梅子岭隧道施工控制网设计

蒙恬

(西安铁路职业技术学院,陕西西安 710600)

梅子岭隧道施工控制网设计

蒙恬

(西安铁路职业技术学院,陕西西安 710600)

梅子岭隧道位于三佛铁路,在广东省境内的三明市与佛岗市之间。隧道全长4.6km。梅子岭隧道是直线隧道,采用全断面法,相向开挖方式开挖,其贯通面在中央。隧道施工控制网的设计根据两相向开挖洞间的长度确定隧道横向贯通中误差的允许值;并进一步确定地面控制测量误差和地下控制测量误差所引起的横向贯通中误差的允许值。最终估算导线网的测量精度。梅子岭隧道的成功设计是铁路全线贯通的重要保证,具有重要作用。

隧道 控制网 精度估计

1 引言

在广东省境内的三明市与佛岗市之间修筑“三佛”铁路,全长310km,该线在穿越梅青岭地区时,需修建梅子岭隧道。梅子岭隧道北接水口镇直通三明市,南经铁路桥与大青隧道相连,通往佛岗市,由于本地区地质条件好(多为花岗岩结构)故两铁路之间的一段线路采用明挖路堑。梅子岭隧道是直线隧道,洞口点O、N在定测阶段已在实地标出,其里程分别为DK213＋555.39及DK218＋161.39,全长4606m;两洞口高程分别为501.28m及500.67m,采用全断面法,相向开挖方式开挖,其贯通面在中央。如图1所示。

2 控制网设计依据

根据两相向开挖洞间的长度确定隧道横向贯通中误差的允许值;并进一步确定地面控制测量误差和地下控制测量误差所引起的横向贯通中误差的允许值。按要求布设导线网,选点要求尽可能将ON两点直接包含在导线网中,为确保导线点之间能直接通视,各边应做断面检查。最终估算导线网的测量精度。

2.1 设计依据

(1)《工程测量规范》GB50026-93;(2)《铁路工程测量规范》

(TB10101-2009);(3)《铁路工程施工技术手册》(中国铁道出版社);(4)《测绘生产成本费用定额》;(5)梅子岭隧道设计文件及施工图纸。

2.2 设计原则

施工段的划分。根据本工程的特点,将本工程分为进出口两个施工区段,隧道进口DK213＋555.39至中央贯通面为I施工区段2.3km,隧道出口DK218＋161.39至中央贯通面为II施工区段,约2.3km。依据上述设计原则,选取3个导线点,布设导线控制网,测量精度为三等。经断面分析导线点选择符合要求。控制网布设图,如图2所示。

图1 梅子岭隧道示意图

控制网导线测量精度如表1所示。

3 控制网精度设计及分析

3.1 隧道施工测量的主要内容

隧道施工测量主要包括以下内容:洞外平面控制测量;洞外高程控制测量;洞内平面控制测量;洞内高程控制测量;进洞测量;洞内中线测设;贯通误差调整;竣工测量。

3.2 精度要求

施测前,对所有需进入现场使用的水准仪、全站仪等仪器进行检校和标定,合格后方可投入使用。采用的标准如表2-表6所示。

3.3 洞外导线测量误差对横向贯通精度的影响

(1)测角误差的影响。设 RX为导线环在隧道两洞口连线的一列边上的各点至贯通面的垂直距离(m),则导线的测角中误差 mβ(″)对横向贯通中误差的影响为:

(2)测距误差的影响。设导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各边对贯通面上的投影长度为 dY(m),导线边长测量的相对中误差为,则由于测距误差对贯通面上横向中误差的影响为:

图2 地面控制网概略图

表1 导线测量精度要求表

表2 横向误差和高程误差的限差

表3 地面导线测量精度

表4 导线测量的主要技术要求

表5 水准测量主要技术标准

表6 控制测量对贯通精度影响的限值

表7 贯通面投影长度表

(3)受角度测量误差和距离测量误差的共同影响,导线测量误差对贯通面上横向贯通中误差的影响为:

3.4 贯通误差估算

设导线测角中误差 mβ=±1.8″,测边相对中误差各点到贯通面的垂直距离及各边在贯通面上的投影长度如表7。

测角误差引起的横向贯通误差为:

测边误差引起的横向贯通误差为:

洞外导线测量中误差对隧道的影响预计是21.66mm,其允许值是45mm,显然该洞外导线测量设计可行。

3.5 洞外高程控制测量

受洞外或洞内高程控制测量的误差影响,贯通面上所产生的高程中误差按下式估算:

式中: mΔ为每千米水准测量高差中数的偶然中误差,以mm计;L为洞外或洞内两开挖洞口间水准路线长度,以km计。

高程贯通中误差为:

可见,该项洞外高程控制测量对贯通面上所产生的高程贯通中误差的影响满足精度要求。

3.6 隧道洞内平面、高程控制测量

洞内控制测量起始于两端洞口处的洞外控制点,随着隧道的开挖而向前延伸。因此,只能敷设成支线形式,其形状完全取决于隧道的形状;只能用重复观测的方法进行检核。洞内平面控制常采用: 中线法或导线法两种形式。洞内应每隔200～500m设立一对高程控制点。高程控制点可选在导线点上,也可根据情况埋设在隧道的顶板、底板或边墙上。采用水准测量时,应进行往返观测。

4 结语

通常情况下,巷道、隧道等地下工程空间狭小,洞内观测环境差,受温度、气压、折光等因素影响较大,导致洞内导线测量精度比地面测量精度要低。随着导线不断向前延伸,导线测量误差不断积累,最终可能造成贯通误差超标,造成经济损失,严重情况下造成工程事故。因此,需要对隧道控制网进行精度设计。通过以上,隧道施工控制网设计及精度分析,说明设计精度符合要求,可以满足梅子岭隧道施工要求。

[1]李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社,2008:205-270.

[2]潘正风,程效军.数字测图原理与方法[M].武汉:武汉大学出版社,2009:174-203.

[3]邓勇.我国长大隧道施工发展趋势探讨[J].施工技术,2010(6).

[4]张项铎.隧道工程测量[M].北京:测绘出版社,1998.

蒙恬(1990—),女,陕西汉中人,本科,毕业于长安大学,助教,研究方向:测绘工程。