隧道贯通测量设计书

隧道贯通测量设计书 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 目 录 1 编制依据………………………………………………………………………2 2 工程概况………………………………………………………………………2 3 平面控制………………………………………………………………………2 4 高程控制………………………………………………………………………4 5 施工放样………………………………………………………………………4 6 横向贯通中误差估算与分析和控制点观测措施……………………………4 7 洞内、外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算和分析…………………8 8 洞内、外控制全部贯通测量中误差计算……………………………………8 9 全部贯通测量中误差估算总结………………………………………………9 10 附隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标………………9 1 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道 贯通测量技术设计书 1 编制依据 1.1《工程测量》(GB50026-2007); 1.2《公路勘测规范》(JTG C10-2007); 1.4 《公路隧道施工技术规范》(JTJ042—94); 1.5 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道施工设计图纸(主要是隧道轴线平面控制点及曲线要素、纵断面设计高程数据和施工设计图); 1.6 隧道洞口地形及洞外已知控制点点位实际情况等。 2 工程概况 桃花江核电厂进厂道路工程是桃花江核电前期工程的组成部分，道路全长7.331Km，其中?标段1.6km，包括785m道路和815m隧道。 本标段洞冲里隧道位于线路交点JD1与JD2间连线的直线上，里程桩号为K0+650,K1+465，全长815m，属于中型隧道，单向纵坡i=-1.98%，设计开挖断面为四心圆拱形，上半圆R=7.026m/7.096m，左右边墙R=12.526m/12.596m，仰拱R=15.300m。隧道进口坐标:X=3157775.546，Y= 599165.727，H=107.933;出口坐标:X=3158177.782，Y=598456.904，H=91.773。 3 平面控制 3.1 平面控制点布设 在隧道口附近，工程勘测设计时已布测并移交平面GPS四等控制点4个，其点名和坐标见表1，两点间能相互通视。根据现有地面控制点及《公路勘测规范》(JTG C10-2007)等施工测量规范和设计、业主等的规定和要求，并结合本工程的线形特点及施工工艺的实际情况、到场使用的测量设备等级等，拟沿隧道轴线方向布设控制支导线(见隧道洞内外控制网点布置示意图中的附图1)，所布设的控制导线网点概算坐标见附表。 13 3.2 选点埋石 根据规范要求，洞内控制导线在布设时，其平均边长控制在300m且相邻边长、短边长之比不大于3:1，以减小短边对测角精度的影响。洞内控制点埋设在隧道底板稳固的 2 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 洞冲里隧道GPS四等控制点坐标及高程一览表 表1 点名 X(m) Y(m) H(m) 距洞口水准路线长 GP01 3157258.101 599508.712 110.775 GP02 320 3157534.725 599372.234 99.604 GP05 3158634.598 598078.325 71.557 GP06 620 3158804.603 598066.140 67.469 硬质基岩上，沿隧道轴线用电钻垂直打眼入基岩40cm，埋设φ22钢筋并用混凝土浇注，点顶部刻十字作为点之记且顶部高出隧道底板施工标高面5cm以上，同时在洞壁用红油漆标明点号，以便于寻找。 3.3 控制点施测技术要求 严格按照《工程测量规范》(GB50026-2007)和《公路勘测规范》(JTG C10-2007)等中的规定进行测设操作。导线观测仪器采用经过鉴定合格且符合本工程控制导线测量要求的日产R-322宾得全站仪(仪器编号853040)进行水平方向角及边长的测量，水平方向角按导线量测时的前进方向观测左右角，奇数站测左角，偶数站测右角;边长进行对向量测，计算时对观测值进行仪器加、乘常数改正。控制导线观测技术要求见表2、表3及表4。 DJ2级仪器水平角方向观测法技术要求 表2 两次照准读数差 半测回归零差 一测回中2C较差 同方向值各测回互差 3″ 8″ 13″ 9″ ?级测距仪边长测距作业技术要求 表3 气象数据测定 一测回间 测 回 间 往返观测 较差限值较差限值较差限值 温度最小 气压最小 测定时间 数 据 (mm) (mm) (mm) 读数(?) 读数(Pa) 间 隔 取 用 每边观测 每边两端 1.0 100 5 7 2(a，b×D) 始 末 平 均 值 导线测量的主要技术要求 表4 测距要求 测角中 方向角 平均 水平角DJ2型测 距 全长相对 等级 导线长度 误 差 闭合差 边长 仪器测回数 中误差 中误差 测距仪等级 测回数 1.8km 300m 6 7mm 1:35000 2 2 四等 2.5″ ,5n 一级 5.0″ 2.4km 300m 2 10mm 1:17000 2 2 ,10n 3 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 4 高程控制 4.1 已知地面控制水准点 工程勘测设计时已在隧道洞口附近各布测了两个四等水准点，其数据见表1。经复测两点间高差准确可靠，点位未发生沉降，水准点距洞口进洞投点(第一个洞内控制点)的距离见表1。 4.2 水准点布测 水准高程控制点布设在平面控制导线点上，采用已鉴定合格的苏州一光仪器有限公司生产的DSZ2水准仪(仪器编号209872)配3m木水准尺按四等水准规范精度要求进行往返观测，水准高程测设随的进度及时跟进，并定期进行复测检核。 4.3 等级水准测量的技术要求(见表5) 等级水准测量的技术要求 表5 往返较差或闭合差观 测 次 数 M等M仪器木水观测 观测ΔW (mm) (mm) 级 (mm) 型号 准尺 方法 顺序 与已知点联测 环线或附合 平丘地 山地 中丝读后后1/21/2四 ?5 ?10 DS3 双面 往 返 往 ?20L ?5n 数法 前前 双面 中丝读1/21/2DS3 五 ?10 ?20 — 往 返 往 ?30L ?10n 单面 数法 5 施工放样 利用洞内导线控制点用全站仪配合水准仪施测隧道中线及断面圆心点，水准高程点控制开挖腰线;根据隧道中线、断面圆心点及腰线，由于隧道处于直线上且为单向纵坡，所以利用Casio fx-4500P编程计算，采用拨角法放样出开挖断面的轮廓线，同时用全站仪测出开挖断面的关键控制点(拱顶点、圆心水平处腰线点及低脚点等)坐标，由计算器反算相关值来检核拨角法所放的开挖轮廓线的精度。在放样前及过程中对设计图纸与现场量测的断面尺寸数据应反复校核，确保施工放样的精度满足规范要求。 6 贯通中误差估算与分析和控制点观测措施 根据《工程测量规范》及《公路勘测规范》等中对隧道施工贯通中误差估算的规定，隧道相向开挖长度在4Km内的贯通中误差分配值见表6。洞冲里隧道进洞口至出洞口长度为815m，隧道为单向纵坡，i=-1.98%。因纵向贯通误差对计算直线型隧道只影响中线方向的里程桩号而不影响隧道贯通，所以本次对隧道贯通面就不进行纵向贯通中误差的估算。 4 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 隧道相向掘进开挖长度小于4Km时贯通中误差分配值 表6 误差名称 横向(mm) 竖向(mm) 洞外测量 ?25 ?25 洞内测量 ?45 ?25 全部贯通测量 ?50 ?35 6.1 洞外、内控制导线网点和边长投影到贯通面上的相对坐标系确定 根据洞冲里隧道施工实施性组织#设计#的施工进度安排，隧道掘进开挖计划由隧道进、出口对向掘进施工，即隧道进口方向施工460米即K0+650,K1+1110段，隧道出口方向施工355米即K1+465,+110段。因此，本隧道进洞口点至隧道贯通面K1+110 出洞口点至隧道贯通面K1+110的洞内施工控制导的洞内施工控制导线总长度为460米， 线总长度为355米。 6.1.1隧道贯通面的相对坐标系 根据洞冲里隧道实施性施工组织设计方案，隧道掘进开挖由由隧道进、出口对向掘进施工，因此，洞冲里隧道掘进开挖施工只有1个贯通面。贯通面的平面数据见附图1及表12，其方位角为240?25′34.95″。因此，隧道贯通面的相对坐标系为:纵坐标X轴为过隧道洞外GPS控制点GP01并平行于线路交点JD1至JD2连线(即隧道轴线)方向的射线，其方位角为150?25′34.95″;横坐标 Y轴为过洞外GPS控制点GP01与纵坐标X轴垂直的射线，其方位角为240?25′34.95″，具体布置见附图1。 6.2 洞外控制导线测量对横向贯通中误差的估算 根据《公路勘测规范》(JTG C10-2007)可知，本标段GPS地表四等控制点的测边 221/2)，其中取a=5mm、b=3ppm，并且GPS控制网测量只存相对中误差m=?(a+(b×S)s 在基线观测边长相对中误差，所以只把已知GPS相邻点的边长投影到贯通面上，求得其边到贯通面的投影长度。本标段洞外GPS控制网相邻点的边投影到贯通面的投影长度见表8。 洞外控制点和边投影到贯通面的垂距和投影长度 表8 位置 边 号 控制点边反算距离(m) 控制点边至贯通面的投影长度(m) GP01~GP02 308.504 173 进口 GP06~GP05 170.441 142 出口 5 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 6.2.1洞外GPS控制点对贯通面的横向贯通中误差 隧道洞外GPS控制点对贯通面横向贯通中误差计算时，其边长相对中误差精度指标按《公路勘测规程》中四等控制网的精度指标进行计算，计算公式如下: 21/2221/222 My=?(?(d×m/S)，m =?(a+(b×S))(a=5mm,b=3ppm)。 外yss 洞外GPS控制点对本标段大季头隧道贯通面的横向贯通中误差值为: 2222-1222222-12My=?(?(173×(5+ 3×0.308504/10) /308.504+142×(5+ 3×0.170441/10) 外 21/2/170.441)=?5.0 mm,?25mm，即满足规范规定的要求。 6.3 洞内导线测量对横向贯通中误差的估算 对洞冲里隧道贯通面洞内控制导线，分别按四等和一级导线测量精度进行横向贯通中误差值的估算，其隧道洞内导线点及导线边投影到贯通面的计算结果列于表9，贯通面横向贯通误差值的估算结果见表10。 洞冲里隧道贯通面洞内导线点及导线边投影计算表 表9 点 号 导线点至贯通面的垂距m 边 号 导线边至贯通面的投影长度m GP02 758 GP02~J01 128 J01 644 J01~ J02 21 J02 460 J02~ J03 0 J03 190 J03~贯通面 0 贯通面 0 贯通面~ J04 0 J04 80 J04~ J05 0 J05 355 J05~ J06 90 J06 663 J06~ GP05 120 GP05 910 22?R 2637094 ?d 39325 Xy 洞冲里隧道洞内导线测量对贯通面的横向贯通中误差估算表 表10 1/21/222221/222m/ρ(?R) m/s (?d) [(m/ρ)?R+( m/s)?d] 导 线 mβββxyxsy s贯通面 等 级 m/s (mm) (mm) (mm) s ?2.5 四等 ?19.7 ?5.7 ?20.5,?45 1/35000 K1+110 ?5.0 一级 ?39.4 ?11.7 ?41.1,?45 1/17000 6 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 6.4 横向贯通中误差结果分析及观测措施 6.4.1 横向贯通中误差结果分析及控制导线等级的确定 从6.3中表10的洞内导线测量总的横向贯通中误差估算结果来看，采用测角中误差 m=?5.0″、边长测距相对中误差m/s=1/17000的一级导线作为洞内的基本控制导线，βS 完全满足隧道贯通误差规范要求。但考虑到隧道洞外GPS控制点精度及所用两点间边长较短，加上隧道施工测量作业环境条件的局限性，为避免影响隧道贯通的精度，提高隧道横向贯通误差的保险系数，结合施工现场测量仪器的精度等级，确定隧道洞内控制导线测量等级采用四等导线的规范测量技术要求进行施测。 6.4.2 洞内导线应采取的观测措施 6.4.2.1 水平角观测 1/22从表10中的横向贯通中误差影响值计算中可以看出:m(?R)/ρ值比m(?βxs 1/22d)/s值大很多，这就说明控制导线测角误差对横向贯通中误差影响大，所以要特别注y 意导线水平角观测精度，应选用测角精度高的测量仪器，并且观测过程中要仔细对中、照准以减少粗差，并严格按规范进行测量操作，即洞内控制导线水平角测量时采用左、右角全圆观测法，也就是按导线前进方向奇数测回测左角、偶数测回测右角，这样测角的测回数相应地增加而测角的精度也将提高，所测的左、右角方向值取中数后相加与理论值360度可以进行比较，增加了一个评定测角精度是否符合规范要求的误差判断条件，这样测量的水平角的精度比常规只观测左角精度有提高。 6.4.2.2 边长量测 对于导线测边的精度，采用相应等级的全站仪进行边长对向往返观测都可以满足规范和施工实际误差精度要求。观测边长计算时，必须按规范要求进行温度、气压和加、乘常数改正;在隧道内观测环境条件恶劣的情况下，对温度和气压量测要使用适合施工条件和规范要求的仪器，同时可适当地通过增加边长观测测回数来提高测距的精度。 6.4.3 洞内控制导线观测的具体措施 隧道洞内控制导线测量，采用日产的R-322宾得全站仪进行观测，其测角等级为DJ2型2秒级;测距标称精度为2+2ppm，属?级测距精度等级。根据《工程测量规范》和《公路勘测规范》等的规定， 四等控制导线用DJ2型仪器观测水平角应测6个测回，且水平角观测时，应按导线前进方向测量左、右角各测3个测回，即奇数测回观测左角、偶数测回观测右角;边长距离量测应进行往返对向观测且每次观测2个测回。 7 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 7 洞内、外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算和分析 7.1 洞外水准高程测量对竖向贯通中误差的估算 ,?25mm，其计算公式为:M=?根据《工程测量规范》规定，竖向贯通中误差Mhh 1/2m(L)，m=?5mm/Km。由表1知隧道洞外四等水准点距进、出洞口第一个水准点距?? 离，故其对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误中误差值见表11。 洞外水准点对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误差值计算表 表11 位置 洞外水准点 洞口水准点 间距m 评 定 M(mm) h 22GP02 J02 320 进洞口 ?2.8 ，M=? 外h2.83.9 GP05 J05 620 出洞口 ?3.9 =?4.8 mm,?25mm 7.2 洞内水准高程测量对竖向贯通中误差的估算 根据设计图纸及实施性施工组织设计方案的进度计划安排，洞冲里隧道进洞口向洞内水准路线由隧道进洞口水准点J02引入，其至贯通面的水准路线长L=0.460Km;出洞口向洞内水准路线由隧道出洞口水准点J05引入，其至贯通面的水准路线长L=0.355Km。现按四等水准测量规范精度估算隧道洞内水准测量对贯通面的竖向贯通中误差，其值见表12。 洞内水准点点对洞冲里隧道贯通面的竖向贯通误差值计算表 表12 位 置 洞口水准点 洞内水准点 间距Km 评 定 M(mm) h 22J02 K1+110 0.460 进洞口 ?3.4 ，M=? 内h3.43.0出洞口 J05 K1+110 0.355 ?3.0 =?4.5 mm,?25mm 7.3 竖向贯通中误差估算结果分析 由7.2表12可知，洞内水准高程控制等级采用四等水准测量完全可以达到竖向贯通中误差规范精度要求。 8 洞内、外控制全部贯通测量中误差计算 洞内、外控制测量误差对贯通面的横向、竖向贯通中误差总的影响值为: 221/2 横向贯通中误差:M=?(My+ M)总洞外出YY 221/2=(5.0+20.5)=?21.1mm,?50mm。 221/2221/2竖向贯通中误差:M=?(M+ M)=(4.8+4.5)=?6.6mm,?35mm。 总洞外内hhh 8 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 9 全部贯通测量中误差估算总结 从第8条中全部贯通测量中误差计算结果可知，洞外GPS四等控制网点(平面和高程)和洞内采用四等导线、四等水准高程的控制测量精度的洞内控制网等级，完全能满足洞冲里隧道横向、竖向贯通误差精度要求。 10 附隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标 隧道洞内外控制网点平面布置示意图及控制点概算坐标见附图1及表13。 洞冲里隧道进洞口至隧道贯通面洞内控制导线网点概算坐标 表13 点 名 X(m) Y(m) H(m) 备 注 GP01 3157258.101 599508.712 已知GPS点 GP02 3157534.725 599372.234 已知GPS点 J01 3157702.525 599336.069 洞外控制转点，桩号K0+464(TH20点附近) J02 3157775.546 599165.727 隧道轴线上基本控制导线点，桩号K0+650 J03 3157908.802 598930.902 隧道轴线上基本控制导线点，桩号K0+920 贯通面 3158002.575 598765.654 贯通面轴线点，桩号K1+110 J04 3158042.058 598696.077 隧道轴线上基本控制导线点，桩号K1+190 J05 3158177.782 598456.904 隧道轴线上基本控制导线点，桩号K1+465 J06 3158408.193 598233.259 洞外控制转点，桩号K1+786(TH22点附近) GP05 3157634.598 598078.325 已知GPS点 GP06 3158804.603 598066.140 已知GPS点 9 核工业井巷建设公司 桃江核电厂进厂道路?标段洞冲里隧道贯通测量技术设计书 附图1: 隧道洞内外控制网点平面布置示意图 10