郁江调水引水隧洞工程测量简介__墨水学术,论文发表,发表论文,职

所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:257

副标题#e#摘要：阐述了郁江调水引水隧洞工程测量工作的重点,其中对导线布设方案、外业观测方法、内业平差计算及洞内贯通误差的计算做了详细的介绍。
　　关键词：隧洞；测量；工程
　　
　　1、    工程概况
　　郁江调水引水隧洞位于广西钦州市灵山县沙坪镇、旧州镇境内，距钦州市87公里，距灵山县75公里。隧洞总长10545米，断面3米×4.4米为城门洞型，在K2+465、K5+965、K7+565处设有3个施工支洞。测区属典型的南方丘陵地形地势起伏较大，山上有松树、荔枝、龙眼树覆盖，通视条件不好。工程区各施工点均有乡村小路相通，交通尚属便利，但各支洞口离外部公路较远，不利于水准联测。
　　2、    地面控制测量
　　测区高程50-150m，中央子午线经度为108°。本次复测采用与原GPS控制网一致坐标系统，即平面坐标系为北京54坐标系，高程系为56黄海高程系。
　　在传统的测量方法中,建立隧道施工控制网通常采用三角测量方法,或者采用精密导线法。但是,这些常规方法受到通视条件、图形条件、地形条件等诸多因素的影响。所以,控制网在选点、布网及观测等诸多过程中受到限制。而隧道一般在山区,其地形复杂,采用常规测量办法其难度不难想象。而GPS建立隧道控制网时,由于GPS观测不受通视条件限制、其网形也不像常规控制网那么严格,故在隧道测量中采用GPS控制是一种有效的办法。
　　本次GPS测量使用美国Trimble5700六台套，它是24通道双频接收机，其静态相对定位精度为平面±（5mm+0.5ppmD），高程±（5mm+2ppmD）。GPS观测每个时段在六个点上同步进行,要求有效观测卫星数≥5颗,时段长度≥40分钟。丈量天线高度,均从天线的三面丈量三次,在三次较差不大于3mm时,取平均值为最后结果。在观测过程中,自始至终有人值守,并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它两台仪器,延长时段时间,以保证观测精度。事实上Trimble5700接收机信号稳定，卫星数大都保持在5-7颗，有时高达8颗以上，野外观测数据良好，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。此次六台仪器观测5个时段，4台仪器观测1个时段，测量边数81条，平均边长为2571.098m，最短边长82.4m，最长边长11247.6m，组成最小同步环35个,35个闭合环相对闭合差最小为0.0ppm，最大为7.6ppm，平均为2.0ppm，独立基线28条，其中必要基线23条，多余基线5条，平均重复设站数为1.5/站。与《规范》规定的1.6/站相当。以原有3个GPS网点及联测7个水准GPS点为已知点，进行三维强制约束平差。先进行GPS点北京54坐标系网约束平差。经平差得到结果如下:边长中误差最大为25.0mm，最小为5.0mm。边长的相对精度最高为1/152.2万；最低为1/1.53万(为82.4m超短基线，除该基线外，其它基线均高于1/3万)，高于规定精度。
　　
　　3、    洞内控制测量及施工掘进测量
　　隧洞内的控制测量及施工掘进指导测量是整个项目测量工作的重点，也是绝大多数测量作业的任务所在。项目中3个施工支洞的增加，使得测量中的贯通距离大大缩短，精度要求降低很多。但由于这3个施工支洞是大斜坡隧洞，设备车辆等都需通过卷扬机牵引上下，对测量也产生了不少的影响。
　　1.由于隧洞坡度较大，最大的一个坡度达到25°，测量人员行走难度增加；
　　2.大坡度给测量的仪器架设和观测带来一定的难度；
　　3.竖角偏大对测量的精度有一定的影响；
　　4.由于坡降大，施工掘进中必须每班跟进，增加了测量的工作量
　　5.由于支洞的平洞到主洞只有二十来米的距离，产生的导线短边对整个导线网的布设精度产生一定的影响。
　　在进行洞内基本导线观测纲要设计之前,必须先确定洞内基本导线的测角中误差与测距中误差。对单导线而言,洞内导线测量对横向贯通影响中误差Mp#p#副标题#e#″的计算公式为:
　　
　　式中:mβ,ms分别为洞内基本导线的测角中误差和测距中误差;Rx为基本导线点至贯通面的垂直距离;dy为基本导线边在贯通面上的投影;ρ=206265″。
　　当洞内控制测量对横向贯通影响的允许中误差Mp确定之后,测角中误差和测距中误差可按下式来确定。即:
　　
　　应该指出的是,双导线与同精度的单导线相比,它对横向贯通的影响值是单导线的1/,因此,将按单导线计算出的测角中误差和测距中误差放宽倍,即为双导线的测角中误差和测距中误差。
　　当确定了洞内基本导线的测角中误差与测距中误差之后,即可进行洞内基本导线的观测纲要控制。由下式确定观测的测回数:
　　
　　在进行洞内基本导线的角度观测中,当方向数为2时,应采用左右角观测方法;当方向数多于2时,应采用方向观测法。在进行洞内基本导线的距离观测中,对导线边要进行对向观测,要测量气象元素,并进行气象改正、乘常数和加常数改正以及倾斜改正。
　　进洞联系测量是将地面控制网的坐标和方向向洞内传递的主要步骤,必须认真对待。进洞联系测量的进洞定向点要选择最有利的进洞定向点。当有两个对称洞口点时,应选择两个进洞定向点分别独立地进洞。根据《水利水电工程施工测量规范》SL52—93规定,由洞口点向洞内传递方向的连接角的测角精度,一般应比地面控制精度提高一级,至少应不低于洞内基本导线的测角精度。在进洞联系测量时,除了连测定向点外,还必须连测另一个定向检查点。利用通过对洞口点、定向点、检查点进行坐标反算获得的方位角,经计算可得检查角。该检查角与联系测量中该角的观测角值之较差应不大于相应等级测角中误差的2倍。
　　洞内基本导线的计算包括洞内基本导线的检核计算和洞内导线网的平差计算。洞内基本导线的计算与检核是随基本导线向前延伸而逐次进行的。每当基本导线向前延伸一个环节,则计算和检核就要进行一次。洞内基本导线网的平差计算采用间接平差方法,按导线网平差模型进行平差。平差后要输出导线点的坐标平差值及其中误差、导线点的点位误差椭圆元素、导线边的边长平差值及相对中误差、导线边的坐标方位角平差值及其中误差等。在洞内基本导线的设计时,对网形设计要有多个检核条件,其目的就是要利用一组观测数据,通过不同的目的和不同的路径的检核,以保证基本导线的精度和可靠性。
　　4.变形观测
　　外业观测采用尼康DTM352全站仪进行观测,仪器标称精度为测角精度2″、测距精度±(2+2ppm)。由于隧洞内环境较差,施工作业影响较大,为了保证观测结果的准确性,外业观测时均在洞内施工影响较小、无震动、成像清晰的时段进行。仪器与棱镜架设时要严格对中、整平,认真量取仪器高与棱镜高。现场记录应按照记录手薄规定的格式进行记录,严禁对观测数据进行涂改,每一测站完成后认真检查记录并计算出2C值、各测回水平角角值与天顶距角值,并根据等级要求进行比较,检查各项数值是否超限,最后再次校核仪器高与棱镜高量取数值,确认无误后再搬至下一测站进行作业。
　　内业计算前,首先要对外业原始记录手薄进行仔细检查,确保外业观测记录数据无笔误、准确无误后再开始进行平差计算。平差计算采用南方精密平差软件“平差易”进行,计算时严格按以下步骤进行操作。
　　首先对斜距进行平距归算,同时计算出各点相互高差以求得各点的概略高程;然后对平距进行投影改正计算,平距计算按照公式:D=S′sinZ-(1-K)/(4R)3S′2sin2Z计算;高差计算按照公式:h=ScosZ+(1-K)3S2/(2R)3sin2Z+I-V计算;边长投影改正计算按照公式:D0=D3(1-Hm/R)计算。通过导线网左右角闭合差计算出测角中误差mβ值,画出导线网型走向示意图,标注各点点名,并标出已知点、已知方向和起算边;然后再从记录手薄上将每一测站测得的方向值与经过改正后的边长标在示意图上对应的边号上。
　#p#副标题#e#　5.其它
　　根据放样点位的精度要求,现场作业条件,选择使用全站仪进行放样。在郁江调水引水隧洞工程中，由于开挖进尺和工期紧迫的需要,采取了安装激光指向仪。为了防止爆破对激光指向仪的震动,在开挖进尺到1+500m时,距离设计顶拱0.25cm,设计洞轴线处用锚杆锁住指向仪,在前方60m处焊接一块铁板(在锚杆上),铁板用气焊在距离设计顶拱0.25cm和设计洞轴线处割一1.5cm左右的圆孔。按同样的方法在距离第一块铁板前方60m处固定一块同样的铁板。让激光束穿过两块铁板上的圆孔,直射到前方开挖的掌子面上。随着隧洞的相向开挖进尺80m,两边铁板也随之移动。激光指向仪的激光有效距离800m。它的应用可以节省整个隧洞开挖进程的20%时间,更有效地为隧洞掘进提高效率。
　　
　　参考文献：
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