[发明专利]特长隧道横向贯通误差的估测方法

说明书

技术领域

    本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种特长隧道横向贯通误差的估测方法。

背景技术

隧道施工的特点要么是从两个洞口相向开挖，要么是从几个洞口（包括横洞、斜井、竖井、平行导坑）开始，深入到线路中线位置后，再沿线路中线相向开挖。也就是目前普遍采用的“长隧短打”的施工方法。无论哪种施工方法，其隧道贯通误差均是评估隧道施工建设质量的一个重要指标。尽管在隧道施工前已建立了高精度的洞外、洞内独立施工控制网，由于洞外施工控制测量、洞内施工测量误差不可避免的存在，导致相向开挖的隧道均存在一定的贯通误差，包括横向贯通误差、高程贯通误差、纵向贯通误差以及方位角贯通误差。就目前的测量技术水平和工程要求而言，高程贯通误差、纵向贯通误差以及方位角贯通误差相对容易解决，横向贯通误差是要着重考虑的方面。

现有《高速铁路工程测量规范》中对特长隧道（20公里及以上）贯通误差未做明确规定，路内各设计院、施工单位、各大专院校方面目前没有针对20公里及以上特长隧道横向贯通误差这一问题进行过全面、系统的研究，其贯通误差的估测及限差在各类规范中也没有给出一个明确的值。随着高标准大规模铁路建设的不断推进，20公里及以上特长隧道已越来越多，开展特长隧道贯通误差研究，解决特长隧道横向贯通误差估测以及误差控制问题，对于高速铁路以及其它项目特长隧道的施工具有广泛的借鉴意义和参考价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种特长隧道横向贯通误差的估测方法，可在无实测数据的情况下，通过模拟设计、平差计算、统计分析的手段来估测隧道洞外、洞内的横向贯通误差大小。

本发明所采用的技术手段是：

特长隧道横向贯通误差的估测方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：隧道洞外控制测量引起的横向贯通误差估测：

（1）建立隧道洞外平面控制网坐标轴，横轴为隧道轴线，贯通面与纵轴平行；

（2）根据进口点J和定向点A，经洞内导线推算得贯通点P_j的坐标，根据出口点C和定向点B，经洞内导线推算得贯通点P_c的坐标，不考虑隧道进出口进洞联系角β_j、β_c的误差和联系边S_jp、S_cp的误差，隧道洞外平面控制测量误差所引起的横向贯通误差即贯通点P_c、P_j的横坐标差△y_p的中误差，对△y_p进行全微分，可得：

    （1-1）

式中，方向系数如a_ja、b_ja按下式计算：

          （1-2）                                          

由控制网的近似坐标求得（1-1）全微分式的系数，根据广义误差传播律计算出隧道洞外平面控制测量误差所引起的横向贯通误差；

步骤二：隧道洞内控制测量引起的横向贯通误差估测：

（1）建立隧道洞内导线网：设横轴为隧道轴线，贯通面与纵轴平行，且位于中间，按等边长模拟设计从进、出口到贯通面的洞内六边形的双导线网；

（2）对模拟设计的进、出口洞内双导线网分别进行平差，计算出位于贯通面上同一点的X、Y坐标，X坐标差即为洞内导线网测量误差的纵向贯通误差影响值，Y坐标差即为洞内导线测量误差所引起的隧道横向贯通误差。

步骤一（1）中，隧道洞外平面控制网通过GPS卫星定位技术建立，采用高精度双频GPS接收机进行观测。

步骤二（2）中，隧道洞内导线网的模拟设计的参数确定：

隧道长度可为任意长度，平均边长一般为400～500m，方向中误差、测角中误差、边长固定误差、比例误差可根据测量精度进行设置或调整。

步骤二（2）中，对进、出口洞内的双导线网分别进行平差，计算出的位于贯通面上同一点的X、Y坐标，模拟计算数组，对X坐标差值和Y坐标差值作统计计算，其均值分别为洞内导线网测量误差所引起的纵向贯通误差和横向贯通误差。

本发明具有以下优点：