隧道贯通误差预计分析

・２４０・　工程科技　隧道贯通误差预计分析　鲁纯　（辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳１１０１１２）　摘要：科学合理地确定贯通误差的限值（级限误差）是一个至关重要的课题，为了确保地下隧道可以顺利贯通，应首先确定出各项　误差的限值。文中阐述了贯通误差的种类及各种误差的预计及测量方法，提出了用公式计算出隧道贯通误差，结合工程实例并对照《铁路　测量技术规则》的要求进行比较，说明公式运用合理。　关键词：贯通误差；误差预计；控制测量；极限误差　１概述　城市轨道交通工程的车站和区间　相邻车站之间的地段）是分别　施工的，在区间中有时为了加快施工进度会在中间开挖一些竖井以增　加掘进面。这样一来就会出现对向掘进在中间相通或从车站一端向相　邻车站一端掘进在车站端头相通的情况。不论哪种睛况，我们把隧道开　挖相通之处的横截面称为贯通面。相向开挖施工中线在贯通面处不能　按设计位置相衔接而产生的偏差称为贯通误差。　贯通误差从几何上说是—个空间线段，其长短取决于地面控制测　量、联系测量和地下控制测量误差影响值的大小。贯通误差在垂直于中　线方向上的投影水平长度称为横向贯通误差，沿中线方向上的投影水　平长度称为纵向贯通误差，在高程方向的投影垂直长度称为竖向贯通　误差（即高程贯通误差）。可见，为了确保地下隧道按设计的要求贯通，应　首先确定出各项贯通误差的限值，在纵向方面所产生的贯通误差，一般　对隧道施工和隧道质量不产生影响，高程要求的精度，使用一般水准测　量方法即可满足；而横向贯通误差（在平面上垂直于线路中线方向）的　大小，则直接影响隧道的施工质量，严重者甚至会导致隧道报废。所以　般说贯通误差，主要是指隧道的横向贯通误差。　一表１区间一铁西广场站左线平面贯通误差　表２　２＃竖井一铁西广场站右线平面贯通误差　表３　２＃竖井～１＃竖井右线平面贯通误差　囊号　ｉ＃竖劳方向计算（琳）　２＃蛏井方每计算∞　差值（ｍｍ）　２贯通误差预计　２．１平面贯通误差分析　根据《铁路测量技术规则》可知，长度小于４ｋｉｎ的隧道横向和高程　贯通误差限值可以分别设定为ｌＯＯｍｍ和５０ｍｍ。由极限误差等于２　倍中误差，则得到横向中误差为±５０ｒａｍ，高程贯通中误差为±２５ｒａｍ。　我们知道，隧道贯通测量包括地面控制测量、联系测量和地下控制测　量，因此，横向贯通误差主要受上述三项测量误差影响，假设各项测量　误差对贯通的影响相互，则有：　ｍ６　柏噶ｌ＋ｍ专２十ｍ　式中：ｍ。为平面贯通总横向中误差ｒａｍ）；　ｍ『ｆ＿为地面平面控制测量引起的横向中误差ｒａｍ）；　向时进行三次测量，则是测角中误差为　１．　ｍ　为联系测量引起的横向中ｉ￣（ｍｍ）；　土　：　地下控制测量引起的横向中误差（ｍｍ）。　由于地面测量的条件较地下好，在分配测量误差时可在等影响原　地下导线随着向洞内掘进，不断的进行导线点的建立，在不断建立　则的基础上作适当的调整，即对地面测量的精度适当提高一些，而地下　起的施工导线上，预计隧道的横向贯通误差，也就是导线终点在贯通面　控制测暑的焙府略僻一此榨ｌ　厣刚　西　古室加下．　一　ｍｑｉ一￣２５ｍｍ　Ｊ’ｎｑ２　￣２５ｍｒｌｏｌ，ｔｌｌｑａ　￣３５ｒａｍ　严格按照《城市轨道交通工程测量规范｝ＧＢ５０３０８—２００８进行作业。　平面测量采用经鉴定合格并在有效期内的徕卡ＴＣＲ１２０１全站仪　（１”２＋２ｐｐｍ）及配套的精密对点器进行；高程检测使用经鉴定合格并　在有效期内的Ｌｅｉｃａ　ＮＡ２＋ＧＰＭ３（０．４ｍｍ／ｋｍ）及其配套的铟瓦钢尺进　行。地面控制点由ＧＰＳ控制点做为已知点，其误差可忽略不计，一井定　则　ｑ＝４９ｔ７ｒａｍ＜Ｓ０ｍｍ　±字　一　２．２高程贯通误差分析　同理，高程测量误差的计算公式为：　ｍ螽　ｍｈ＋ｍ　＋ｍ　式中：ｍ　为隧道高程贯通中误差ｒａｍ）；　式中：ｍ。为测角中误差；　Ｒ　为导线点在Ｙ轴上的投影长；　为各边与ｘ轴的夹角；　ｍ　为光电测量仪误差；　经以上计算施工测量方法经误差预计，满足贯通要求。　洞内高程基准是由业主提供的二等水准点引测进洞的。因此从水　ｒｏｈｉ：￣１６ｍｍ　Ｊ　ｍｈ２　＿＋１２ｒａｍ　Ｊ　ｍ确　＿．１５ｒｎｒ￣　准点引测加密近井水准点的测量误差引起了洞外高程控制测量误差。　则ｍＨ：＋＿２５ｒａｍ＜２５ｍⅡ　则洞外高程控制测量对高程贯通误差的影响值为：ｒｌｌｈｘ＝±ｍ。、／Ｉ式中　３隧道贯通测量实例分析　ｍ　二等水准第公里的高差中数偶然中误差。Ｌ为水准路线总长。　本任务主要通过某北方城市地铁一号线的某个贯通测量实例分　另高程传递包括水准测量和钢尺联系测量，则两井高程传递测量　析，城市地铁一号线保～铁区间１＃竖井、２＃竖井与铁西广场站左、右线　对高程贯通误差的影响为：厂一　进行贯通预测及测量。　ｍｈ。　－ｉ－ｙ：￣Ｘ　ｉ２ｉ　；：：　３．１采用规范及使用仪器　地下高程控制测量对高程贯通误差的影响：　（下转２４３页）　作者简介：鲁纯（１９６８，６．），女，辽宁沈阳人，副教授，主要研究方向为工程测量与大地测量。　ｍ　为向地下传递高程测量引起的中误差ｒａｍ）；　ｍ　为地下高程控制测量的中误差（ｍｍ）；　ｍ　地下控制测量引起的横向中误差（ａｍ）ｒ。　测量误差分配方案如下：　；嗨＋峨《＿＿．３０ａｒｍ　工程科技　・２４３・　８０－１５０ｍ，中等富水陛，单井涌水量１０００ｍＴｄ￣３０００ｍ３／ｄ。　区内各水文地质单元的补给量分别为：　级阶地松散层（Ｑ　）孔隙潜水一弱承压水区：含水层岩　为黄色、　黄褐色砂砾石，上部被３－－６ｍ厚的黄色亚粘土所覆盖。地下水位埋深　河漫滩松散层孔隙潜水区（Ｉ。）Ｑ　＝６６１．２２×１０４１］＂１３／ａ；　５ｒｉｍ含水层厚度在４～１５之间，具斜层理，以砾石为主，孔隙度大，透　级阶地松散层孔隙潜水一弱承压水区（Ｉ　）Ｑ　＝２０６．７１　Ｘ　２—４．１０４ｍ３／ａ；　水胜强，据抽水试验资料，渗透系数为４６ｍ／ｄ～９５ｍ／ｄ之间。影响半径　台地区松散层孑Ｌ隙承压水区（Ｉ　）Ｑ补：１３５．５８　Ｘ　ｌＯｎｍ３［ａ。　１００～２００ｍ，较弱富水性，单井涌水量５００ｍ３／ｄ一１０００ｍ３／ｄ。　台地松散层（Ｑ　）孔隙承压水区：含水层岩陛为灰白色砂砾石，上部　地下水资源可开采量的计算：　用开采系数法计算地下水资源可开采量，按公式⑤计算，计算成果　隔水顶板为黄土状亚粘土和淤泥质亚粘土，厚度１０～１５ｍ。含水层厚度　见表３。　２－１２ｍ，分布稳定，颗粒较粗，分选性差，透水性较强，渗透系数为３７　ｍ／ｄ－７９　ｒｒｄｄ。影响半径３５～１２０ｍ，承压水水位埋深６－１５ｍ，水位变幅小　４．５地下水资源评价　４．５．１地下水资源补给量评价。本次地下水资源计算充分利用了收　于２ｍ。底板为白垩系泥岩、砂质泥岩等。弱富水陛，单井涌水量１００　集到的前人勘察资料，在此基础上结合地区经验，对各计算量项所需计　ｍ　一５００ｍ３￣之间。　算参数进行综合分析，河漫滩松散层孔隙潜水区（Ｉ．）考虑到含水层局部　５－３区内天然状态下地下水水质普遍较好，无色透明，无嗅、无味，　７，呈弱酸一弱碱陛，矿化度小于ｌｇ／Ｃ，总硬度３～２０德国度，　地带直接裸露于地表或被较薄的亚粘土、亚砂土所覆盖，接受降水补给　ＰＨ值５～７．能力强的特　。确定的各计算参数基本符合本地区的实际隋况，各项地　水化学类型多为ＨＣＯ３￣Ｃａ型或ＨＣＯ。～Ｃａ・Ｎａ型水。但区内含水层局部　下水资源补给量的计算较为合理、准确。　直接裸露地表或上部仅有较薄的亚粘土覆盖，极易受到污染，而且局部　４．５．２地下水资源可开采量评价。评价区位于平原区，地下水是区内　地段地下水已遭到污染，地下水类型呈ＣＬ・ＨＣＯ　Ｃａ型或ＨＣＯ　・　主要供水水源，开采时间长，开采程度高，地下水资源的补给量对目前　ＣＬ～Ｃａ型水。因此，应大力开展治理和防治地下水污染、保护水资源环　的开采强度有较可靠的保证能力，故选用开采系数法计算地下水资源　境工作。　可开采量是合理的，综合各计算分区的实际开采情况及富水性，所确定　５４区内浅层地下水资源实际开采量为７１８　ｘ　１０４ｍ３／￣其中漫滩、阶　的开采系数也是恰当的。因此，地下水资源可开采量计算结果是准确可　地区为６９４　Ｘ　ｌＯ％￣／ａ，台地区为２４　Ｘ　１０４ｍ３／ａ；地下水资源可开采量为　信的。　８０２．８１×１０４ｍ３／ａ，漫滩、阶地区为７０７．７×１０４ｍ３／ａ，台地区９５．１　１×１０　ｍ３／ａ；经对比，在地下水主要开采区漫滩、阶地区的实际开采量已接近其　５结论　５．Ｉ铁力市地下水资源规划范围内市区及近郊区，控制面积为　可开采量，地下水增加开采的潜力极为有限，对未来城市发展增加用水　６７．３ｋｍ２。区内浅层地下水资源量１００３．５１　Ｘ　１０４ｍ３／ａ，可开采量８０２．８１　Ｘ　应考虑区域外取水方案或引地表水为供水水源。　１０４　ｍ３／ａ。　参考文献　５．２依据地下水赋存、埋藏条件和水务特征，评价区地下水可分为：　【１　春地区区域水文地质普查报告田．（１：５０　ｚ－），中国人民００９１４　河漫滩松散层孔隙潜水区；一级阶地松散层孔隙潜水一弱承压水区；台　，１９８０．　地松散层孔隙承压水区。　【２】松嫩平原水文工程地质综合评价报告阴．（１：２０万），黑龙江省地质矿　９８５）．　河漫滩松散层（Ｑ　）孔隙潜水区：含水层　『生为浅黄色、浅灰色砂、　产碣１３ＩＬ，—５２＿ＩＸ（铁力县）幅区域水文地质报告　．（１：２０万），黑龙江省地质矿　砂砾石，直接裸露地表或被ｌ一２ｍ厚的浅黄色亚粘土、亚砂土覆盖。地下　Ｉ１９７０．　水位埋深１～３ｍ，含水层厚度一般在　１５ｍ之间，具微波状交错层理，砾　产局区域地质测量队，石含量较高，透水陛强，渗透系数一般在５ｍ／ｄ一５０ｍ／ｄ之间。影响半径　【４１铁力市地下水资源开发利用规划报告叨．伊春市水务局，２０００．　ｍ３／ａ。　一一（上接２４０页）　ｍｂ　＝±８　式中：Ｌ为地下水准路线长度。　３．２检测情况　３－３测量结论　３．２．１平面贯通测量　左线：区间方向以洞内导线控制点ＣＢＺＤ２、１ＴＺＤ１、２ＢＺＤ１起算，　从以上贯通误差数据统计表中看，保～铁区间１＃竖井　２＃竖井～　按四等精密导线测量的作业要求经临时转点ＺＤ２、ＺＤ１、ＧＴＤ、ＺＤ实测　铁西广场站左、右线平面贯通误差及高程贯通误差均满足相关限差要　　２＃竖井横通道内导线控制点２ＨＳＤ２的坐标；铁西广场站以车站左线底　求。参考文献　板导线控制点ＴＺ１、ＴＺ３起算，经临时转点ＺＤ３、ＺＤ２、ＺＤＩ实测　竖井　横通道内导线控制点２ＨＳＤ２的坐标；然后通过对比２ＨＳＤ２的本次实　［１］秦长利．城市软道交通工程测量口　北京：中国建筑工业￣２ｏｏ８．　测坐标与检测坐标求得区间一铁西广场站的贯通误差。　Ｉ２ｌ张国良．矿山测量学　】．徐州：中国矿业大学￣４ｉ２ｏ０］．　张项铎．隧道工程测量【Ｍ１．北京：测绘出版社，１９９８．　右线：２＃竖井方向以区间导线控制边２ＣＢＹＤ１～２ＣＢＹＤ２起算，向　１东经临时导线点ＺＤ实测铁西广场站右线底板控制点ＴＹ３的坐标；向　［４］中国有色金属工业协会．ＧＢ５００２６—２００７工程测量规范［ＳＪ．北京：中国　２００８．　西经临时导线点ＺＤ　１、ＺＤ２实测１＃竖井洞内导线控制点１　ＴＹＤ４的坐　计划出版社，５１北京城建勘察测绘院．ＧＢ５０３０８－２００８城市轻轨交通工程测量规范［ｓ］．　标；然后分别通过对比ＴＹ３、１ＴＹＤ４的本次实测坐标与检测坐标求得　【北京：中国建筑出版社，２００８．　１＃竖井一２＃竖井、２＃竖井～铁西广场站的贯通误差。　［６ｌ宋明胤等．地铁隧道贯通误差预估叨田川建筑２Ｏｌ　１，８．　３．２．２高程贯通测量　点２ＣＺＣＤ２的高程从而求得高程贯通误差。　３．２．３贯通误差数据统计。　（１）贯通误差统计表（表１一表５）　１＃竖井～２＃竖井段：１＃竖井以洞内水准控制点ＣＢＺＳ２起算，２＃　竖井以洞内水准点２ＣＢＹＳ１起算，分别测量贯通面附近临时水准点　ＧＴＤ的高程，通过对比１＃竖井与２＃竖井所实测临时水准点ＧＴＤ的高　程从而求得高程贯通误差。　２＃竖井～铁西广场站段：２＃竖井以洞内水准控制点２ＣＢＹＳ２起　算，铁西广场站以车站底板水准点ＢＭＺ一１起算，分别测量洞内水准点　２ＣＺＣＤ２的高程，通过对比２＃竖井方向与铁西广场站方向所实测水准