摘要:本文依照水利工程隧洞贯通相对误差值的新式正规必要,分析了岩洞贯通衡量标称误差的尤为重要缘于及减小基值误差的主意,结合工程案例对隧洞贯通度量的衡量方案、衡量仪器、固有误差值猜度等方面张开了研商,对隧洞贯通衡量的本事设计及施工放样有自然的借鉴作用。

0引言

水利隧洞是水利建设中为满意导流、泄洪、灌注、引水、排沙等需求建造的水利建筑物。按用项可分为引水洞,导流洞,泄洪洞,排沙洞,放空洞等。随着中、大型水利项目标动工,越来越多的长大水工隧洞被逐生龙活虎打通,而度量职业是水利隧洞顺遂贯通的主要保险。在设计阶段,要进行洞外调节网的布设;在施工阶段,要查处原有洞外调整网是或不是满意贯通必要,隧洞开挖时要布设隧洞内的施工调控网。最近,涉及水利工程隧洞衡量的专门的学业[1、2]相近只对面临开挖长度介于0~20km的山洞贯通精度举行了明确,如长度超越20km的洞穴则须求独立做决定衡量才能设计,而新的《水益气力发电施工测量准则》[3](SL52-2014)对面前碰着开挖长度0~50km的玉窦贯通衡量极限测量误差值做出了显著供给,并对面临开挖长度0~50km的水利工程隧洞贯通中相对误差值进行了分配。本文依据水工隧洞衡量新技巧、布网新办法,就减小贯通抽样误差影响进行了探究,并结成工程实例对新标准中贯通中固有误差值的分红进行了验证。

1山洞贯通抽样误差

1.1洞穴贯通引用误差的来源

现阶段,隧洞洞外平面调整衡量常常选用GNSS网代替守旧的导线网及三角形网,洞内平面调控度量日常选拔导线网或边角网;洞内、洞外高程序调节制衡量,日常接受精密电子水准衡量或光电测量间隔三角高程衡量举行。隧洞衡量时,由于受地面、地下调整度量相对误差的熏陶,使得隧洞贯通面包车型客车中线与陈设发生偏移,即发生贯通固有误差。隧洞的贯通标称误差包含横向、纵向及竖向多个方向的贯通基值误差。按来源意况又分为洞外贯通固有误差及洞内贯通标称误差。纵向和横向贯穿误差首要由洞外GNSS网标称误差、联系度量绝对误差及洞内导线衡量绝对误差引起。在那之中,纵向贯通模型误差首要由洞外的GNSS网衡量及洞内的测量间隔引起,对工程贯通影响超级小,也能较好地调控,本文不做深入分析。竖向贯通抽样误差首要由运用精密电子水准衡量时水准仪的精度、大气折光等因素引起或应用三角高程衡量时的特许引用误差、折光周全相对误差及地球曲率影响引起,由于水工隧洞的特殊性,如竖向绝对误差超越限差,会唤起水流变缓或现身倒坡,以致隧洞的过流及承压发生转移,甚至使隧洞不可能如愿贯通。横向贯穿抽样误差主要由洞外GNSS网度量、联系度量及洞内导线衡量引起,首要引用误差有测距标称误差、测角相对误差、垂线偏差、对中相对误差及旁折光截断误差。个中,测量间距引用误差对横向相对误差影响非常小,测角绝对误差和对中相对误差对横向相对误差影响很大,隧洞的主支洞高差超大时,垂线偏差对方位角有震慑,而气象因素引起的旁折光对调控网的横向引用误差也是有自然影响[5]。

1.2洞穴贯通测量误差值得鲜明

诚如景色,依据隧洞相向开挖长度来规定横向、纵向及竖向相应的贯通中基值误差值的尺寸[3],最新的《水宁心力发电施工度量尺度》(SL52-二零一四)是国内第四个对长度超越20km的石洞贯通精度做出明显供给的正经八百,给出了面临开挖长度50km以下水利工程隧洞贯通容许引用误差值的分配。如相向开挖长度超越50km的隧道则需做特别本事设计。当在主斜洞内贯通时,纵向标称误差按横向引用误差值的深浅鲜明,对于上下两端相向开挖的竖井,其极限抽样误差值不当先±200mm。横向和纵向贯通容许极限模型误差取值相像,竖向贯通供给最棒严谨,极限标称误差值为横向及纵向贯通极限偶然误差值的四分之大器晚成左右。进行隧道贯通测量设计时,日常取极限绝对误差的二分之生龙活虎作为贯穿面上的贯通中抽样误差。在《水利尿力发电施工评定轨范》(SL52-二〇一六)中,依据隧洞相向开挖的尺寸,横向、竖向及纵向的贯通容许极限测量误差值和贯通度量中基值误差值按权函数法进行分红并做了杰出的调动[6]。地面、地下及贯通面包车型大巴中基值误差分配值满意式:M贯通面=±M2地面+M2地下姨如顾及联系度量时,则贯通面包车型地铁中标称误差分配值满意式:M贯通面=±M2地面+M2联系+M2地下’姨

1.3减小贯通标称误差影响的秘技

对于洞外GNSS网,通过优化调节点布设、选用双频Samsung接纳机、进行星历预告、扩展考查时段、增进观测时间和应用精密星历解算等艺术,可大大减小洞外GNSS网对横向贯穿绝对误差的熏陶[6]。水工隧洞断面日常相当小,度量时要直面高温、高压、高湿度及多固态颗粒物的影响,洞内平面调控只好布设成边长短而狭长的导线网,度量时可经过扩充照明度、通风降尘、保持仪器干燥、严酷规范操作、扩大检核条件等办法减小贯通固有误差影响。操作仪器时,每站限差检核合格后再搬站。为扩大检核条件,洞内平面调控网可布设为洞内交叉双导线网或随便测站边角交会网;布点时尽恐怕避开洞壁左侧,减小旁折光的熏陶。联系衡量时洞外高端级调整点至稀少一点点与洞内通视,高差不要相差太大,定向边应有丰裕的尺寸,以减小洞内横向贯穿相对误差的熏陶。为幸免施工的震慑,洞口的调控点应布署在不受施工影响的职位,并埋设强迫对中观测墩。洞内导线点各自埋设贯通用的主干导线点和放线用的动工导线点,基本导线的边长应尽量的长且相似相等,施工时期应准时检核基本调控点的精度。当隧洞单向开挖长度超越8km时,加测陀螺方位角能减小横向抽样误差的影响[3]。光电测量间隔三角高程观测时,选取对向观测,能一蹴而就的清除球气差的熏陶;往返测选用气象条件周边的时刻开展,能减弱大气折光的震慑。

2利用实例

2.1工程简要介绍

文山市水柳河引水隧洞工程坐落于红塔区鸣鹫镇,地理地方为东经103°33′~103°40′,北纬23°25′~23°28′,隧洞全长9.88km,隧洞轴线平均海拔1830m,洞内设计坡比1/1000,隧揭穿越区地形复杂,植被茂密,最高海拔2030m。广西省红河州水明目勘测设计倪究院担任了该工程的勘探设计职业,通过该工程引水入菲白水库,为马关县城厢供水提供保险。

2.2洞外平面调节度量

引水隧洞坐标连串利用单独平面直角坐标系,投影面为隧洞平平均高度程面,中心子午线接收过测区中心的子午线103°35′。洞外平面调整度量选取GNSS衡量,施测等第按三等实行,仪器选取南方测量绘制S82-T型GNSS双频选取机,静态标称精度为5mm+1ppm,满意《水开胃力发电工程衡量标准》(SL197-二零一三)[4]供给的10mm+5ppm本事要求。洞外调控网布设在满足精度必要时根本考虑网型的可信赖性,作业功用,施工阶段方便对洞外调控点的运用及联测[7]。GNSS调节点选在土质加强,视界开阔,远远地离开高压线,便于加密、交通便利的地方。洞口调控点满足导线衡量进洞引测须求,视野距障碍物的偏离不受旁折光的熏陶。静态观测时,先检查选用机,实行仪器的自测量检验,每站记录测站名,仪器编号,天线高及观测时间等音讯,同步阅览时间长短超越90分钟。在GNSS调控网基线解算前,先实行外业数据品质的检讨,再开展基线解算;基线解算合格后,进行无束缚平差及约束平差计算;最终实行精度深入分析与评定[8]。该工程依照时势条件接收边连式共布设拾二个GNSS调控点,网中国共产党有32条基线到场平差总括,闭合环最大节点数为3个,闭合环总的数量三拾叁个,当中,同步环总量18个,异步环总量拾三个。二维网约束平差后最弱边相对中抽样误差八分之四62607,精度满足《水镇痛力发电工程度量规范》(SL197-二零一一)中型Mini于1/80000的渴求;对于近10km长的隧洞,对贯通绝对误差的震慑值中标称误差为10km×二分之大器晚成62607=±28mm,小于标准要求的±30mm,且调整网中其余边的精度均大于最弱边相对中基值误差,由此洞外GNSS调整网对贯通基值误差影响值中引用误差要低于±30mm。

2.3洞内平面调整度量

洞内平面调整衡量基本导线布设为交叉双导线网,调控网的级差按三等施测,仪器接收佳能TS09型全站仪进行,测角标称精度为1″,测量间距标称精度1.5mm+1.5ppm。观测时,角度最少进行2~3次重复观望,每一遍对准读数差小于4″;角度测回数为6个,风流罗曼蒂克测回读数比较差小于3mm;边长实行往返各2次衡量,往返比较糟糕小于5mm,满意测角中固有误差小于1.8″,导线平均边长相对中绝对误差小于1/150000的本事须要。洞内三等导线网横向贯穿模型误差预计按下列公式总括[3、9]:MY=±(m2Yβ+m2Yl姨)/n中间:mYβ=±mβ/ρ∑PRADO2x姨mYl=±ml/l∑d2y姨式中:mYβ———由于测角引用误差所发生的在贯通面上横向中固有误差,mm;mYl———由于测量间距绝对误差所爆发的在贯通面上横向中零值误差,mm;mβ———导线测角中固有误差,;中华Vx,dy———导线各点至贯通面的垂直间距和阴影长度,m;ml/l———导线边长相对中截断误差;n———独立衡量次数。该工程为直线型隧洞,中相对误差猜想时洞内平均导线边长按500m计,洞径为3m,设贯通面坐落于隧洞中间,选拔接力双导线对横向贯穿的基值误差影响值可按单导线的1/姨2计,把数值代入上式计算得洞内横向贯穿中相对误差为±52mm,小于规范供给的±75mm。从上边总结中可得,对于直线型隧洞,测量间隔对横向贯穿的熏陶可忽视,横向标称误差主要引用误差来源是测角的震慑。如要减小测角引起的贯通中基值误差,可从扩充导线边长、扩展独立阅览次数、选用越来越高精度衡量仪器等地点开展。该工程在动工阶段,设计方对施工方实行了技导,并在接近贯通面时进行了洞内外调节点的复测、联测及统后生可畏平差,隧洞贯通时贯通面中标称误差小于标准容许值的渴求。

2.4海拔调控衡量

是因为该工程处于高原、地形复杂,洞外,洞内高程序调节制衡量选拔三等光电测量间距三角高程衡量代替水准度量[3、4]。洞外衡量路径满足交通便利、尽量选用平面调控点,洞内高程调控点与平面调整点共用。衡量时,采纳对向观测方法开展,以消灭大气折光和地球曲率对高差的影响。平差总计时,要进行气象、边长投影、边长加乘常数等项改革。洞外,洞内高程度量标称误差对竖向贯通固有误差的震慑按下列公式计算[3、5]:Mh=±(m2h外+m2h内姨)个中:mh外=±MΔ姨L外mh内=±MΔ姨L内式中:mh外,mh内———洞外、洞内高程度量中引用误差;MΔ———洞外、洞内每海里高差中数的中基值误差;L外,L内———洞外、洞内两洞口间的路径平距长度,km。该工程洞外高程序调整制度量平距长度为12km,洞内高程调整衡量平距长度为10km,三等每英里高差中数中固有误差为6mm,代入上式得洞外竖向贯通中基值误差mh外=±20.8mm,洞内横向贯穿中引用误差mh内=±19.0mm,竖向贯通中基值误差Mh=±28.2mm。在那之中,洞外竖向贯通中引用误差值稍大于容许值±20mm,但低于容许极限相对误差值±40mm,所以,洞外、洞内高程序调控制衡量可用光电测量间隔三角高程衡量代替相应等第的水准度量进行。

3结束语

水利隧洞贯通衡量是按规划的供给,将洞外调整点引测至洞内,并依照贯通标称误差的估值,在创设地点和非官方平面及高程序调节制网的前提下进行施工放线及指引施工开挖。由于应用GNSS技能,衡量精度有了极大的升高,洞外平面调整点数量大大收缩,使得洞外调节度量抽样误差引起的贯通引用误差也相应回降。在严格调整洞外平面调控衡量精度的前提下,洞内平面调控衡量对于隧洞的流畅贯通起决定性功用。高程序调节制度量采纳光电测量间距三角高程度量替代三、四等水准衡量,在山区及复杂形势条件下能较好的进步工效。结合新标准必要在工程实例中展热水利工程长隧道引用误差值的猜想,对隧洞贯通度量的手艺安顿及施工放样有早晚的借鉴意义。