长大隧道工程施工过程中,从工程开工一直到工程结束,均离不开工程测量工作,隧道工程能否按规范规定的允许误差范围准确贯通是每个工程项目管理者和技术负责人重点关注的问题。长大隧道洞内高精度控制网测量很多时候需要停工通风来创造良好观测条件,保证洞内测量设计所需要的最短边长间通视,这又严重影响了工程项目管理者应重点关注的施工工期、施工成本增加问题。这对矛盾是始终存在的。
作为施工辅助的测量工作,我们只能从自身想办法,在保证测量精度的前提下,如何提高测量效率、加快测量进度、降低测量成本,尽量减少停工配合洞内控制测量的时间,这是本文研究的根本目的。
支导线测量的优点是:布设简单、灵活,测量工作量小;其缺点是:由于支导线缺乏检核条件,在观测或计算过程中发生错误或粗差时,无法通过检核来发现,而且在计算坐标时所有观测值无法进行平差改正,因此仅在地下隧道长度很短、测量精度要求较低时采用。双导线测量的优点是:可大量增加网的多余观测量、增加导线的闭合检核条件、提高网的整体强度和精度,目前此种方法在长度较长、精度要求较高的长大隧道平面控制测量中被广泛采用;其缺点是:对隧道内复杂多变的测量环境适应性差,选布点困难,相对于支导线,埋桩数量、测量工作量、测量成本均成倍增加。
过去长大隧道洞内控制测量的发展均围绕在仪器硬件设备和内业数据处理软件上,仪器和软件的发展现在已经处于瓶颈,一段时间内再向上发展已经变得非常困难。地下隧道由于其所处位置特殊,洞内场地狭窄,无法接收卫星信号,只能采用导线测量,几十年来一直没有新的测量方法替代。因此,在长大隧道洞内平面控制测量中,为了提高网的整体精度和可靠性,一般使用传统的双导线进行测量。
一、隧道洞内控制测量方法改进方向分析
长大隧道洞内控制测量成本主要体现在3方面:?
1.选点埋桩布设控制网
在狭窄的地下隧道里布设双导线,既要保证良好的通视条件、躲避障碍物,又要保证导线边长度、成对布设导线点和构网形成闭合环,选点埋桩非常困难,而且埋桩数量多,布设控制网成本高。
2.外业测量数据收集
外业测量时,当准备工作做好后,每测站测量的时间是相对固定的,对于不同操作人员测量时间也没有多大差别,大部分时间用在了找点、清理视线上障碍物、连接照明设备、架设测量设备等准备工作上。外业测量与隧道施工相互交错影响,测量效率极其低下,地下隧道洞内控制测量使测量和施工成本、进度都受到严重影响。
?3.内业成果数据处理
由于计算机和测量内业软件的快速发展,各种成熟的软件繁多,如武汉大学、清华大学、各设计院、南方测绘等开发了多种平差软件,本质上无大的差异,使不同的测量人员在处理内业成果数据时效率相差无几。
综合以上分析,要想使长大隧道洞内控制测量成本得到控制,测量效率得到提高,减小测量造成的对施工工期、施工成本的影响,只能在选点、埋桩、布设控制网和外业测量数据收集两个环节上寻找突破。为此,本文研究一种长大隧道洞内控制测量方案,提出了一种创新的虚拟双导线测量技术方案,克服了现有地下隧道洞内控制测量技术上的缺点,能快速准确地完成长大隧道洞内控制测量工作。
二、虚拟双导线测量关键技术及创新
1.关键技术
虚拟双导线测量技术是在传统隧道洞内控制测量的基础上,由一条真实存在的支导线与一条内业虚构的虚拟支导线结合组成的虚拟双导线测量技术方案。
在进行长大隧道工程控制测量过程中,首先按最有利的测量条件选埋一条传统支导线,对传统支导线预先在内业虚构一条支导线与之组合,按双导线组网规则构建一条虚拟双导线,然后严格按构建的虚拟双导线采用特定的方法进行外业测量及内业数据处理,从而获得等同甚至超越传统双导线精度的控制点成果,使长大隧道导线控制测量同时兼具传统支导线布设灵活简便、测量快捷与双导线精度高、可靠性高的特点,有效解决地下隧道导线控制测量点位布设、测量效率、测量成本、隧道施工工期、施工成本间相互矛盾的问题,可用于各种工程控制测量,特别是在地下隧道越长、测量环境越困难的控制测量中更具显著优势。
2.技术创新
(1)将支导线和双导线优点有机结合
本文测量方案是采用一条支导线与一条虚拟支导线相结合组成虚拟双导线测量技术方案。现场控制网实际为一条传统的支导线,选点埋桩不受通视、组网、边长等诸多因素限制,能最大限度保证选取最优的测量观测条件点位;虚拟的支导线和真实存在的支导线结合可以满足成环构网需要,达到传统双导线的多余观测、检核条件、高精度、高可靠性效果,同时提高测量作业效率。
(2)测量方法实质改变?提高测量成果精度
在传统支导线测量中,因为无多余观测组成平差条件,导线成果直接按外业测量得到的边角数据推算得到各支导线点坐标成果,对含有误差的角度、边长观测值不作有益的改正,所得结果精度上受到限制。传统双导线有大量多余观测组成闭合条件,按照测量平差理论可以进行严密平差