误差预计方法

1 关于水利水电工程中隧洞洞内控制测量的探讨关于水利水电工程中隧洞洞内控制测量的探讨 一 引言 在水利水电工程中 经常遇到隧洞工程 常见的有导流洞 引 水隧洞 泄洪洞 尾水洞 交通洞等隧洞工程 对隧洞工程的开挖 精度也要求比较高 测角和量边误差及其实际精度是隧洞贯通测 量设计中必不可少的重要参数 它是对过去贯通工程误差预计的验 证 也是对测量方案具体结果的综合评价 是今后进一步选择测量 方案 改进测量方法和提高测量精度的重要依据 贯通测量工作的一般程序 在工程设计阶段就需要根据所选择 的测量方法和方案进行测量误差预计 在进行贯通测量误差预计时 一般采用规程中的参数进行误差预计 在贯通工程完工后 通过及 时联测得出实际偏差值 以便进行技术分析和技术总结 洞内控制测量精度的高低就直接影响到贯通的精度 为保证隧 洞在允许精度内贯通 我们首先要对洞内控制测量进行设计 在未 贯通前对已施测的测量成果要进行相应的精度估算 为保证相应的 控制测量精度 还要采取相应的测量方案 下面就这几方面进行相 应的探索 二 洞内控制测量设计 一 平面控制测量设计 由于受地质条件影响和开拓方式限制 隧洞工程测量实际上多 采用典型的导线测量方式 导线测量方式极易导致测量误差的积累 同时在其它因素影响下 使得最终导线点位置产生误差 与设计 2 位置产生偏离 因此 在贯通工程设计阶段 就需对所拟选测量方 案和方法进行误差预计 估算采用此方案是否满足工程精度需要 并及时修正测量方案或测量方法 以满足工程施工精度需要 洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线 当接到隧洞工程设 计或开挖任务时 首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通 精度要求 对洞内导线进行设计 估算预期的误差 确定导线施测 的等级 以保证洞室开挖轴线的正确 即贯通精度符合设计要求 更为合理 经济地选择测量设备及测量方案 根据隧洞设计开挖图 按一定的比例尺在 CAD 或图纸上绘出隧 洞开挖平面图及贯通面位置 充分考虑开挖施工时洞内的测量环境 如通视条件及出渣等对测量的影响 以及测量精度的提高方法 合理地选出导线点位置 并展于图上 在隧洞贯通工程的测量中 主要重视在贯通重要方向上 即沿 贯通前进方向的重要方向 的误差 而并非沿实际 X 或 Y 轴方向的 坐标误差 因此 可以事先假设沿贯通重要方向坐标系 设 X 为沿 贯通方向 Y 为垂直贯通前进方向 支导线的终点是支导线精度的最弱点 双向开挖的隧洞 预计 贯通的点 是导线精度的最弱点 横向贯通中误差是由导线测角误 差及导线边长误差所引起 而横向贯通中误差主要影响隧洞的贯通 精度 下面首先分析横向贯通中误差 根据误差传播定律 导线测角及测边是相互独立的两个量 则 可将由于测角及测边引起的横向贯通中误差分别进行计算 3 导线测角中误差所引起的横向贯通误差 为 1 式中 m 导线测角中误差 单位 Rx2 观测角度的导线点到贯通面的垂直距离的平方和 单位 2 206265 导线测边误差所引起的横向贯通误差为 l 2 式中 导线边长相对中误 单位 D 2 各导线边在贯通面上的投影长度平方的总和 单 位 2 那么 导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通中误差 为 3 该式是隧洞工程横向贯通中误差常用的估算公式 在绘制好的略图上量取各个导线点到贯通面的距离 R 和各导 线边在贯通面上的投影长度 Dy 再根据本工程项目所投入的仪器设 备精度确定测角中误差 和测量边长的精度 代入 3 式中 计算 当 小于隧洞横向贯通中误差允许值时则可进行 否则应 选择符合精度要求的仪器设备或调整线路及测量方案等重新计算 4 直至满足贯通精度要求 3 式也可根据本单位的仪器设备及技术 水平 假设其中的一个 或值来求另外一个参数 根据选定的 和值来确定导线测量的等级 并严格按确定 的等级技术要求进行施测 来指导隧洞的开挖 二 高程控制测量设计 隧洞洞内高程的控制测量精度直接影响的是竖向贯通中误差 通常是根据水准测量或三角高程测量误差引起的竖向贯通中误差来 确定高程控制测量的等级 4 式中 h 竖向贯通中误差 L 洞内高程测量路线的全长 单位 k m 按测段往返测的高差不符值计算的每公里的高差中数 的中误差 单位 由 4 式得 m 5 式中 L 可根据图上拟定的路线量取或取 3 5 倍洞轴线的长度 确定水准路线方案后 在表 1 中查取大于或等于根据 5 式计 算出 m 的数值 选取相应的高程控制测量等级 表 1 水准测量的精度 5 确定高程测量的等级后 选取方便施测 经济合理 又能保 证高程传递精度的测量方法 如水准测量 三角高程测量 严格按 相应的技术要求进行施测 以上分析的洞内控制测量设计计算方法适应于相向开挖长度为 8 以内的隧洞开挖 也可作为相向开挖长度超过 8 洞内平面 控制测量的专门技术设计 但为保证设计贯通精度要求 洞内导线 还应进行提高精度的特别技术设计 如采用陀螺经纬仪加测方位角 检测测角中的粗差及控制测角误差的累积 选取合理的导线路线 方案 改善测量环境等等测量设备及方法 对于在 8 以内的隧洞 如勘测设计时提供了专用首级控制 网时 则施工时不用单独进行洞内控制测量的设计 采用低于首级 控制网一级的技术要求进行施测即可 三 洞内控制测量精度的估算 一 平面控制测量精度的估算 考虑到洞内导线按设计等级施测后 因洞内通视条件的限制 操作人员 仪器因素及施工等多方面的影响 而造成未能按设计路 线或方案进行施测 都要根据已施测的成果对该导线进行精度估算 对直伸型隧洞 则采用直伸支导线终点的点位误差作为洞内横 6 向贯通中误差 Mzs 6 式中 导线边数 m 测角中误差 单位 距离丈量的单位权中误差 L 导线全长 单位 km 206265 非直伸型隧洞用非直伸支导线终点的点位误差作为横向贯通中 误差 Mfz 7 式中 m 测角中误差 单位 距离丈量的单位权中误差 L 导线全长 单位 km 206265 Dy2 导线重心到各导线点距离的平方和 导线重心为 导线各点坐标 X Y 值的平均值 单位 2 对还未施测的导线点位仍以设计拟定的点位计算出各相应数值 7 只要 Mzs Mfz 值不大于洞内设计横向贯通中误差就可以了 二 高程控制测量精度估算 根据 4 式计算高程传递终点的精度 该式中 m 为 m 8 式中 每测段往返测高差不符值 单位 mm R 测段的长度 单位 km 测段数 该种高程控制测量精度的估算方法适用于水准测量及三角高程 测量 四 提高洞内控制测量精度的几点建议 严格按设计的控制测量等级相关技术要求进行施测 严格按操 作程序进行 施测中尽量采用三联脚架法 要注意各基座与棱镜及 仪器有无隙动 气泡有无偏离 对中偏离是否较大等等 如有上述 情况则要对仪器进行检修校正 找出问题所在 三角高程测量时 如垂直角的观测要同测距在同一次照准时完成 对于三角高程等级 在三等或高于三等时则要采取一些提高精度的措施进行施测 如隔 点设站法 提高对中精度等 隧洞每开挖到一定阶段或一定长度时要及时对导线进行检测 复测及精度估算 要及时增设基本导线点 指导开挖的临时点要控 制在 2 3 个内 且要进行经常性的检测其正确性 确保洞室开挖的 正确 对因其它原因而改变设计路线或方案时要对精度进行重新估 8 算 导线要尽可能布设成似等边直伸型导线 在测量环境允许范围 内尽可能地选长边 在水利水电工程隧洞施