TBM法隧洞的开挖施工测量

王明晗

(辽宁润中供水有限责任公司，沈阳 110166)



TBM法隧洞的开挖施工测量

王明晗

(辽宁润中供水有限责任公司，沈阳 110166)

摘要：施工控制测量是隧洞贯通的根本保证，长大距离的地下洞室开挖施工，对贯通中误差要求很高，而线性的隧洞工程内部不利测量控制网的布置，采用高等级的仪器，正确的测量方法进行贯通中误差、平面测量、高程测量，可以确保TBM开挖方向，保证隧洞的贯通质量。

关键词：地下洞室；施工； 测量；TBM开挖方向；施工导线；高程控制；允许误差

1地下洞室测量

地下洞室的测量内容主要包括：

1)建立洞内、外施工平面控制与高程控制。

2)隧洞施工放样。

3)测绘洞室开挖和衬砌断面等。

在接到发包人提供的测量基准点、基准线以及相关的基本数据后，首先进行复核测量，并将复测结果报发包人审批。经发包人批准同意使用后，以复核后的测量结果为基准，按《水利水电施工测量规范》SL52—93及本工程施工精度要求，测设本工程的施工控制网，并将施工控制网数据报送发包人审批。

隧洞开挖单向掘进长度最长约12 km，施工控制测量是隧洞贯通的根本保证。在隧洞掘进过程中建立一个高精度的洞内施工平面控制网和高程控制网，才能保证施工细部放样的精度，达到精确贯通的目标。根据贯通误差要求进行控制测量设计。

技术要求规定的水工隧洞开挖极限贯通误差见表1。

2施工平面控制测量

由洞外平面控制网点测设得出的出洞口中心点，强制对中观测墩做在洞口边上，作为洞外施工的控制网。此工程隧洞的掘进距离较长，所以洞内采用二级导线控制网。洞内导线采用直伸支导线型式，洞内导线控制点布设， TBM施工段需进行开挖之后和衬砌之后2次[1-2〗。

表1　洞内测量贯通中误差

施工导线是为了满足开挖施工放样的需要，施工导线点埋设在洞壁上，导线间隔约150 m，由主要导线控制。主导线点和施工导线点每隔2~3个形成闭合，闭合差在允许范围内进行误差配赋。水平角方向观测法技术要求如表2所示。

表2　水平角方向观测法技术要求

注：当观测方向垂直角>±3°时，该方向2C较差，按相邻测回同方向进行比较，其差值仍应符合上表规定。

主导线作为TBM掘进段洞内的首级控制，主导线点每隔300 m左右在底板稳定的岩基各布设一个，为了避免折光等不利因素对测距测角的影响，主导线点位置布在轴线附近，埋设高程低于岩基面5~10 cm，保证不妨碍洞内运输及正常生产。

洞内等边直伸支导线终点纵、横向误差计算公式为：

(1)

(2)

式中：mQ为横向中误差；mβ为测角中误差；mA为起算方位角中误差；ml为纵向中误差；ms为偶然中误差；μs为系统中误差； n为导线边数；L为导线全长；ρ取206265。

据此，等边直伸导线的纵横向误差随n增多而增大，故在布置导线时应尽量减少导线边数。重点控制在测量过程中测角中误差mβ及测边偶然中误差ms。测量仪器要有足够的测角和测距精度，才能确保控制导线的精度。

在本工程中平面控制测量采用Leica厂生产的TCA1800型全站仪，仪器测角精度为±1"，测距精度为±(1+2ppm)mm。

3高程控制测量

洞内高程控制测量按3等水准的精度要求控制。高程测量采用3等几何水准方法进行。高程控制点设在导线点上，并定期进行复测。由于高程控制网采用支导线型式，因此需进行往、返测量。测量时视距一般为50m左右，控制点每隔300～500m埋设一点，高程点设在平面控制点上，也可以单独设置。高程控制测量技术要求见表3、4。

根据合同文件贯通精度及3等水准测量精度要求，高程控制测量采用NA2自动安平水准仪，测量精度为±0.7mm，标尺采用双面铟瓦尺。

表3　等级水准测量技术要求

注：L为平距，km；n为测站数

表4　等级水准测量测站的技术要求

4施工放样测量

施工放样测量主要包括：隧洞轴线、高程、开挖断面尺寸测量，以及一些辅助测量等。

4.1　隧洞轴线、高程、开挖断面尺寸测量

隧洞开挖施工的放样方法，以3等导线点(高程为同等精度)为控制依据，用极坐标法进行洞轴线及开挖断面尺寸的施工放样。 对于城门洞形断面断面放样点为拱顶为1个控制点，两拱肩各测1点，拱肩至拱顶两侧各测2点，两侧侧墙各测2点，底板测2点，还要根据实际情况对一些特征点加测一组数据。对于圆形及其它形状断面可根据断面形式进行布点，但一般情况每个断面开挖控制点≥13个。

隧洞衬砌施工时，根据贯通测量结果进行洞内导线点坐标及高程平差计算，根据平差结果进行误差分配，标定出误差分配后的隧洞轴线及控制高程，作为衬砌施工的轴线控制及高程控制的依据。

4.2　辅助测量

在隧洞掘进过程中，轨道铺设、输送皮带安装等工程的测量要根据施工组织设计的坡度、轴线、高程等进行，以保证安装精度。

5主洞TBM激光导向系统控制

主洞TBM采用激光导向系统控制掘进方向。由于掘进速度比较快，为保证隧洞掘进按设计洞轴线方向掘进，主导线按误差预计的精度及规范要求的技术指标及时跟进，定期对施工导线点复核检测，以保证它的正确性。在掘进过程中，利用施工导线控制点及时对掘进机上的激光导向系统进行检查、纠正。控制激光导向系统测量采用TC1800型全站仪，仪器精度测角为±1"，测距为±(1mm +2ppm×D)mm。

6断面测量

利用TC1800型全站仪及隧洞测量软件进行开挖、衬砌断面测量[3]。在测量时对于城门洞形断面放样点为拱顶的1个控制点，两拱肩各测1点，拱肩至拱顶两侧各测2点，两侧侧墙各测2点，底板测2点。如果是圆形或者其它形状的断面，可以通过断面形式进行有序布点。在一般情况下每个断面≥13个控制点，断面一般每隔5 m施测1个。根据所测结果的数据进行工程量计算，得出超欠挖工程量，对隧洞的开挖进行改进措施。

7结论

对于长大远距离的地下洞室开挖施工过程，采用相对高质量等级的仪器，并且按照正确的测量方法进行平面测量、高程测量，可以确保TBM开挖方向的正确性，保证隧洞高质量贯通。

参考文献：

[1]杨广华.浅谈水工隧洞施工中测量控制[J].陕西水利，2012(05)：85-86.

[2]李遂宁.水工隧洞施工中的测量控制[J].山西水利科技，2012(03)：50-51.

[3]王兵,雷克刚.全站仪和编程计算器在隧洞测量中的应用[J].甘肃科技，2012(07)：33-34.

Excavation,Construction and Survey for Tunnel with TBM Method

WANG Ming-han

(Liaoning Provincial Runzhong Water Supply Ltd., Company, Shenyang 110166, China)

Abstract：Construction control survey is the basic guarantee for the tunnel holing-through, the excavation and construction of underground cavern in long distance has high demand on errors for run-tunnel through. But, internal tunnel project in linear is not suitable for the layout of control network,adopting high-level instrument and correct survey method for holing-tunnel through, plane survey and elevation survey to ensure the excavation direction of TBM, so as to ensure the quality of run-tunnel through.

Key words：underground cavern; construction; survey; TBM excavation direction; construction line; elevation control; allowable error

[作者简介]王明晗(1984-)，男，辽宁大连人，助理工程师，从事水利工程施工和运行管理工作。

[收稿日期]2015-06-28

中图分类号：TV554；TV221

文献标识码：B

文章编号：1007-7596(2015)08-0060-03