiProv
3、ince?Shqiazhuang050011?China)Abstract:Theessayintroducesthein-and-outtunnelsplanecontrolsurveyingforthetunnelspenetrationaccuracyincludingGPSplanemeasurementlocalizationandthelayingoffoftheclosingpolygon,doubleandsinglewire,thebasictrainofthoughtandtechnologicalstepofplanecontrolmeasureinthetunnel,a
4、ndlayingoffforconstructionsurveyinginthetunnelundercomplicatedcircumstances.Itisfoundthatthemethodsmentionedisaccurate,convenientandeffective,whichisworthextendinginacertaindegreetotheconstructionunits.Keywords:waterdeliverytunnel;contro1measure;measures1ayingoff,method收稿日期:2007-0409作者简介:宋志辉(1973一),
5、男,河北唐县人,工程师,大学本科,现任河北冀通监理公司副总工程师,主要从事水利工程及建筑方面的施工及监理工作.图4反立架安装现场图5反立架安装现场4.2工程桩检测按照设计要求,桩基施工结束后进行低应变,钻孔取芯,高应变检测.经过检测工程桩为I类桩,没有发现低于I类的桩.高应变检测随机抽五根工程桩进行高应变检测,检测结果为承载力完全高于设计承载力要求.工程桩做低应变检测桩身的完整性,做抽芯试验辅助检测桩混凝土强度以及持力层的承载力.抽芯报告见下面附表1.工程桩结束后,进行高应变检测.重锤采用7t的重力锤,吊车起吊,垂直下落.落距为6m.检测结果为承载力均符合设计要求.见附表1.表1混凝土以及岩芯
6、芯样抗压强度试验报告参考文献:1钻孔灌注桩设计与施212(ISBN7-112-08787-7)EM3.中国建筑工业出版社,2007.2(DGJO81990-2000).水利工程施工质量检验评定标准S.宋志辉等?输水隧洞的控制测量和施工测量放线探析1输水隧洞的工程特点输水隧洞一般指在山体中或地下开凿的过水洞,其主要由进水口,洞身和出口段组成.进出口布置,洞线选择以及洞身断面的形状和尺寸,受地形,地质,地应力,枢纽布置,运用要求和施工条件等因素所制约,需要通过技术经济比较后确定.一般情况下隧洞断面大小不一,施工工序多,干扰大,施工条件差,工期较长输水隧洞测量工作的主要内容有建立平面和高程控制网,进
7、行洞轴线控制测量和工程施工放样.在施测过程中采用任意直角坐标系和假定高程系,如是流域综合开发,可用区域内或国家统一的平面和高程系统.2隧洞平面控制测量对隧洞工程的开挖,在各种规范中的要求很多,精度也要求比较高.对施工单位而言,洞内控制测量精度的高低就直接影响到贯通的精度.隧洞的贯通,取决于施工轴线的正确,施工轴线是否正确,关键是地面控制网的精度和施工轴线的确定.2.1洞外地面控制测量的方法2.1.1GPS平面测量定位由于输水隧洞地理位置的特殊陛,加上控制测量还要受到施工条件的影响,采用G1测量往往受到地形条件的限制,不能直接在进出洞口(支洞口),等关键位置上施测,而只能在附近山脊等开阔处选取合
8、适的点,再用导线延伸至需要的位置上.在各施工区如进出洞口等处布点时,每处至少应布设23个点,并使各相邻点两两通视,最好能组成个三角形2.1.2平面导线控制测量及导线点布设在地面控制测量施测过程中,确定由独立观测基线组成,可靠性好,几何结构强,具有良好的自检能力的平面施工控制网是很重要的,测距导线作为水利水电工程的地表控制,是十分常用的方法,因为测距导线选点的自由度大,能在所需要的地方布点,并能一次性完成平面和高程控制测量.为提高隧洞的贯通精度,导线宜布设成直伸型.(1)闭合导线.这种闭合导线的布设形式为狭长型(如图1),A为进洞口控制点,B为出洞口控制点,1,2,6点为中间点,单号点与双号点各
9、构成一条导线,选点时,应使1与2,3与4等两两相邻的点间距为2m以内,并用钢卷尺量出间距.A246B图1狭长型闭合导线观测时按闭合导线的要求施测,水平角,竖直角,斜距的观测及往返平距和高差的限差要求,视隧洞的长度分别依一或二级导线和四,五等三角高程的要求.这种形式布设的导线点位坐标不仅可以得到检核和精度衡量,同时最大限度的减少了工作量.(2)双支导线.当狭长的闭合导线中的某一点或几点重合时,即成此类型(如图2)所示.这种导线与闭合导线的观测相同.一般地,这种导线可单双站交替设置,在重合点上只需设置一次仪器或觇牌.计算既可按两条支导线单独进行,也可按闭合导线的方法进行计算(当路线交叉时,只能按双
10、支导线计算),此外,还可以比较重合点以及终点的坐标值而得到检核.AB图2双支导线(3)单支导线.当引水洞较短时(一般小于1.5km),可布设成单支导线(如图3)所示.观测的内容与各项精度指标与上述两类导线一致.为便于检核,水平角观测时应对左右角各观测一至二测回,圆周闭合差应小于10S.在进行距离和高差观测时,用两次仪高法观测,以获得两组数据而得到检核.lA八人B图3单支导线2.1.3高程测量高程测量一般在施测导线时同时完成.施测时按照四等或五等的三角高程要求进行,要特别注意各项限差要求,确保精度要求(特别是往返高差),以防返工.也可在条件较好时用水准测量的方法观测高差.2.2洞内平面控制测量洞
11、内平面控制测量在未贯通前都是支导线.当接到隧洞工程开挖任务时,首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求,对洞内导线进行设计,估算预期的误差,确定导线施测的等级,以保证洞室开挖轴线精度.在施测时应充分考虑开挖施工时洞内的测量环境(如通视条件及出渣等对测量的影响),以及测量精度的提高,合理的选出导线点位置.支导线的终点是支导线精度的最弱点,横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起,而横向贯通中误差主要影响隧洞的贯通精度,在施测过程中采用多个后视定向取平均值进洞的方法,能有效减小地下导线方向误差,施工轴线检测导线,采取左右角闭合,加大观测边长和减少测站数的方法,可有效控制角度观测
12、误差积累对轴线的影响.2.3导线的选择及注意事项对于洞外地面控制测量,根据统计资料分析,当导线的长度达到或超过2000m时,最弱点的点位中误差达到或超过了5.8cm,也即在地面导线长度在2000m以内时,可用单支导线控制;当长度在2000m以上时,应用闭合或双支导线作为控制导线.奠?89?第5卷增总第4期?南水北调与水利科技?2007年增刊在导线控制测量过程中,布点时要尽量使导线成直伸状,以提高精度减少横向贯通误差,对于地面控制导线长度小于1500m的短隧洞,单支导线作为它的地面控制测量方法,是个很好的选择,不但省时省力,而且效益好.3洞内施工测量放线的新方法3.1洞内控制点的测设对于隧洞施工
13、测量放样,首先要了解放样隧洞的开挖断面结构形式,隧道的变换断面,隧洞轴线形式,是直线还是一部分直线和一部分曲线,制定隧道的施工测量方案,做好整条隧洞的控制测量,定期对布设的控制点进行复测,利用现有的全站仪和具有编程功能的计算器现场放样.由于输水隧洞开挖断面的精度要求都较高,中心和开挖轮廓线均要求测量人员放样,有时洞内情况复杂,又受到施工车辆的影响,测量人员根本无法按传统的方法在接近掌子面附近布设控制点,布设在顶板太高,布设在地上汽车碾压,不易保护.测量速度赶不上施工进度,可能影响正常的掘进速度,乃至影响工期,现在有一种新方法,即在洞壁上布设控制点,观测时采用边角交会法来解决这个问题.首先在距掌
14、子面100m左右外布设高精度的导线,在高精度的导线点设站,用免棱镜全站仪在洞壁上布设控制点,布设洞壁控制点时采用一定的措施,保证点位的精度.在100m的范围内,采用边角交会法在洞壁上布设控制点,现场放样利用洞壁上控制点,采用边角交会法,进行掌子面开挖轮廓线的放样.超过100m左右,后续导线布设新的高级控制点,用新的高级控制点对洞壁点进行重新布设.下图洞内为边角后方交会示意图,图中P点为设站点,A,B为布设在洞壁上的控制点.根据测得的PA的距离以及PA,PB间的夹角可迅速计算出P点的坐标,根据测得P,A间的高差可计算出P点的高程.AB图4洞内边角后方交会示意3.2施工放线方法在具体的施测过程中,
15、首先已经提前在可编程计算器里编制好具体放样程序;在施工现场根据掌子面情况架设好仪器,利用边角交会法测算出测站点坐标;利用免棱镜激光反射直接测得掌子面上一点的三维坐标,将该数据输入计算器里的放样程序,算出该点的桩号,距轴线距离以及相对于开挖轮廓线的差值;根据具体放样要求移动点位再进行测算直至符合要求,作标记之后再放样下一个点.依次完成洞子开挖轮廓线的放样工作.采用该种方法,可以在施工干扰较大的环境下迅速架设好仪器并测量计算出测站坐标,在保证测量放样精度的同时极大的提高了测量工作效率,缩短测量放样时间.4对提高洞内控制测量精度的几点建议(1)隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点,指导开挖的临
16、时点要控制在23个以内,且要进行经常性的检测其正确性,确保洞室开挖的正确.(2)隧洞每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测,复测及精度估算,对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算.(3)导线要尽可能布设成似等边直伸型导线,在测量环境允许范围内尽可能的选长边.(4)三角高程测量时,要严格按操作程序进行,如垂直角的观测要同测距在同一次照准时完成,对于三角高程等级在三等或高于三等时则要采取一些提高精度的措施进行施测,如隔点设站法,提高对中精度等等.(5)对贯通面较多的隧洞,要考虑到隧洞全部贯通后的轴线情况,对洞内有砼衬砌时,还要对相向挖的两条导线进行附合,并进行贯通误差分配或平差处理,保证洞内砼衬砌形体的正确.参考文献:1北京林业大学编.测量学(第二版)口.中国林业出版,1988.2李青岳,陈永奇.工程测量学(第二版)M.北京:测绘出版社,1995.3何习平.测量技术基础M.重庆大学出版社,2003.评价中,经专家的严格审查,南水北调与水利科技期刊成为l蜮年;经匿家科技信息硪囊骶怠食柢硪究啐|严格评议,南水北调与水利科技被评定为中国科技论文统誓蠢|?9OO7年的期刊
