隧道洞身开挖施工放样方法论文
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隧道开挖面轮廓线放样新方法
隧道开挖是一项复杂的工程,其开挖面轮廓线放样是其中的重要环节。
传统的放样方法需要大量的人力和物力,而且精度难以保证。
近年来,随着技术的不断发展,新的隧道开挖面轮廓线放样方法也应运而生。
一种新的隧道开挖面轮廓线放样方法是利用激光扫描仪进行数据采集,然后通过计算机软件进行处理和分析,最终得到精确的开挖面轮廓线。
这种方法不仅可以大大提高放样的精度,而且可以节省大量的人力和
物力,提高工作效率。
具体来说,这种方法的操作步骤如下:
1. 在隧道开挖前,先安装好激光扫描仪,并进行校准和测试,确保其
正常工作。
2. 开始进行隧道开挖,同时启动激光扫描仪,对开挖面进行数据采集。
采集的数据包括开挖面的形状、大小、高度等信息。
3. 将采集到的数据导入计算机软件中进行处理和分析。
计算机软件可
以根据采集到的数据,自动计算出开挖面的轮廓线,并进行优化和调整,以达到最佳的开挖效果。
4. 将计算出的开挖面轮廓线输出到打印机或数控机床上,进行加工和制造。
加工和制造的过程可以完全自动化,大大提高了工作效率和精度。
总的来说,利用激光扫描仪进行隧道开挖面轮廓线放样是一种高效、精确、自动化的方法。
它可以大大提高工作效率,减少人力和物力的浪费,同时还可以保证开挖面的精度和质量。
随着技术的不断发展,相信这种方法将会得到更广泛的应用。
复杂环境下隧洞内施工测量放线的新方法面控制测量的方法,包括平面测量定位及闭合导线、双支导线、单支导线的布设、洞内平面控制测量的基本思路、技术措施等,同时介绍了在复杂环境下洞内施工测量放线的新方法。
实践证明以上方法精度可靠、使用方便、速度较快,对于施工单位具有一定的推广价值。
关键词:施工测量;测量方法;技术措施在水利工程建设中,为了施工导流、引水发电、泄洪、灌溉常常修建隧洞。
隧洞属于地下工程,往往有两个以上的洞口,为加快施工进度,几个洞口同时开挖且互不通视。
为保证隧洞贯通必须严格控制挖掘方向和高程。
如果方向错了就会左右错开;高程错了就会上下错开,都达不到贯通的目的。
由于隧洞施工方法的不同,对测量的要求也不相同,下面浅谈直线隧洞施工测量的程序、内容、放样方法。
一、隧洞施工测量的内容根据贯通精度要求以及地形、地质等因素建立洞外的平面控制网和高程控制网。
在洞内建立与洞外控制系统一致的洞内控制系统,根据洞内布设的导线点和水准点测设隧洞中线、断面和高程,确保隧洞正确贯通,符合设计要求。
二、隧洞洞外控制测量目的:决定隧洞洞口的位置,并确定中线掘进方向和高程放样提供数据。
它包括平面控制测量和高程平面测量。
1平面控制网的布设与要求水利工程中的隧洞多位于地形复杂的山岭地区,故多采用三角测量方法。
三角网的图形应综合考虑测区地形、洞轴线的形状、相向开挖长度及施工方法等因素。
对于直伸型隧洞,一般应沿洞轴线布设成单三角锁。
三角点应尽量靠近洞轴线,以减小测角误差对横向贯通的影响。
布设洞外控制网时应注意布点的位置,点位不宜布设在可能产生形变的地点。
隧洞的每个洞口都应布设三角点。
隧洞两端进出口的控制点,尽量埋设混凝土强制归心测墩。
若采用导线作为平面控制时,导线宜构成环形,由于电磁波测距仪器的广泛使用,用电磁波测距导线作洞外控制是行之有效的方法。
当隧洞为直伸型时,为减小导线测距误差对横向贯通的影响,导线点应尽量靠近洞轴线布设,且点数不宜过多,相邻导线边长的长度应大致相等。
隧道衬砌裂损及其防治【摘要】作为地下工程的重点项目隧道工程,由于其复杂性,难维修与难管理,质量问题一直困扰着广大工程技术人员和科研工作者。
本文先对运营隧道衬砌裂损进行相关分析,主要对隧道衬砌裂损问题阐述了作者的对策。
【关键词】衬砌裂损;隧道;防治随着基础设施建设的逐步加强,中国已经成为世界上隧道工程数量最多、发展最快的国家。
作为交通运输的咽喉,运营隧道结构的安全状况影响着客货运输的效益及安全。
但是,由于水害、冻害、不良地质及衬砌材料侵蚀等原因,运营隧道的衬砌混凝土出现开裂、变形、疏松、剥落、掉块等现象,降低了衬砌结构的承载能力,缩短了使用寿命,甚至导致衬砌结构失稳、遭到破坏。
如何对运营隧道进行健康诊断、病害与灾害的预防和控制就显得极为重要。
本文主要针对运营隧道衬砌裂损病害及其防治措施进行分析。
1 衬砌裂损的类型隧道衬砌裂损的类型主要有衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂3种。
1.1 衬砌变形:衬砌变形有横向变形和纵向变形两种,其中横向变形是主要变形。
横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。
1.2 衬砌移动:衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动、平移和下沉等变化,也有纵向和横向之分。
1.3 衬砌开裂:衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹、裂缝或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称,是衬砌变形的结果。
衬砌开裂包括张裂、压溃和错台3种:①张裂。
张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损。
②压溃。
压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。
③错台。
错台是由剪切力引起的裂缝,裂缝宽度在表面至深处大致相同。
2 衬砌裂损的防治措施2.1 衬砌裂损的防治原则防治衬砌裂损病害首先要消灭已有的衬砌裂损带来的对结构及运营的一切危害,并防止裂损再加大。
其次是采用以稳固围岩为主,稳固围岩与加固衬砌相结合的综合治理措施。
地表之所以发生沉降,是因为发生了地层损失,而地层损失主要是由于土的应力状态和土的含水量发生了变化,机理的探讨是必要的,但是人们更关心地层损失造成的后果一地表沉降,更关心地表沉降的规律性,木文讨论了隧道施工过程中地表沉降的规律,将隧道施工方法分为盾构法和矿一山法两种,结合理论分析和实测结果,分别给出了地表沉降曲线和沉降范围的经验公式,其结论对北京地铁隧道的设计与施工具有重要的参考价值。
隧道洞身开挖首件工程专项施工方案1. 背景洞身开挖对于隧道工程来说是一个极其重要的环节。
隧道洞身的开挖逐渐衍生出一些跟随性工程,例如洞身支护、洞身排水、洞身出口等等。
因此,洞身开挖的过程会影响隧道整个工程的进展。
在洞身开挖过程中,工程施工方案的合理性和高效性是关键。
2. 工程概述隧道洞身开挖首件工程选取的是顺景隧道,在距离出口5km 处南对南方向开挖1号洞口。
洞身长约208m,设计断面面积为50m²。
设计许用压力值为58.8kPa。
工程选用的是隧道掘进机技术,施工中需要涉及到洞身支护和排水,也需要对洞口周边环境进行保护和管理。
3. 施工技术3.1 隧道掘进机隧道掘进机是一种大型机械设备,其优点在于施工速度快、工作效率高、机器人化程度高、环保性好等等。
在本工程中,我们选用的是顶开模式的隧道掘进机。
掘进机的直径为8.4m,最大推力达到了2600kN。
同时,在选择隧道掘进机的时候,还需要考虑到其适应性问题。
掘进机需要根据洞身的结构不同,配备不同类型的刀具和盘根。
在本工程中,我们选用的是适用于泥岩的刀具,可以满足在隧道开挖过程中泥岩的切削需求。
3.2 洞身支护洞身支护是洞身开挖中最重要的工作之一。
由于洞身的地质情况和地面环境的差异可能导致典型的支护方案不适用于本工程。
因此,我们将采取不同的洞身支护方法,具体如下:•洞口段采用钢架材料加四排锚索绑扎进行支护;•洞身中部采用岩体锚喷结合使用,其中锚固长度2.5m,钢筋直径22mm;•采用浅层强度分级设计方案进行洞身支护,支护方式使用钢筋网+喷浆钢筋混凝土,3.3 洞身排水洞身排水是隧道洞身开挖施工中一个关键性的环节,它能够确保隧道区域内的水分快速、高效地排出,以保证隧道开挖过程中的安全性。
排水设施主要包括井筒排水和横向通道排水两种方式,其中井筒排水采用出口塑料分水器+出口密封件+加长U形管的方案,横向通道排水采用加高子女为土方开挖的方案,建筑排水井。
隧道施工工艺探究洞身开挖支护与衬砌工程隧道施工工艺是指在隧道建设过程中所采用的一系列技术和方法。
洞身开挖支护与衬砌工程是隧道施工工艺的重要组成部分。
本文将探究洞身开挖支护与衬砌工程的相关内容。
1. 洞身开挖支护工程洞身开挖是隧道施工的核心环节,对于确保隧道的安全与稳定至关重要。
在洞身开挖过程中,为了防止地下水和土体塌方等问题,需要进行支护工程。
首先,开挖前需要进行岩石勘探和地质勘察,以获取关于隧道工程的岩土层情况,从而选择合适的开挖方法和支护措施。
在开挖过程中,可采用人工开挖或机械开挖。
人工开挖适用于较小规模或复杂地质条件下的隧道,而机械开挖通常用于大规模隧道的施工。
开挖进度还应根据具体情况合理安排,避免过快或过慢导致不稳定。
在洞身开挖阶段,需要根据地质情况选择合适的支护方式。
常见的支护方法包括喷射混凝土衬砌、锚喷支护、钢拱架支护等。
这些支护措施旨在增强围岩的稳定性,减少岩层破坏和滑坡等风险。
2. 洞身衬砌工程洞身衬砌是为了保护洞壁、防止水渗漏、增强隧道结构强度而进行的工程。
洞身衬砌的材料常见有混凝土、预制节段和钢板等。
在进行洞身衬砌工程前,需要进行洞壁清理和处理工作。
地下水和泥浆等物质的清除是确保衬砌结构质量的重要步骤。
对于混凝土衬砌,一般需要进行模板施工和浇筑。
模板的建立需要根据隧道截面的形状和尺寸来确定。
衬砌质量的好坏直接影响到隧道的使用寿命和承载能力,因此施工过程中需严格执行标准操作。
除了混凝土衬砌外,还可使用预制节段和钢板等材料进行衬砌工程。
预制节段通常是在工厂中预制成型,然后进行拼装。
钢板衬砌适用于较小规模的隧道,能够提供较高的灵活性和快速性。
3. 洞身开挖支护与衬砌工程的其他考虑因素在进行洞身开挖支护与衬砌工程时,还需考虑其他因素,以确保工程的安全和质量。
首先,需要考虑隧道的排水问题。
在开挖过程中,地下水可能会渗入洞身,因此需要进行合理的排水设计,以防止水压对支护和衬砌结构造成不利影响。
隧道开挖论文隧道论文:隧道开挖超挖控制研究摘要:采用钻爆法进行隧道开挖受到多方面因素的影响,特别是光面爆破难以控制,容易出现超挖现象。
带来了一系列问题:投资增加、工期延长、安全性差等,要解决这些问题重点还应从光面爆破的技术要求角度去寻求方法。
关键词:隧道开挖超挖控制光面爆破现代隧道施工中,超挖是普遍的技术性问题,据统计,平均超挖量基本在20cm以上,浪费了大量的人力、物力,而且施工进度也较慢。
这些问题的解决还应该从光面爆破进行研究,本文从以下几个方面进行了探讨。
一.严格按照设计规范和施工规范的要求众所周知,现在隧道的设计无一不是采用新奥法的原理进行的。
该原理的重要精髓之一就是在开挖时使围岩能够按照设计要求自然成拱并保护围岩,使围岩能够充分发挥自承能力,设计条件都是根据隧道施工技术规范和隧道设计规范来确定的。
从理论上讲如果隧道的开挖不能满足规范允许的要求,那么隧道的设计就应该予以修改。
现实中是不可能做到的。
即使采用喷射混凝土进行封闭,也仅仅是改善隧道的受力状况,是不能彻底消除质量隐患的。
因此无论公路隧道施工规范还是铁路隧道施工规范,还是水工隧洞施工规范,对任何一级围岩的超挖都有严格限制,公路隧道施工规范5.1.6规定“岩石隧道的爆破应采用光面爆破和预裂爆破技术,施工中应提高钻眼效率和爆破效果,降低工料消耗。
对有条件进行实验的还要求进行爆破漏斗和爆破成缝试验来确定爆破参数,对没有条件做爆破参数实验的则专门提供了光面爆破、预裂爆破的爆破参数。
2002《铁路隧道施工规范》也有类似的规定。
实施光面爆破(或预裂爆破)有光面爆破的方法和规程、原则,有一整套的技术要求和操作方法。
假如不遵守光面爆破的工艺要求和原则,就不可能达到光面爆破的效果和隧规规定的超欠挖标准。
二、转变施工观念,纠正光面爆破技术认识、观念上的误区:隧道施工管理模式,靠一般的、传统的创造施工效益的方法和手段是已经行不通了。
只能从提高隧道施工科技含量上来进行隧道的管理。
地道洞身开挖方法[工程类精选文档]本文内容极具参照价值,如若实用,请打赏支持,感谢!地道的开挖应依据地道长度、断面大小、构造形式、工期要求、机械设施、地质条件等,选择适合的开挖方案,开挖方案应拥有较大适应性,且应与支护、衬砌施工相协调。
如需变换开挖方法时应有过渡举措,并按以下原则进行控制:Ⅰ~Ⅲ级围岩的中小跨度地道、Ⅳ级围岩中跨度地道和Ⅲ级围岩的大跨度地道在采纳了有效的预加固举措后可采纳全断面法施工。
Ⅲ~Ⅳ级围岩的中小跨度地道、Ⅴ级围岩的中小跨度地道在采纳了有效的预加固举措后可采纳台阶法开挖。
Ⅳ~Ⅴ级围岩或一般土质围岩的中小跨度地道宜采纳环形开挖留中心土法施工。
三车道浅埋段的Ⅴ、Ⅵ级围岩应按中近邻法、交错中近邻法或两侧壁导坑法施工。
围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降需要控制的场合应采纳中近邻法(CD法)或交错中近邻法(CRD法)施工。
两车道土质和类土质、含水量大、承载力低的围岩应采纳中近邻法或交错中近邻法施工。
浅埋大跨度地道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差时应采纳两侧壁导坑法施工。
7.V级围岩和浅埋段的Ⅳ级围岩每循环进尺控制在2榀钢拱架长度之内。
浅埋段开挖应依据围岩及环境条件确立开挖方法,宜采纳中近邻法、交错中近邻法、两侧壁导坑法或环形开挖留中心土法。
围岩的完好性较好时,宜采纳台阶法开挖,不该采纳全断面法施工。
浅埋地道开挖时应严格控制地表沉陷,减小循环开挖进尺和防备塌方。
浅埋地道开挖后应赶快进行早期支护施工。
浅埋段围岩自稳能力差时,可采纳地表沙浆锚杆、超前管棚、超前小导管、注浆等加固围岩稳固地层的协助工程举措。
浅埋地道开挖应增添地表沉降、拱顶下沉的量测及反应,量测频次不宜小于深埋段的2倍。
浅埋地道开挖应采纳举措控制围岩变形:爆破开挖时,应短进尺、弱爆破、早支护,减少对围岩的扰动;敷设拱脚锚杆,提升拱脚处围岩的承载力;实时施工仰拱或暂时仰拱;地质条件差或有涌水时,可采纳地表预注浆联合洞内环形固结注浆。
隧道施工技术论文公路隧道论文隧道扩洞施工技术摘要:本文以十漫高速公路大岭左隧道施工为例,介绍既有裸洞扩洞的施工方法及施工工艺,以供类似工程施工借鉴。
关键词:扩洞围岩支护有限注浆1.工程概况1.1工程概述大岭隧道位于十漫高速公路连接线合同段内,穿越四方山与岩洞沟相连的山凹,在武当地块区域地质构造上,十堰北侧。
设计为双洞分离式隧道,单洞隧道净宽12.5m,车行道净高为5m,隧道内轮廓采用坦顶三心圆形式,两隧道间净距36m。
左隧道桩号k2+645~k2+900长为255m。
左线位置原有一条七、八十年代两边农民为解决通行难开凿的长约250m,宽5m毛洞隧道,洞口2m已用块石砌筑支护,洞身未采取任何支护形式。
现设计隧道净宽12.5m,相当于新隧道在原有毛洞基础上扩挖2.5倍。
(见图一)到开工前毛洞继续在使用,施工左线前先打通右线,让村民、车辆从右线通过。
从裸洞现状来看,未发现断裂、褶皱等大型地质构造。
裸露的围岩均已风化,裂隙较多,在右隧道爆破施工中,左隧道局部有掉块现象,但未出现大的坍塌,每逢下雨,隧道内滴水不断。
1.2地形地质及围岩状况洞门里程分别为k2+645,k2+900。
进出洞口山势较陡,均设计有10m明洞,里程分别为k2+645~k2+655,k2+890~k2+900。
隧道进出口15m(k2+655~k2+670)、25m(k2+865~k2+890)为Ⅲ类围岩,埋深浅,最薄位置仅为2m。
地下水不发育,穿越破碎带,围岩稳定性差。
围岩为中风化钠长片岩。
k2+670~k2+865段为Ⅳ类围岩,节理裂隙较发育,为微风化钠长片岩。
由于隧道短,按新奥法单向掘进的施工方案施工。
2.施工特点在既有裸洞基础上进行扩洞施工有有利的地方和不利的地方,施工中可以充分利用和采取措施避免。
有利方面:对隧道的地质情况,围岩情况,渗水情况和有无坍塌情况等可直接目睹。
同时不需要通风,利于排水和增加上下台阶开挖的临空面,提高爆破效果等有利条件。
隧道洞身开挖施工方法为减少隧道开挖跨径,降低围岩开挖变形风险,确保隧道施工安全。
Ⅱ级以下围岩开挖采用分断面开挖,即将整个隧道断面划分成几个小的断面,分别、依次进行开挖。
隧道划分成几个小断面后,最前面的开挖断面我们称其为“突前导坑”,突前导坑的开挖是控制整个隧道向前施工的关键,所有后续工序都必须根据突前导坑的开挖进度来确定,各后续工序是在突前导坑的引导下有序、依次、交错平行地向前推进。
斜切及延伸或洞口明洞段采用明挖法,暗挖段采用锚喷构筑法施工,光面爆破。
Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和CRD法施工。
CRD 法开挖工序及支护横纵断面图工序安排平面图(单位:m )CRD 法支护纵断面图1——⑴施作超前小导管(或管棚)及导坑中壁临时水平锚杆超前支护。
⑵人工开挖①部。
⑶喷8cm 厚砼封闭掌子面。
⑷施作①部导坑周边的初期支护和临101520衬砌作业面防水作业面仰拱作业面90155205仰拱作业面下部掌子面上部掌子面上部掌子面下部掌子面时支护,即初喷4cm厚砼,架立型钢钢架和Ⅰ18临时钢架,并设锁脚钢管,安设Ⅰ18横撑。
⑸钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。
2——⑴人工开挖②部。
⑵导坑周边部分初喷4cm厚砼。
⑶接长型钢钢架和Ⅰ18临时钢架,安设Ⅰ18横撑。
⑷钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。
3——开挖③部并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同1。
4——开挖④部并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同2,拆除中壁临时支护。
5——⑴在滞后于④部一段距离后,利用仰拱栈桥开挖⑤部。
⑵隧底部分初喷4cm厚砼。
⑶施工初期支护,拆除临时支撑。
⑷浇筑Ⅶ部边墙基础与仰拱及隧底填充(仰拱与隧底填充分次施作),。
6——利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅷ部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
②施工注意事项施工坚持“不爆破(或弱爆破)、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
人工开挖或小炮开挖,严格控制装药量。
工序变化处之钢架要设锁脚钢管,以确保钢架基础稳定。
导坑开挖孔径及台阶高度根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
隧道施工技术论文前言通过这一段时间对隧道的学习,我受益匪浅。
课上任老师系统地为我们讲解了隧道工程各项内容,包括隧道的勘测设计、主体及附属结构、围岩分级及围岩压力、隧道的支护结构计算以及隧道的施工方法等等,再加上自己暑期也在隧道施工现场实习过一段时间,所以,自己对隧道工程的理解得到了进一步的加深。
这次,老师布置的隧道论文是描述隧道的四种结构设计模型。
虽然这四种结构设计模型我们在课堂学习的比较少,但是通过查阅相关的资料,我大概知道了隧道的主要设计模型及其相关内容,这四种模型包括作用——反作用模型、收敛——约束模型、连续体模型和工程类比法模型。
虽然对这四种模型没有进行深入的学习,但是结合课堂知识,以及自己的理解,再联系相关的资料,我对此有了一定的认识。
下面就对这四种模型一一进行阐述。
连续体(或不连续体)模型七十年代中期以来,随着电子计算机的广泛应用,特别是有限元,边界元,杂交元的等方法的推广,为连续体模型在隧道中的应用创造了条件。
喷锚支护这类以“主动”加固岩体为机制的支护型式,以及以这种新型支护技术为背景的新奥法的应用,使连续体模型得以发展。
在这种模型中,围岩和支护系统不再作为相互作用的两个方面,而是作为一个联合系统加以考虑,计算的目的在于分析由于开挖引起的地应力重分布和由此产生的变形和围岩稳定性问题,支护手段是作为“连续体模型”的一种边界条件来考虑的。
在荷载反力模型和收敛约束模型中,主要检算对象是衬砌支护系统。
在连续体模型中,计算的对象主要是岩体本身。
这种连续体模型,在强调围岩支护共同作用的同时,目前国内外尚无与之相对应的安全度评价标准,缺乏明确的定量设计依据以及围岩稳定性判据,以致在进行洞室的有限元计算得到支护应力及围岩塑性区范围后,无法判定设计的支护强度是否合理。
近年来,追求高精度、能考虑多种因数的有限元电算,已经成为各设计和研究部门的首选,许多大型重要工程都用了不止一种有限元程序进行电算。
本来采用有限元等方法是一种更精确的定量分析方法,但其计算结果多数都没有用到工程实践上,只能为设计人员和方案决策者提供一个定性的参考,往往求得的只是一种心理上的安全感,面对研究部门提供的科研成果和现行设计规范之间的差异,工程设计人员感到茫然而不知所从。
隧道洞身开挖施工放样方法探讨
摘要:文中以广梧高速公路石牙山隧道洞身开挖施工放样为实
例,介绍了现阶段隧道洞身开挖的三种不同测量放样方法,并分别
通过对这三种不同放样方法所耗费的时间、人工、机械以及放样误
差等方面的对比,总结了利用拓普康gpt—7000全站仪放样的免棱
镜全断面放样法所具有的卓越性能。
关键词:隧道施工 开挖控制 放样方法
1工程概况
石牙山隧道属广梧高速公路河口至双凤段第五合同段,位于云
安县境内,设计左线隧道里程lk53+366.16~lk57+922.07,长
4555.91m,右线隧道里程rk53+344.16~rk57+950.61,长4606.45m。
本工程为特长隧道,设计为分离式双洞四车道,左、右线间距约40m,
设计行车速度为80km/h,采用复合式衬砌,初期支护为锚喷支护、
二次衬砌为模筑混凝土曲墙式衬砌。建筑限界净高5m,洞内行车道
宽度7.5m,两侧设路缘带。
2施工方法
结合目前国内、外公路、铁路、矿山等隧道洞身开挖的经验和
方法,我们根据不同地质情况采用不同的洞身开挖方法:
洞口浅埋地段和ⅴ级围岩地段,采用留核心土环形上、下台阶
开挖法。即全断面分上、中、下三级台阶分段掘进,上台阶掘进一
段距离后再进行第二级台阶的掘进,然后是第三级台阶仰拱部分的
掘进。三级台阶的掘进过程中要始终保持一定的距离,并预留核心
土。下图中标识的②、④部分为核心土区域。中间竖线表示当分台
阶掘进仍不能满足围岩稳定时,第二、三级台阶可再分左、右两部
分分别掘进。
3测量放样
测量放样的主要作用是通过测量仪器在施工掌子面上放出开挖
轮廓线或周边眼轮廓线,开挖轮廓线是以开挖断面中心点为圆心、
以设计净空半径+二次衬砌厚度+初期支护厚度+预留沉落量+施工
误差的和为半径的圆弧线。现阶段常用的开挖轮廓线放样的方法主
要有:开挖面中心点坐标法和开挖面中轴线法。随道测量技术和测
量设备的进步,出现了一种全新的轮廓线放样方法:免棱镜全断面
法。下面是几种测量放样方法的介绍和总结:
3.1开挖面中心点坐标法
这种放样方法的基本原理是先用测量仪器测量出开挖面的大致
桩号,并放出该桩号的开挖面中心点坐标,再以开挖面中心点为圆
心、以开挖面轮廓半径为半径,在开挖面上画出的圆弧线即为开挖
面轮廓线。
如果说上述误差在隧道开挖施工中还能做为允许误差的话,那
么,在以隧道中心点为圆心画出开挖轮廓线时产生的误差就不能简
单做为误差处理了。由于以隧道中心点为圆心画出开挖轮廓线是基
于开挖面是一个完全垂直于隧道中线的垂直平面的,而上面提到开
挖平面偏差可能达1m以上,实际放样轮廓线投影到设计开挖面后
就产生了投影误差,以石牙山隧道二衬半径576cm为例,实际产生
的误差达:576-(5762-1002)0.5=9cm,且隧道半径越大、开挖面
偏差越大,产生的误差也就越大。误差分析如下图:
如上图,在留核心土环形上、下台阶开挖法中的上台阶开挖中,
位于下台阶内的隧道中心点还没有开挖出来,无法对隧道中心点进
行放样,自然也就无法采用这种放样方法进行测量放样。这就需要
下面的放样方法进行铺助放样。
3.2开挖面中轴线法
这种放样方法的基本原理是先用测量仪器测量出开挖面顶部和
底部的大致桩号,并分别放出开挖面顶部桩号的中线顶点坐标和底
部桩号的中线低点坐标;再将两点连线,并从顶点开始以0.5m为
单位将连线分成若干等份(分段长度可根据实际需要确定);经过
各等分点画水平线,并以等分点为起点分别在水平线两端量取长度
为l的线段,这里的l=(r2-(r-0.5n)2)0.5,r为开挖半径,n为
从顶点开始的第n个等分点;在开挖面上逐个连接各线段外端点,
其连线即为开挖面轮廓线。放样原理如下图:
这种放样方法叙述起来好像比较复杂,其实在实际放样过程中
也是比较省时、省力的。因为这种放样方法也只需用仪器放出隧道
中线的上、下两个点,剩下的工作是通过人工在两点间进行连线和
划分线段,然后以各等分点为中点、并通过等分点量取2l长度,
量出的各线段的端点连线即为放样轮廓线。放样过程比前一种方法
多了一道工序,整个放样过程耗时约25min左右的时间,加对点、
放点、观测、记录的所有相关技术人员也只用4~5个人。
前面介绍了上一种放样方法因隧道开挖掌子面是一个非常不规
则的“平面”,在以隧道中心点为圆心画出开挖轮廓线时会产生很
大的误差。同样,在我们以等分点为中点并通过等分点水平量取2l
长度时,也存在类似的误差:l-(l2-1002)0.5,且这里的l越小,
产生的误差比越大。如下图:
以上两放样方法都存在较大误差,较有测量经验的技术人员会
在可能产生较大误差处进行适当的调整。但这种误差属系统误差,
且放样值比设计值永远偏小,不能完全消除,造成欠挖。往往在开
挖完成后,需要对欠挖部分洞身进行补挖,而补挖控制不好反而又
会造成超挖,非常不利于成本控制。下面介绍的第三种放样方法则
很好的解决了这方面的误差。
3.3免棱镜全断面法
需要说明的是免棱镜全断面法是本人在此暂时冠名,实际还没
有此专业技术名词,这种放样方法的基本原理是利用拓普康gpt—
7000全站仪的免棱镜激光测量功能和强大的数据处理软件对每一
个放样点进行反复地计算、放样、测量,并使放样结果无限接近设
计值。
用拓普康gpt—7000全站仪进行免棱镜全断面放样法的具体操
作步骤是:1、将隧道所有曲线要素(包括平曲线和竖曲线)、隧道
开挖断面要素(包括隧道轮廓线的各种半径和相应的圆心位置)等
输入测量仪器;2、测量技术人员在完成建站后根据需要确定开挖
轮廓线的放样点数,并将点数输入仪器;3、测量仪器会自动将设
计开挖轮廓线分成相同数量等距轮廓点,并按顺序编号;4、输入
想要放样的轮廓点编号,将仪器对准开挖面的任一点并测量;5、
测量仪器会通过发射激光和接收反向射测出该点所处横断面的桩
号,并计算出到该断面上想要放样的轮廓点,仪器需要转动的角度
(测量过程为免棱镜状态);6、按计算结果将仪器转动至相应位置
并再测量(由于计算结果是基于断面为完全平面而得出,与实际相
差较大。为取得较快的测量速度,经验是转动计算值的2/3较为合
适);7、重复5、6项操作,直至仪器计算结果满足允许误差要求;
8、输入想要放样的第二个轮廓点,重复操作5、6项直到放样结束。
由于这种放样方法会对每一放样点进行测量并计算相应误差,
所以其放样误差可精确至5mm以下,不再存在因测量误差而产生的
超、欠挖情况。不但可以补偿相对第一种测量方法所多用的时间,
还可以节省在工、料、机等方面提成本。
4测量总结
利用拓普康gpt—7000全站仪放样的免棱镜全断面放样法具有
如下几个方面的优势:
4.1放样时间短,缩短工序循环时间
对如熟练操作者而言,整个放样过程只要约25min左右的时间,
虽比第一种放样法时间稍长,但与第二种放样方法基本相当。但由
于前面两种放样方法存在不可避免的系统误差,且差值偏小,很容
易因测量原因造成洞身欠挖。而一次欠挖将导致增加一次工序循
环,造成至少5h以上的时间损失。从这方面考虑,三种放样方法,
以免棱镜全断面放样法放样时间最短,最能缩短工序循环时间。
4.2放样精度高
由于这种放样方法是对每一放样点进行测量并计算相应误差
的,所以其放样误差可精确至5mm以下,与前面两种近10cm误差
的放样方法,不可同日而语。这种放样误差在隧道开挖中完全可以
忽略不计,即使在隧道二衬施工放样时其精度也能满足规范要求。
4.3节约施工成本
拓普康gpt—7000全站仪或有相当功能的测量仪器按现在的价
格是90000元左右,而不具免棱镜激光测量的全站仪价格在60000
左右,在价格上成本似乎要比前面的放样方法要高。
但放样过程中所需人员可减少1~2人,且放点工人只需将仪器
投射的激光红点处标上标记既可,劳动强度大为减少。
最主要的成本节约是在前面提到过的:不再存在因测量误差而
产生的超、欠挖情况。而一次欠挖将导致增加一次工序循环,造成
至少5h以上的时间损失,和大量的人工、材料和机械等方面的浪
费。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以pdf格式
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