隧道工程细部放样及检测 - 滑模施工|筒仓滑模|滑模公司

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	隧道工程细部放样及检测

发布时间：2016.07.27 新闻来源： 浏览次数：

    地下工程施工测量就是在地下精确标定出工程的设计中线和高程位置以及弧顶轮廓等，指导工程的开挖和衬砌，保证相向开挖的隧道正确贯通。地下工程测量通常包括地上、地下的平面和高程控制，地上、地下联系测量和细部放样几方面的内容［１］。本文仅对细部轮廓放样做重点阐述。
    隧道开挖时，为了选择炮眼位置和确定衬砌范围，需要将隧道断面的轮廓线在作业面上标注出来即轮廓放样：隧道轮廓放样是隧道开挖工序的一个重要环节，能否快捷、准确地进行开挖轮廓放样，直接影响开挖循环时间及开挖轮廓质量［２］。本文介绍的用全站仪进行隧道轮廓放样方法，经过寨东水电站导流洞进出口段的实践，取得了较好的效果，确保了隧道轮廓放样速度和质量，值得推广。
    １·支距法与直角坐标法优劣比较
    传统支距法所需时间长，人员需要较多，费用将增大，因而，传统支距法已越来越不适合现在施工进度要求了，相反，直角坐标法则弥补了支距法的不足，见表１。

    ２　直角坐标法的断面放样
    在隧道开挖时，为了选择炮眼位置和确定衬砌范围，需要将隧道断面的轮廓线在作业面上标注出来。隧道断面包括两边侧墙和拱顶（多为圆曲线）两部分。断面的放样是在隧道中线和腰线基础上进行的。
    ２．１　测量原理
    （１）拱顶放样：用全站仪测出被测开挖断面至设站点（隧道轴线点）的平距Ｄ，量出仪器高ｉｈ，计算出仪器高程Ｈ＝Ｈ１＋ｉｈ（Ｈ１为站点高程）。通过内业计算的数据可知某点Ｐ横向支距Ｓ及此点至仪器高差ΔＨ。用全站仪拨水平角α，竖直角β，用油漆点出仪器照准点，即为开挖轮廓点，如图１所示。

    （２）侧墙放样：侧墙放样是以中线点为基准，向两侧各量取隧道设计宽度的一半；侧墙的上下顶角可根据腰线上下量距获得［３］。
    α＝ａｒｃｔａｎ（Ｓ／Ｄ）
    β＝ａｒｃｔａｎ（ΔＨ／Ｓ＋Ｄ）
    ２．２　测量准备工作
    隧道工程测量中一多半的工作时间都是在隧道里。并且，隧道内的工作环境一般比较恶劣，如：光线太黑、空气恶劣、路面不平有少许暗沟等。因此，在隧道测量时的测量工作人员在上班之前必须要准备以下测量工具，强光探照灯、测量仪器和其它的辅助工具，其强光探照灯是在洞中测量中必不可少工具［４］。
    对仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经仪器检测单位予以鉴定。仪器被连续使用１～２个月后需重新对所用仪器、设备进行检校。
    ２．３　测量步骤
    （１）首先测出全站仪到断面内任一点的距离Ｄ１（斜距）和垂直角θ（全站仪轴线方向照准读数０°），然后计算出平距ＤＤ＝Ｄ１ｃｏｓ２θ。
    （２）通过里程计算拱顶高度。
    （３）量出仪器高度ｉｈ，计算出仪器高程Ｈ，Ｈ为视线高程。
    （４）计算各点高差ΔＨ（包括拱顶至仪器高差）。
    （５）计算各点水平角α及竖直角β。
    （６）用全站仪拨角α和β，用油漆标出仪器照准点。
    由于侧墙的放样比较简单，在这里就不赘述了。
    ３　断面轮廓特征点检测
    考虑施工过程中爆破和清渣这两方面因素，往往在施工放样时都要比设计缩小一定的尺寸。
    这就要求我们要进行超欠挖检测。
    （１）超欠挖的计算
    实际轮廓比设计面积大了就叫超挖，实际轮廓比设计面积小的叫做欠挖。
    一般情况下取断面左、右两点计算出Ｄ左、Ｄ右，以防欠挖，取Ｄ＝ｍｉｎ｛Ｄ左，Ｄ右｝。设Ｄ左＜Ｄ右，Ｓ＝５ｍ允许超挖值见表２。

    由表２可见对于Ｓ＝５ｍ点Ｄ＝ｍｉｎ｛Ｄ左，Ｄ右｝至少要大于５０ｍ，且│Ｄ右－Ｄ左│≤１ｍ情况下一般超挖不大于１０ｃｍ，对于隧道允许超挖值的不同围岩均可满足要求。如果│Ｄ右－Ｄ左│＞１ｍ则应用直角坐标法分别对左、右侧进行计算。
    （２）轮廓放样完毕后，应检查所标点。方法是棱镜直接放在轮廓点处，当然这些点可以是比较容易接触到的特征点。
    （３）拨角后发现照准点方向有岩石挡住视线，说明前一个断面欠挖，可立即补测些点。可见此种方法也可同时检测前一个断面是否欠挖。
    ４　坡度放样
    该导流洞为寨东水电站的引水构筑物，故其地坪有一定的高程和坡度要求，坡度的大小一般以百分比表示，如平距１００米高差变化１米，坡度记为１％。
    隧道地坪高和坡度由腰线来控制，腰线到地坪的高度一般为１米，标在洞壁的两侧，放样坡度的过程也就是放样腰线的过程，现将用水准仪放样腰线的方法介绍如下：
    洞口点的设计高程已经测设，而坡度放样又是相对于洞口点进行的，故假设洞口点高程为０，隧道设计坡度为Ｉ＝－０．５％，每次爆破掘进约４米，要求每隔８米于侧墙标出１米高的腰线，作业方法如下：
    （１）在洞内适当位置安置水准仪，洞口点立标尺，测得后视读数为Ａ，即视线高。
    （２）由于ｉ＝－０．５％，腰线每隔８米则降低８＊０．５％＝０．０４米，从洞口起，各点的１米腰线向上量：
    ｈ＝［Ａ－１＋（ｉ－１）＊０．０４］；Ｉ＝（１，２，３，４，５……）
    （３）当腰线测设约５０米后，应向洞内设置临时水准点，继续进行腰线的放样。当每掘进１５０米以上时，为了避免误差累积，应从洞口点出发向洞内引测一个永久水准点，并以该点为基准，继续腰线的放样。
    （４）由于隧道工程施工作业面窄小的特殊性，各级基点极易遭到破坏，故应注意适时对基点进行检核，以避免造成不必要的损失。
    ５　局部超欠挖测量
    在隧道贯通后，还会遇到局部超欠挖测量，当然应用断面仪可精确地进行测量，在没有断面仪的情况下，应用全站仪也可进行测量。例如有一典型的三心圆隧道断面（图２），当检查点在弧ＡＣＡ′上的数学模型是：

     ｄ＝［Ｈ－ａ－Ｈ０－（Ｌ ±Ｓｃｏｓθ）×Ｉ％＋（Ｓｓｉｎθ）－ｒ１
    当检查点在ＡＢ、Ａ′Ｂ′之间时的数学模型是：
    ｄ＝［Ｈ－（ａ＋ｂ）－Ｈ０－（Ｌ ±Ｓｃｏｓθ）×Ｉ％＋（Ｓｓｉｎθ－ａ）－ｒ２
    式中：ｄ —所剩衬砌厚度；
    Ｈ—所测点高程；
    Ｈ０—某已知点设计地面高程；
    Ｌ —设站点至某已知点平距；
    Ｓ —所测点平距，当所测点在测点前方时取‘＋’，相反取‘－ ’；
    θ—所测点Ｐ点水平角（转换为第一象限角）；
    Ｉ —隧道纵坡。
    ６　结语
    上述直角坐标法不仅适用于直线隧道，也适用于曲线隧道。测设曲线隧道时，只需放样出曲线在断面点切线方向一点，这里就不叙述了。总之，隧道施工条件复杂艰苦，贯通精度要求高，要求在施工过程中要有一套系统合理的控制测量方案和施工放样方法，同时也要求我们的测绘人员要有高度的责任心，在工作中勇于创新，针对具体情况总结出一些有理可循、行之有效的方法［５］［６］。