Etapas del estudio de ingeniería de túneles
Estudio de ingeniería de túneles
El estudio de ingeniería de túneles es el trabajo de estudio realizado en diversas etapas de la planificación, estudio y diseño, construcción y gestión de operaciones de proyectos de túneles. Para garantizar que se pueda penetrar correctamente en el túnel con la precisión prescrita y que los edificios y estructuras relevantes estén en la posición correcta, se requiere que: en la etapa de planificación, el mapa topográfico y los datos de estudios geológicos necesarios para el túnel se proporcionan alineamientos para el levantamiento en la etapa de levantamiento y diseño, en el levantamiento y mapeo de la red de control a lo largo del túnel, levantamiento y mapeo de mapas topográficos de franjas, medición de los puntos de entrada al túnel, líneas centrales de pilotes de control y líneas centrales de puntos de inflexión, dibujo del plano de la línea del túnel; , sección longitudinal, sección transversal del mapa geológico de ingeniería del cuerpo del túnel, planos principales de diseño de ingeniería como secciones verticales de aberturas y aberturas auxiliares. Durante la fase de construcción, se realizarán las mediciones correspondientes en función de la precisión y la secuencia de construcción requeridas para la construcción del túnel. En primer lugar, se diseñará la red de control de la construcción fuera del túnel y la red de control de entrada en función de la forma de la línea del túnel y la forma. posiciones de la abertura principal, aberturas auxiliares y puntos de giro. Luego, calcule y mida la relación entre la línea central y el túnel, y diseñe la red de control de la construcción en etapas a medida que el túnel se extiende hacia adelante. La red de control básica en el túnel se ampliará en etapas a medida que el túnel avance, y el trazado de la línea de control de la construcción y el replanteo de la línea central de la construcción se llevarán a cabo continuamente para guiar y garantizar que la penetración entre las diferentes caras de trabajo tiene una precisión predeterminada, mide el error de penetración real y ajusta la línea central de la línea, y realiza mediciones longitudinales y transversales del túnel, replanteos de edificios relacionados y mediciones de terminación durante el proceso de construcción durante la gestión de construcción y operación; etapas, disponer la red de control de la obra y realizar mediciones periódicas. Durante las etapas de construcción y gestión de operación, se realizan periódicamente observaciones de asentamientos y desplazamientos en la superficie, diversas partes del cuerpo del túnel y edificios relacionados.
Levantamiento de control en tierra
(1) Encuesta de control de plano
La tarea principal del levantamiento de control de plano en la ingeniería de túneles es determinar la posición plana de cada punto de control. en la entrada del túnel para De acuerdo con los puntos de control de entrada del túnel, la dirección del diseño se guía bajo tierra para guiar la excavación del túnel, y el túnel se puede penetrar con la precisión especificada. Por tanto, la red de control del avión debería incluir puntos de control de entrada al túnel. Generalmente, existen los siguientes métodos para medir el control del avión.
①Método de centrado directo
Para túneles cortos y rectos se puede utilizar el método de centrado directo. Como se muestra en la Figura 12-31, los puntos A y 0 son los puntos de entrada del túnel recto diseñado. El método de centrado directo consiste en marcar la dirección de la línea central del túnel recto en el suelo, es decir, medir la dirección de la línea recta AD. en el suelo en la luna Dos puntos, C y C, sirven como punto de fuego en la entrada del agujero. 0 es el punto direccional en la dirección de la línea central medida desde 1 del arco del agujero.
Según el ángulo de acimut aproximado, colocar el teodolito a las 4 horas. Determina el punto de la luna. Mueva el teodolito al punto B' y utilice el método de centrado del espejo hacia adelante y hacia atrás para extender la línea recta hasta el punto C'. Mueva el teodolito al punto Cf y extienda la línea de la misma manera hasta el punto 0' cerca del punto 0. Mientras extiende la línea recta, mida la longitud de D'0 usando el método de los estadios con un teodolito o midiendo las longitudes de January, C' y CD con un telémetro. Calcule el desplazamiento del punto C, mida CC perpendicular a la dirección de CfD' en el punto CJ, fije el punto C, coloque el teodolito en el punto C, utilice el método de centrado del espejo invertido ortogonal para extender DC hasta el punto lunar y luego extienda el punto subordinado a A Si el punto A no coincide con el punto A, se realizará la segunda convergencia hasta que los puntos A y C queden correctamente posicionados en la dirección AD. Los dos puntos de mes y C se pueden utilizar como puntos de orientación de la excavación que indican la dirección del punto 0. Las distancias de 4, mes, C y 0 se miden con un telémetro. El error relativo de la medición de distancia no debe ser mayor que 1. :5000.
②Método de medición de cables
Coloque uno o dos cables aproximadamente paralelos en la unión de las dos entradas del túnel. Las esquinas de los cables se observan con un teodolito de nivel U2 y las esquinas de los cables se observan con un teodolito de nivel U2. La distancia se mide con una fotoeléctrica. Cuando se mide con un telémetro, el error relativo no es superior a 1:10000. Invirtiendo las coordenadas de los dos puntos en el orificio, se puede obtener la distancia y la dirección del acimut de la línea que conecta los dos puntos, y en base a esto se puede calcular la dirección de excavación.
③Método de red triangular
Para áreas montañosas con túneles largos y terreno complejo, la red de control del plano de tierra generalmente está dispuesta en forma de red triangular, como se muestra en la Figura 12-32. . Determina todos los ángulos y las longitudes de varios lados de una red triangular, o todas las longitudes de los lados, convirtiéndola en una red de esquinas. La precisión puntual de la red triangular es mayor que la de la línea guía, lo que resulta beneficioso para controlar el error lateral de la penetración del túnel.
④Método GPS
Cuando se utiliza la tecnología GPS para el control del nivel del suelo, solo necesita establecer puntos de control y puntos de posicionamiento en la entrada del hoyo y mirarse entre sí para lograr el propósito. del posicionamiento de la construcción. No es necesario que los puntos entre diferentes entradas a cuevas sean visibles, ni tampoco pruebas conjuntas entre puntos de control nacionales o puntos de control de la ciudad. Por lo tanto, el diseño de los puntos de control terrestre es flexible y conveniente, y la precisión del posicionamiento es mejor que la de los métodos de control convencionales.
(2) Medición de control de elevación
La tarea de la medición de control de elevación es medir el área cerca de la entrada del túnel (incluida la entrada y salida del túnel, la entrada del pozo, la entrada del pozo inclinado y entrada del anillo plano) con la precisión especificada) La elevación de cada punto de nivel se utiliza como base para la medición de la elevación del túnel. El control de elevación generalmente adopta métodos de nivelación de tercer y cuarto nivel.
Para la medición de nivelación, se debe seleccionar la conexión más plana y más corta de la cueva para cumplir con los requisitos de menos estaciones, observación rápida y alta precisión. En cada hoyo debe haber al menos dos niveles enterrados, siendo recomendable colocar un nivel para realizar pruebas de unión. Cuando la distancia entre agujeros en ambos extremos sea superior a 1km, se deberá añadir un punto de nivelación temporal en el medio.
Medición de la construcción del túnel
(1) Dirección de excavación del túnel, kilometraje y medición de elevación
Una vez completados el plano exterior del túnel y la medición del control de elevación, el punto del agujero Se pueden obtener coordenadas y elevaciones (al menos dos agujeros), y las coordenadas de diseño y elevaciones de los puntos de la línea central del agujero se diseñan en función de los parámetros de diseño. Los datos medidos reales se obtienen mediante el cálculo inverso de coordenadas, es decir, la distancia, el ángulo y la diferencia de elevación entre el punto de la línea central del agujero y el punto de control del agujero. Mida y establezca el punto de la línea central dentro del agujero.
① Cálculo de los datos de medición en la dirección del túnel
Como se muestra en la Figura 12-33, es una red de control del plano del túnel lineal, A, mes, C,..., G es el punto de control del plano de tierra. Entre ellos, A y G son los puntos de entrada, y encima de ly 5z están las apuestas de kilometraje de la primera y segunda línea central del orificio de entrada diseñado. Para obtener los datos de medición de la excavación de la línea central en la dirección del punto A y el kilometraje de la línea central del pilote 31 después de la excavación, se utiliza la fórmula inversa de coordenadas para la medición:
Para los datos de medición de la excavación del túnel en el punto G, se pueden hacer cálculos similares. Para un túnel con una curva en el medio, como se muestra en la Figura 12-34, las coordenadas del punto de giro C de la línea central del túnel y el radio de la curva solo están dados por el documento de diseño. Por lo tanto, la dirección y el kilometraje de la línea central en ambos extremos del túnel se pueden determinar mediante cálculos y mediciones. Cuando la excavación alcance el kilometraje de la sección curva, los pilotes se hincarán en la curva de acuerdo con el método de medir el kilometraje en la curva plana del proyecto de levantamiento de línea.
② Verificación de la dirección de excavación del túnel
El error lateral de penetración del túnel está determinado principalmente por la precisión de la medición de la dirección de la línea central del túnel, y la dirección inicial del túnel es particularmente importante. Por lo tanto, en la entrada del túnel, se deben enterrar varios puntos fijos y la dirección de la línea central debe marcarse en el suelo como punto de inicio de la excavación y base para pruebas conjuntas con los puntos de control de la entrada del túnel en el futuro. escenario. Como se muestra en la Figura 12-35, marque la dirección de excavación con los números 1, 2, 3 y 4, y luego entierre los pilotes No. 5, 6, 7 y 8 en la entrada del hoyo perpendicular a la línea central. Todos los puntos fijos deben enterrarse en lugares que no sean fácilmente afectados por la construcción y se debe determinar la distancia horizontal desde el punto de entrada hasta los puntos 2, 3, 6 y 7. De esta manera, la posición del punto de control del orificio y la dirección y kilometraje de la línea central del punto de acceso se pueden verificar o restaurar en cualquier momento durante el proceso de construcción.
③Medición y diseño de la línea central y línea de cintura en el túnel
Medición y diseño de la línea central: De acuerdo con el pilote de control de la línea central y el pilote de dirección de la línea central del entrada del túnel, la línea central se mide y se establece en la superficie de excavación de la entrada del túnel, y los hitos se miden gradualmente en la línea central de la cueva. En circunstancias normales, se entierra una pila de kilometraje en la línea central cada 20 m en el túnel. El pilote de la línea central se puede enterrar en la parte inferior o superior del túnel, como se muestra en la Figura 12-36. Medición de la cintura: Durante la construcción del túnel, para controlar la elevación de la construcción y la alineación de la sección del túnel, se miden líneas de elevación 1 m por encima del nivel de diseño del fondo del túnel a intervalos regulares (5-10 m) en la pared de roca del túnel. que se llama cintura. La elevación de la línea de cintura se mide desde el punto del nivel de construcción del túnel de introducción. Dado que la sección longitudinal del túnel tiene una cierta pendiente de diseño, la elevación de la cintura cambia con el cambio del kilometraje de la línea central de acuerdo con la pendiente de diseño, y es paralela a la línea de elevación del piso de diseño del túnel.
④ Indicación de dirección del túnel
Durante el proceso de excavación y excavación del túnel, la superficie de trabajo en el túnel es estrecha y la luz es tenue. Por lo tanto, en el trabajo de orientación de la excavación de túneles, a menudo se utiliza un teodolito colimador láser o un puntero láser para indicar la dirección de la línea central y la línea de cintura. Tiene las ventajas de ser intuitivo, tener poco impacto en otros procesos y ser fácil de realizar el control automático.
Por ejemplo, al utilizar equipos de excavación mecanizados, se fija un puntero láser en una posición determinada y se instala un objetivo receptor fotoeléctrico en la máquina excavadora. Cuando la máquina excavadora avanza, si la dirección del rayo láser se desvía del puntero, la dirección del rayo láser se desvía del puntero. El objetivo receptor fotoeléctrico señalará automáticamente la desviación. Los valores de dirección y compensación proporcionan información de control automático para la tuneladora.
(2) Cables de construcción en el pozo y medición de nivel
①Medición de cables en el pozo
Al medir la línea central del túnel, un pilote de la línea central Generalmente se entierra cada 20 m. Debido al error de configuración, es imposible que todos los pilotes de la línea central estén exactamente en la posición diseñada. Por lo tanto, se debe establecer un punto conductor cada vez que se excava el túnel hasta una cierta longitud (aproximadamente cada 100 m para túneles rectos, y lo más largo posible para túneles curvos, según las condiciones de visibilidad, también se pueden utilizar como conductor pilotes enterrados en la línea central). puntos para formar conductores de construcción en el túnel. Observe la esquina del cable con un nivel DJ2 y mida al menos dos veces. La distancia se mide utilizando una regla de acero calificada o un distanciómetro fotoeléctrico. Los cables de construcción en el túnel sólo pueden disponerse en forma de cables derivados y extenderse gradualmente a medida que se excava el túnel. Cuando los conductores derivados carecen de condiciones de calibración, se debe prestar especial atención al observar las esquinas izquierda y derecha en las esquinas, y las longitudes de los lados deben medirse hacia adelante y hacia atrás. Verifique y ajuste la posición de la línea central según las coordenadas del punto transversal. A medida que avanza el túnel, se deben realizar un seguimiento oportuno de las mediciones de los conductores para garantizar la precisión de la penetración.
②Medición de nivelación de túneles
La medición de nivelación de túneles se utiliza para controlar la elevación de la construcción del túnel. Cuando el túnel avanza, se debe establecer un punto de apertura cada 200-500 M y se debe liberar la cintura de acuerdo con la medida. En circunstancias normales, se utilizan puntas de alambre como puntos de nivelación. Los puntos de nivelación también pueden enterrarse en el techo o la pared de la cueva, pero deben ser estables y fáciles de observar. La línea de nivel en la cueva también es una línea de nivel secundaria. Además de la observación de ida y vuelta, también debe volver a medirse con frecuencia.
(3) Medición de la construcción del escudo
El método del escudo es una tecnología de construcción integral utilizada en la construcción de túneles que combina la excavación direccional, el transporte, el revestimiento y la instalación del túnel. método que combina varios tipos de trabajo en uno solo. Su profundidad de trabajo puede ser muy profunda y no se ve afectada por la construcción del terreno ni el tráfico. Tiene un alto grado de mecanización y automatización. Es un método avanzado de construcción de túneles de suelo y se usa ampliamente en la construcción de túneles de metro urbano y cruce de ríos. y otros proyectos.
La forma estándar del escudo es cilíndrica, pero también existen formas especiales como rectangulares y semicirculares similares a la sección del túnel. La Figura 12-37 es un diagrama esquemático de la sección longitudinal del escudo cilíndrico y los segmentos del revestimiento del túnel. El anillo de muesca es la parte frontal del túnel del escudo. Se utilizan gatos de propulsión dispuestos uniformemente alrededor del anillo del escudo para levantar los segmentos de revestimiento ensamblados (hormigón armado prefabricado) para empujar el escudo hacia adelante.
La medición de la construcción del túnel de protección tiene como objetivo principal controlar la posición y dirección de avance del túnel de protección. Utilice los puntos de la línea de guía en el orificio para determinar la posición del escudo (posición espacial actual y dirección del eje). Utilice un teodolito láser o un buscador de dirección láser para indicar la dirección de avance, y utilice un grupo de gatos para aplicar diferentes empujes para corregir la desviación, es decir, ajustar la posición y dirección de avance del escudo.
Medición del contacto del eje
En la construcción de túneles, además de aumentar la superficie de trabajo mediante la excavación de túneles y pozos inclinados, el método de excavación de pozos también se puede utilizar para dividir todo el túnel en Se excavarán varios tramos por tramos para aumentar la superficie de trabajo. Por ejemplo, en la construcción de ferrocarriles subterráneos urbanos, cada estación subterránea es un pozo grande y se utiliza una excavación de escudo entre las estaciones, que no se ve afectada por los edificios densos y el tráfico intenso en el suelo urbano.
Para garantizar que la superficie de excavación subterránea pueda penetrarse con precisión en todas las direcciones, es necesario transmitir las coordenadas de los puntos, la orientación y la elevación en la red de control del terreno al subsuelo a través del pozo. Se llama medición de la red de contacto del eje. Antes de la construcción del pozo, la posición diseñada del mismo se mide y se fija en el suelo en función de los puntos de control del terreno. Después de excavar el pozo hasta el suelo, utilice una bola de mazo suspendida o una plomada para medir la plomada en su posición plana, y los puntos de control del suelo se pueden proyectar verticalmente sobre la superficie de la construcción subterránea. Su principio y método de funcionamiento son exactamente los mismos que los de la proyección vertical de los puntos de control planos de edificios de gran altura. La transferencia de elevación de los puntos de control de elevación puede utilizar el método de medición vertical con cinta métrica de acero o el método de medición de distancia cenital de estación total. Ver contenido relacionado en el Capítulo ll.
Después de construir el pozo hasta el fondo diseñado, las coordenadas, elevación y orientación de los puntos de control del terreno deben transmitirse con precisión final para que la dirección y el kilometraje de la excavación del túnel se puedan determinar en el fondo. del eje. Dado que el diámetro (eje circular) o el ancho (eje rectangular) del eje es limitado, la distancia entre las dos plomadas utilizadas para transmitir la orientación es corta (generalmente solo 3-5 metros) y el error puntual de la proyección vertical será grave. Afectará la precisión de la orientación del eje.
Como se muestra en la Figura 12-38, Vl y V2 son dos puntos de proyección del eje circular, proyectados verticalmente hacia la parte inferior del eje. Debido a errores en el punto de proyección, el desplazamiento hacia el fondo del pozo se basa en V1. Supongamos VlV\=Vz8, el error de azimut resultante es:
Convexo=2 YanI/11/;/I/lI/z (12-13)
Donde ρ es 206265.
Supongamos que V11/z=5m, VlVL=1mm, el error de azimut resultante es =l'23. Generalmente se requiere que el error del punto de proyección sea inferior a 0,5 mm. Cuanto mayor sea la distancia entre dos puntos de proyección vertical, menor será el error azimutal del borde proyectado. El acimut de este lado se utilizará como azimut inicial del conductor en el pozo subterráneo. Por lo tanto, en trabajos de medición vertical y de contacto, la transferencia del ángulo de azimut es una tarea clave, utilizando principalmente métodos como la orientación del primer pozo, la orientación del segundo pozo y la orientación giroteodolito.
Medición de finalización del túnel
Una vez completado el proyecto del túnel, para verificar si el proyecto cumple con los requisitos de diseño y proporcionar información básica para la instalación del equipo y la gestión de operación, es necesario realizar mediciones conforme a obra y dibujar dibujos conforme a obra. Dado que el proyecto del túnel es un proyecto subterráneo, la medición de terminación del túnel es especial.
Durante la aceptación se deberá inspeccionar la línea central del túnel. Establecer un punto de detección cada 50 metros en el tramo recto del túnel y cada 20 metros en el tramo curvo. Establecer al menos dos puntos permanentes de puntuación de aguas subterráneas, uno por cada kilómetro de túneles largos.
Una vez finalizado el túnel se deberán realizar mediciones longitudinales y transversales. La elevación del piso y la bóveda se debe medir a lo largo de la línea central de la sección longitudinal, con un punto de medición cada 10 a 20 m. Se debe dibujar un diagrama de la sección longitudinal y la línea de pendiente de diseño se debe establecer en el diagrama para comparar. Se mide una sección transversal cada 10 m para túneles rectos y cada 5 m para túneles curvos. Las mediciones de la sección transversal se pueden realizar utilizando el método de coordenadas rectangulares o el método de coordenadas polares. Como se muestra en la Figura 12-39a, la sección transversal completa del túnel se mide utilizando el método de coordenadas cartesianas. Al medir, tome el eje longitudinal de la sección transversal como la línea vertical y la línea del arco como el eje horizontal. Mida la distancia longitudinal ti desde la línea del arco hasta la parte superior de la bóveda y la distancia lateral desde la línea vertical hasta cada punto. )'', y también mida la parte inferior de la línea del arco, la altura z' del centro de la losa, etc., y el dibujo de la sección transversal terminada se dibuja en consecuencia. Como se muestra en la Figura 12-39b, la sección transversal construida se mide utilizando el método de coordenadas polares. Utilice un disco con una escala de 0...360' y coloque la línea de dirección de la línea de escala de 0...180' en el disco en la posición vertical de la sección transversal. La elevación del centro del disco es. medido desde la elevación del centro de la placa base salió. Utilice un palo largo para levantar el extremo cero de la cinta métrica y apúntelo a un punto determinado de la sección transversal, mida la longitud hasta el centro del disco y lea el ángulo en el disco para determinar el punto. Después de determinar varios puntos característicos en una sección transversal, se puede dibujar la sección transversal en consecuencia.