隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法。

背景技术：

隧道施工多采用钻爆法或盾构法施工，在加快掘进速度的同时，两种方法都有自身的局限性，为钻爆法超欠挖控制提出了难题。

常规隧道测量方法是在掌子面周围放出控制线或判断进洞方向进行钻爆作业，但是在多曲线、小半径隧道施工中要严格控制超欠挖，确保结构安全、避免人料机浪费、提高质量意识。而若将现有技术直接应用于多曲线、小半径隧道施工，则存在不易控制施工量而造成超欠挖不合格的问题。

因此，有必要提出一种新方法来解决此难题。

技术实现要素：

为了解决多曲线、小半径隧道施工的超欠挖施工难的技术问题，本发明提供了一种隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法。

本发明提供的隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法，包括步骤：

定位掌子面两侧的边线；

定位位于隧道爆破完成区域内的两个控制点，令所述控制点与所述边线之间的垂线平行于隧道掘进方向；

将两个激光水平仪分别放置于两个所述控制点；

放样掌子面两侧的边线；

使用两个所述激光水平仪沿所述边线发射激光束，于所述隧道爆破完成区域形成用于标示隧道掘进方向的第一光束集，于所述掌子面上形成用于标示隧道边线的第二光束集；

在所述第一光束集和所述第二光束集的指示下进行超欠挖施工。

本发明提供了一种多曲线、小半径隧道控制超欠挖的方法，本发明通过投射激光形成控制网投射至掌子面上，激光可指导边线位置、隧道掘进方向。具体地，沿已放线的边线投射激光束，于隧道爆破完成区域形成第一光束集，且第一光束集与边线相交于边线顶端，于掌子面上形成用于标示隧道边线第二光束集，第二光束集沿边线分布。隧道两侧的两第一光束集、两第二光束集形成了控制网，通过激光投射的该控制网可使供施工操作人员能够及时实时地观察到控制网，在控制网的限定下进行超欠挖施工，从而保证了施工质量。本发明准确的测放出掌子面开挖的控制线，起到时刻提醒、警钟长鸣的作用，保证多曲线、小半径条件下控制超欠挖的精度，解决了在隧道开挖施工过程中超欠挖难以控制的难题。

本发明隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法的进一步改进在于，所述定位两个控制点的步骤包括：在保证两个控制点分别位于所述隧道爆破完成区域内的与所述掌子面相平行的一平行面上的前提下，根据隧道的起始参数并利用线元法计算所述控制点的坐标；根据所述控制点的坐标，利用全站仪和后方交会法确定所述控制点的位置。

本发明隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法的更进一步改进在于，在保证两个控制点分别位于所述隧道爆破完成区域内的与所述掌子面相平行的一平行面上的前提下，根据隧道的起始参数并利用线元法计算所述控制点的坐标的步骤中：所述控制点位于所述平行面上的与所述边线相平行的直线上。

本发明隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法的进一步改进在于，所述定位掌子面两侧的边线的步骤包括：根据设计图纸提供的半径计算隧道作业面处圆曲线弧长；根据所述隧道作业面处圆曲线弧长计算隧道宽度；根据所述设计图纸提供的掌子面中心位置和所述隧道宽度定位掌子面两侧的边线。

附图说明

图1为本发明实施例的隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法的流程图。

图2为本发明实施例中隧道掘进方向的示意图。

图3为本发明实施例的控制网的位置示意图。

具体实施方式

为了解决多曲线、小半径隧道施工的超欠挖施工难的技术问题，本发明提供了一种隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法。

下面结合附图和具体实施例对本发明隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法的较佳实施例作进一步说明。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

结合图1至图3所示，本发明提供的隧道工程多曲线、小半径条件下控制超欠挖的测量方法，包括步骤：

步骤101：定位掌子面两侧的边线(图3中边线被第二光束集62所覆盖)；

步骤102：定位位于隧道爆破完成区域内的两个控制点30，令控制点30与边线之间的垂线平行于隧道掘进方向10；

步骤103：将两个激光水平仪(图中未显示)分别放置于两个控制点30；

步骤104：放样掌子面50两侧的边线；

步骤105：使用两个激光水平仪沿边线发射激光束，于隧道爆破完成区域形成用于标示隧道掘进方向10的第一光束集61，于掌子面50上形成用于标示隧道边线的第二光束集62；

步骤106：在第一光束集61和第二光束集62的指示下进行超欠挖施工。

传统方法仅通过放样来控制、限定超欠挖施工，而随着施工的进行，放样线会逐渐消失而无法被观察到，失去了放样线的指导后的超欠挖施工存在精度差等问题。尤其在多曲线、小半径隧道施工中，对超欠挖施工的精度要求极高，因此传统方法难以应用于多曲线、小半径隧道施工。

本发明提供了一种多曲线、小半径隧道控制超欠挖的方法，本发明通过投射激光形成控制网投射至掌子面50上，激光可指导边线位置、隧道掘进方向10。具体地，沿已放线的边线投射激光束，于隧道爆破完成区域形成第一光束集61，且第一光束集61与边线相交于边线顶端，于掌子面50上形成用于标示隧道边线第二光束集62，第二光束集62沿边线分布。隧道两侧的两第一光束集61、两第二光束集62形成了控制网，通过激光投射的该控制网可使供施工操作人员能够及时实时地观察到控制网，在控制网的限定下进行超欠挖施工，从而保证了施工质量。本发明准确的测放出掌子面50开挖的控制线，起到时刻提醒、警钟长鸣的作用，保证多曲线、小半径条件下控制超欠挖的精度，解决了在隧道开挖施工过程中超欠挖难以控制的难题。

步骤104中，于掌子面50放样掌子面50的边线。放样边线所采用的方法为本领域的常规技术手段。

步骤105中，沿边线发射激光束，有利于提高激光投射的准确性。便于施工人员同时参考第一光束集61和第二光束集62，提高施工精度，尤其是更有利于提高边线部位施工精度，提高准确性和便捷性。在一控制点30安置激光水平仪并精平、照准掌子面50边线连成一条控制线，再另一边放置激光水平仪形成另一条控制线。

进一步地，步骤102包括：在保证两个控制点30分别位于隧道爆破完成区域内的与掌子面50相平行的一平行面上的前提下，根据隧道的起始参数并利用线元法计算控制点30的坐标；根据控制点30的坐标，利用全站仪和后方交会法确定控制点30的位置。具体地，可使用线元法，根据隧道的起始参数计算控制点30的坐标。线元法和后方交会法均为本领域技术人员常用方法。

更进一步地，在保证两个控制点30分别位于隧道爆破完成区域内的与掌子面50相平行的一平行面上的前提下，根据隧道的起始参数并利用线元法计算控制点30的坐标的步骤中：控制点30位于平行面上的与边线相平行的直线上。根据某段路线的起点坐标、方位角、起终点桩号等节点元素来计算出坐标确保控制点30与掌子面50边线在同一圆上且距离满足不大于1米，利用全站仪后方交会法确定两侧边墙的定位点即为控制点30。

进一步地，步骤105包括：根据设计图纸提供的半径计算隧道作业面处圆曲线弧长；根据隧道作业面处圆曲线弧长计算隧道宽度；根据设计图纸提供的掌子面中心位置和隧道宽度定位掌子面两侧的边线。计算、定位、放样边线位置的步骤中所采用的方法皆为本领域的常规技术手段。

步骤105中，调整两个激光水平仪的角度，使其对准边线发射激光束，形成的第一光束集61的方向为隧道掘进方向10且垂直于掌子面50，形成的第二光束集62的方向沿边线分布。

更进一步地，步骤104之前，还包括步骤：根据设计图纸提供的隧道掘进方向10计算施工数据，施工数据包括钻孔位置、外插角度、钻孔深度和开挖高度。认真研究设计图纸结合现场掌子面50，准确计算出掌子面50钻孔位置、外插角度、钻孔深度、开挖高度。计算掌子面50位置与隧道掘进方向10的开孔位置、外插角、钻孔深度、开挖高度并标识出进洞方向。

更进一步地，步骤106包括：利用全站仪复核施工数据；根据控制网进行超欠挖施工。

本发明实施例中，通过对掌子面50进行施工测量放样、精确定位控制点30、形成控制网、超欠挖施工作业的步骤，保证了多曲线、小半径条件下控制超欠挖的精度。

本发明中，认真研究设计图纸结合现场掌子面50，准确计算出掌子面50钻孔位置、外插角度、钻孔深度、开挖高度；于隧道爆破完成区域设定两个控制点30，形成控制网，于控制点30上安置激光水平仪，精平后向投射激光。放样出隧道掌子面50上中线、边线、标高控制线并标记于掌子面50上，中线可确定隧道掘进发方向、标高可确定隧道高程、边线可确定隧道轮廓，旋转激光水平仪、使其发射激光束与掌子面50边线连成一条线，作为施工控制线，形成施工控制网；利用全站仪复核掌子面50数据、确保数据准确，钻爆人员根据激光水平仪提供的控制网、进行钻孔作业；具体地，根据设计图纸提供半径计算隧道作业面处圆曲线弧长、即为隧道左右边墙长度(隧道宽度)；根据隧道掘进方向10计算与掌子面50的钻空位置、外插角、钻孔深度及开挖高度；利用全站仪设置两条基准线，通过两条基准线规划出掌子面50的面积、针对隧道掌子面50布设孔网参数、围岩等级计算装药量。

本发明充分利用钻爆施工作业前测量准备工作，方便快捷标识出隧道掘进方向10轮廓线，杜绝宁超勿欠的传统理念，通过采用这种方式增加结构安全性、减少人料机投入使用、加快施工进度，实现降低成本投入的绿色施工理念。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。