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文檔簡介
1,測量學(xué) 第十四章,隧 道 測 量,本 章 學(xué) 習(xí) 要 點 1、隧道測量的內(nèi)容和作用 ; 2、隧道洞外控制測量; 3、隧道進(jìn)洞測量; 4、隧道洞內(nèi)控制測量; 5、隧道貫通誤差預(yù)計; 6、隧道施工測量與竣工測量。,測繪工程系,2,目 錄,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 洞外控制測量 第三節(jié) 隧道進(jìn)洞測量 第四節(jié) 隧道洞內(nèi)控制 測量 第五節(jié) 隧道貫通誤差預(yù)計 第六節(jié) 隧道施工測量 第七節(jié) 隧道峻工測量,3,141 概 述 14.1.1隧道測量的內(nèi)容和作用 隧道工程施工需要進(jìn)行的主要測量工作包括: 1洞外控制測量:在洞外建立平面和高程控制網(wǎng),測定各洞口控制點的位置; 2進(jìn)洞測量:將洞外的坐標(biāo)、方向和高程傳遞到隧道內(nèi),建立洞內(nèi)、洞外統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng); 3洞內(nèi)控制測量:包括隧道內(nèi)的平面和高程控制; 4隧道施工測量:根據(jù)隧道設(shè)計要求進(jìn)行施工放樣、指導(dǎo)開挖; 5竣工測量:測定隧道竣工后的實際中線位置和斷面凈空及各建、構(gòu)筑物的位置尺寸。,4,隧道測量的主要目的: 是保證隧道相向開挖時,能按規(guī)定的精度正確貫通,并使各建筑物的位置和尺寸符合設(shè)計規(guī)定,不使侵入建筑限界,以確保運營安全。,5,14.1.2隧道貫通測量的含義 在長大隧道施工中,為加快進(jìn)度,常采用多種措施增加施工工作面,如圖14-1所示。,圖14-1增加施工工作面的方法 (a)豎井 (b)平洞 (c)斜井,1、貫通測量-兩個相鄰的掘進(jìn)面,按設(shè)計要求在預(yù)定地點彼此接通,稱為隧道貫通,為此而進(jìn)行的相關(guān)測量工作稱為。貫通測量涉及大部分的隧道測量內(nèi)容。,6,2、貫通誤差-由于各項測量工作中都存在誤差,導(dǎo)致相向開挖中具有相同貫通里程的中線點在空間不相重合,此兩點在空間的連接誤差(即閉合差)稱為。 縱向貫通誤差: 該線段在線路中線方向的分量稱為; 橫向貫通誤差: 在水平面內(nèi)垂直于中線方向的分量稱為; 高程貫通誤差: 在高程方向的分量稱為。 縱向誤差-對貫通在距離上有影響; 高程誤差-對坡度有影響; 橫向誤差-對隧道質(zhì)量有影響。 不同的隧道工程對貫通誤差的容許值有各自具體的規(guī)定。如何保證隧道在貫通時,兩相向開挖的施工中線的閉合差(包括橫向、縱向及高程方向)不超過規(guī)定的限值,成為隧道測量的關(guān)鍵問題。,7,fx,fh,fy,(影響里程、坡度),(影響質(zhì)量),(影響坡度),全微分,縱向誤差對坡度影響,高程誤差對坡度影響,僅考慮縱向貫通誤差時:,僅考慮高程貫通誤差時:,8, 14.2 洞外控制測量 隧道的設(shè)計位置,一般是以定測的精度初步標(biāo)定在地面上。在施工之前必須進(jìn)行施工復(fù)測,檢查并確認(rèn)兩端洞口的中線控制樁(也稱為洞口投點)的位置,它是進(jìn)行洞內(nèi)施工測量的主要依據(jù)。 一、控制點的設(shè)置:測規(guī)規(guī)定 1、在每個洞口應(yīng)測設(shè)不少于3個平面控制點(包括洞口投點及其相聯(lián)系的三角點或?qū)Ь€點)2個高程控制點。 2、直線隧道上,兩端洞口應(yīng)各確定一個中線控制樁,以兩樁連線作為隧道的中線; 3、在曲線隧道上,應(yīng)在兩端洞口的切線上各確定兩個間距不小于200 m的中線控制樁,以兩條切線的交角和曲線要素為依據(jù),來確定隧道中線的位置。,9,洞外控制測量,各洞口外兩點納入控制網(wǎng),洞口投點包含其中。 曲線隧道時,必須包含切線上的轉(zhuǎn)點,以便精確確定轉(zhuǎn)向角及曲線其他元素。 首級不便,插點形式也可(如上圖) 。,測規(guī):直線隧道1000 m,曲線隧道500 m,即須平面控制設(shè)計,高程路線5000 m 即須高程控制設(shè)計。,10,3、平面控制網(wǎng)應(yīng)盡可能包括隧道各洞口的中線控制點,這樣既可以在施工測量時提高貫通精度,又可減少工作量。 4、同時進(jìn)行高程控制測量,聯(lián)測各洞口水準(zhǔn)點的高程,以便引測進(jìn)洞,保證隧道在高程方向準(zhǔn)確貫通。 二、隧道洞外控制測量的目的是: (1)在各開挖洞口之間建立一精密的控制網(wǎng),以便據(jù)此精確地確定各開挖洞口的掘進(jìn)方向和開挖高程,使之正確相向開挖,保證準(zhǔn)確貫通。 (2)使各建筑物的位置和尺寸符合設(shè)計規(guī)定,不使侵入建筑限界,以確保運營安全。 三、洞外控制測量: 主要包括平面控制測量和高程控制測量兩部分。,11,14.2.1洞外平面控制測量 洞外平面控制測量應(yīng)結(jié)合隧道長度、平面形狀、線路通過地區(qū)的地形和環(huán)境等條件進(jìn)行,可采用的方法有:中線法、精密導(dǎo)線法、三角鎖網(wǎng)法、GPS測量。 1中線法(平面控制簡單、直觀,精度不高) 適用于長度較短或貫通精度要求不高的隧道。 方法:就是將隧道中線的平面位置,測設(shè)在地表上,經(jīng)反復(fù)核對改正誤差后,把洞口控制點確定下來,施工時就以這些控制點為準(zhǔn),將中線引入洞內(nèi)。在直線隧道,于地表沿勘測設(shè)計階段標(biāo)定的隧道中線,用經(jīng)緯儀正倒鏡延伸直線法測設(shè)中線;在曲線隧道,則按鐵路曲線測設(shè)方法,首先精確標(biāo)出兩端切線方向,然后測出轉(zhuǎn)向角,將切線長度正確地標(biāo)定在地表上,再把線路中線測設(shè)到地面上。經(jīng)反復(fù)校核,與兩端線路正確銜接后,再以切線上的控制點(或曲線主點及轉(zhuǎn)點等)為準(zhǔn),將中線引入洞內(nèi)。,12,2精密導(dǎo)線法 在隧道進(jìn)、出口之間,沿勘測設(shè)計階段所標(biāo)定的中線或離開中線一定距離布設(shè)導(dǎo)線,采用精密測量的方法測定各導(dǎo)線點和隧道兩端控制點的點位。 在進(jìn)行導(dǎo)線點的布設(shè)時,除應(yīng)滿足6.2節(jié)的要求外,導(dǎo)線點還應(yīng)根據(jù)隧道長度和輔助坑道的數(shù)量及位置分布情況布設(shè)。導(dǎo)線宜采用長邊,且盡量以直伸形式布設(shè),這樣可以減少轉(zhuǎn)折角的個數(shù),以減弱邊長誤差和測角誤差對隧道橫向貫通誤差的影響。為了增加檢核條件和提高測角精度評定的可行性,導(dǎo)線應(yīng)組成多邊形導(dǎo)線閉合環(huán)或具有多個閉合環(huán)的閉合導(dǎo)線網(wǎng),測規(guī)規(guī)定,在一個控制網(wǎng)中,導(dǎo)線環(huán)的個數(shù)不宜少于4個;每個環(huán)的邊數(shù)宜為46條。 導(dǎo)線可以是獨立的,也可以與國家高等級控制點相連。 導(dǎo)線水平角的觀測,宜采用方向觀測法,測回數(shù)應(yīng)符合表14-1的規(guī)定。,13,14,當(dāng)水平角為兩方向時,則以總測回數(shù)的奇數(shù)測回和偶數(shù)測回分別觀測導(dǎo)線的左角和右角。左、右角分別取中數(shù)后應(yīng)按式(14-1)計算圓周角閉合差,其值應(yīng)符合表14-2的規(guī)定。再將它們統(tǒng)一換算為左角或右角后取平均值作為最后結(jié)果,這樣可以提高測角精度。 左角中右角中360 (14-1),表14-2 測站圓周角閉合差的限差 (),15,導(dǎo)線環(huán)角度閉合差,應(yīng)不大于按下式計算的限差:,式中 m設(shè)計所需的測角中誤差(); n導(dǎo)線環(huán)內(nèi)角的個數(shù)。 導(dǎo)線的實際測角中誤差應(yīng)按下式計算,并應(yīng)符合控制測量設(shè)計等級的精度要求。,式中 f每一導(dǎo)線環(huán)的角度閉合差(); n 每一導(dǎo)線環(huán)內(nèi)角的個數(shù); N導(dǎo)線環(huán)的總個數(shù)。,16,導(dǎo)線環(huán)(網(wǎng))的平差計算: 一般采用條件平差或間接平差。當(dāng)導(dǎo)線精度要求不高時,亦可采用近似平差。 用導(dǎo)線法進(jìn)行平面控制比較靈活、方便,對地形的適應(yīng)性強(qiáng)。我國長達(dá)14.3 km的大瑤山隧道和8 km多的軍都山隧道,采用光電測距儀導(dǎo)線網(wǎng)作控制測量,均取得了很好的效果。,17,導(dǎo)線網(wǎng)特點:,布網(wǎng)自由、靈活,適應(yīng)性好; 工作量小,1/3 的三角測量; 內(nèi)業(yè)相對簡單。,大瑤山隧道(14.295km) 大秦線軍都山隧道(8.46km) 朔石線雁門關(guān)隧道(10.764km) 候月線云臺山隧道(8.147km) 橫南線分水關(guān)隧道(7.228km) 南昆線米花嶺隧道(8.654km) 湘黔復(fù)線新雪峰山隧道(3.693km) 深圳梧桐山公路隧道 北京地鐵復(fù)興門折返線工程 等等。,工程應(yīng)用實例: 上世紀(jì)80年代以來,因全站儀的普及,導(dǎo)線網(wǎng)已成為隧道控制的主要方案。如:, (1)定測中線是采用光電測距儀測設(shè)的,且施工不設(shè)輔助導(dǎo)坑時,可采用單導(dǎo)線; (2)一般地,2KM以下的短隧道均可采用單閉合導(dǎo)線; (3)當(dāng)兩端洞口控制點與國家三角點方便聯(lián)測時,可采用單附合導(dǎo)線; (4)除復(fù)雜的長大曲線隧道要采用GPS網(wǎng)、邊角網(wǎng)或混合網(wǎng)外(不多見),幾乎所有的中長隧道均可采用狹長的多環(huán)導(dǎo)線,18,(1)布置簡況: 導(dǎo)線網(wǎng)包含四個閉合環(huán):TC14-TC1-TC2-TC13-TC14;TC2-TC3-TC4-TC11- TC12-TC13-TC2;TC4-TC5-TC6-TC9-TC10-TC11-TC4;TC6-TC7-TC8-TC9-TC6 兩洞口點進(jìn)1(TC2)和出1 (TC8)納入主網(wǎng),進(jìn)2 和出2為插點,進(jìn)出洞口處各有三個控制點。 主網(wǎng)平均邊長617.9m,最短邊長315m,最長邊1173m。洞口點至后視點(定向點)的最短邊長(進(jìn)2-TC1的邊長)為301.6m,導(dǎo)線邊最大傾角24,平均傾角815。 由TCl610全站儀施測,測距標(biāo)稱精度為2mm+2ppm,測角精度1.5。主網(wǎng)水平角觀測12個測回,附網(wǎng)觀測9個測回(亦應(yīng)觀測12個測回為好),豎直角觀測3個測回,邊長觀測3個測回。 估算的橫向貫通誤差為11.7mm(見算例7-2),實際為5.9mm,限差為55mm,,隧道貫通面,隧道為雙洞直線型,全長3.02km和3.01km,三維導(dǎo)線網(wǎng)作平面控制。,19,3、三角鎖網(wǎng)法 將測角三角鎖布置在隧道進(jìn)出口之間,以一條高精度的基線作為起始邊,并在三角鎖的另一端增設(shè)一條基線,以增加檢核和平差的條件。三角測量的方向控制較中線法、導(dǎo)線法都高,如果僅從提高橫向貫通精度的觀點考慮,它是最理想的隧道平面控制方法。,曲線隧道,20,由于光電測距儀和全站儀的普遍應(yīng)用,三角測量除采用測角三角鎖外,還可采用邊角網(wǎng)和三邊網(wǎng)作為隧道洞外控制。但從其精度、工作量等方面綜合考慮,以測角單三角形鎖最為常用。經(jīng)過近似或嚴(yán)密平差計算可求得各三角點和隧道軸線上控制點的坐標(biāo),然后以這些控制點為依據(jù),可計算各開挖口的進(jìn)洞方向。,4GPS測量 GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱,它的原理和使用方法,可參閱本書第16章有關(guān)內(nèi)容。 隧道洞外控制測量可利用GPS相對定位技術(shù),采用靜態(tài)測量方式進(jìn)行。測量時僅需在各開挖洞口附近測定幾個控制點的坐標(biāo),工作量小,精度高,而且可以全天候觀測,因此是大中型隧道洞外控制測量的首選方案。,21,14.2.2洞外高程控制測量 洞外高程控制測量,是按照設(shè)計精度施測各開挖洞口附近水準(zhǔn)點之間的高差,以便將整個隧道的統(tǒng)一高程系統(tǒng)引入洞內(nèi),以保證在高程方向按規(guī)定精度正確貫通,并使隧道各附屬工程按要求的高程精度正確修建。 高程控制方法:1)常采用水準(zhǔn)測量方法,2)四、五等高程控制亦可采用光電測距三角高程的方法進(jìn)行。(但當(dāng)山勢陡峻采用水準(zhǔn)測量困難時, ) 高程控制路線:應(yīng)選擇連接各洞口最平坦和最短的線路,以期達(dá)到設(shè)站少、觀測快、精度高的要求。每一個洞口應(yīng)埋設(shè)不少于2個水準(zhǔn)點,以相互檢核;兩水準(zhǔn)點的位置,以能安置一次儀器即可聯(lián)測為宜,方便引測并避開施工的干擾。 高程控制水準(zhǔn)測量的精度:一般參照表14-3的洞外部分即可。,22,表14-3 各等級水準(zhǔn)測量的路線長度及儀器等級的規(guī)定,23, 14.3 隧道進(jìn)洞測量 隧道進(jìn)洞測量: (隧道洞外和洞內(nèi)的聯(lián)系測量) 在隧道開挖之前,必須根據(jù)洞外控制測量的結(jié)果,測算洞口控制點的坐標(biāo)和高程,同時按設(shè)計要求計算洞內(nèi)待定點的設(shè)計坐標(biāo)和高程,通過坐標(biāo)反算,求出洞內(nèi)待定點與洞口控制點(或洞口投點)之間的距離和夾角關(guān)系,可按極坐標(biāo)方法或其它方法測設(shè)出進(jìn)洞的開挖方向,并放樣出洞門內(nèi)的待定點點位。,24,14.3.1正常進(jìn)洞關(guān)系的計算和進(jìn)洞測量 洞外控制測量完成之后,應(yīng)把各洞口的線路中線控制樁和洞外控制網(wǎng)聯(lián)系起來。如若控制網(wǎng)和線路中線兩者的坐標(biāo)系不一致,應(yīng)首先把洞外控制點和中線控制樁的坐標(biāo)納入同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi),即必須先進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。一般在直線隧道以線路中線作為X軸;曲線隧道上以一條切線方向作為X軸,建立施工坐標(biāo)系。用控制點和隧道內(nèi)待測設(shè)的線路中線點的坐標(biāo),反算兩點的距離和方位角,從而確定進(jìn)洞測量的數(shù)據(jù)。把中線引進(jìn)洞內(nèi),可按下列方法進(jìn)行: 1直線隧道進(jìn)洞; 2曲線隧道進(jìn)洞,25,1直線隧道進(jìn)洞 直線隧道進(jìn)洞計算比較簡單,常采用撥角法。 如圖14-2 所示,A、D為隧道的洞口投點,位于線路中線上,當(dāng)以AD為坐標(biāo)縱軸方向時,可根據(jù)洞外控制測量確定的A、B和C、D點坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)反算,分別計算放樣角1和2。測設(shè)放樣時,儀器分別安置在A點,后視B點;安置在D點,后視C點,相應(yīng)地?fù)芙?和2,就得到隧道口的進(jìn)洞方向。,圖14-2,26,2曲線隧道進(jìn)洞 曲線隧道每端洞口切線上的兩個投點的坐標(biāo)在平面控制測量中已計算出,根據(jù)四個投點的坐標(biāo)可算出兩切線間的偏角(為兩切線方位角之差),值與原來定測時所測得的偏角值可能不相符,應(yīng)按此時所得值和設(shè)計所采用曲線半徑R和緩和曲線長l0 ,重新計算曲線要素和各主點的坐標(biāo)。,27,1、曲線進(jìn)洞測量方法: (1)洞口投點移樁法 即計算定測時原投點偏離中線(理論中線)的偏移量和移樁夾角,并將它移到正確的中線上,再計算出移樁后該點的隧道施工里程和切線方向,于該點安置儀器,就可按第11章的曲線測設(shè)方法,測設(shè)洞門位置或洞門內(nèi)的其它中線點。 (2)洞口控制點與曲線上任一點關(guān)系計算法 將洞口控制點坐標(biāo)和整個曲線轉(zhuǎn)換為同一施工坐標(biāo)系。無論待測設(shè)點位于切線、緩和曲線還是圓曲線上,都可根據(jù)其里程計算出施工坐標(biāo),在洞口控制點上安置儀器用極坐標(biāo)法測設(shè)洞口待定點。,28,14.3.2輔助坑道的進(jìn)洞測量 1由洞外向洞內(nèi)傳遞方向和坐標(biāo) 如圖14-3所示,當(dāng)用斜井、橫洞或豎井來增加隧道開挖工作面時,都要布設(shè)導(dǎo)線,把洞內(nèi)外控制測量聯(lián)系起來,從而把洞外控制的方向和坐標(biāo)傳遞給洞內(nèi)導(dǎo)線,構(gòu)成一個洞內(nèi)、外統(tǒng)一的控制坐標(biāo)系,保證各施工段正確貫通,這種導(dǎo)線稱為聯(lián)系導(dǎo)線。聯(lián)系導(dǎo)線是一種支導(dǎo)線,其測角誤差和邊長誤差將直接影響洞內(nèi)控制測量并進(jìn)而影 響隧道的貫通精度,故必須進(jìn) 行多次重復(fù)精密測定。,圖14-3 聯(lián)系導(dǎo)線,29,當(dāng)經(jīng)由豎井傳遞方向和坐標(biāo),進(jìn)行聯(lián)系測量時,由于不能直接布置聯(lián)系導(dǎo)線,過去一直采用聯(lián)系三角形法。此法設(shè)備笨重、勞動強(qiáng)度大、效率低、精度差,已逐步被淘汰?,F(xiàn)多采用垂準(zhǔn)儀光學(xué)投點、陀螺經(jīng)緯儀定向的方法、向地下傳遞坐標(biāo)和方位。若相近鄰的豎井投點能夠通過平洞相互通視,則可大大提高定向精度。此方法在地鐵隧道和其他管線的盾構(gòu)施工中已廣泛采用。 2由洞外向洞內(nèi)傳遞高程 1)經(jīng)由斜井或橫洞傳遞高程 : 水準(zhǔn)測量方法:由于斜井坡度較陡,使觀測視線很短,測站數(shù)增多,加之觀測環(huán)境差,故誤差累積較大。應(yīng)每隔10站在斜井邊腳設(shè)一臨時水準(zhǔn)點,以便往返測量時校核,用以減少返工的工作量。 近年來采用光電測距三角高程測量的方法,在斜井內(nèi)傳遞高程,大大提高了工作效率,使工作既簡便快捷,又能滿足精度要求,顯示出很大的優(yōu)越性。,30,2、經(jīng)由豎井傳遞高程的方法: 懸掛鋼尺方法:即在井上懸掛一根帶標(biāo)準(zhǔn)重錘的經(jīng)過檢定的長鋼尺或者鋼絲(井上需有比長器)至井下,并在井上、井下各安置一臺水準(zhǔn)儀,同時讀取鋼尺讀數(shù)l1和l2,然后再讀取井上、井下水準(zhǔn)點的標(biāo)尺讀數(shù),由此求得井下水準(zhǔn)點的高程(可參閱第10章內(nèi)容)。井下水準(zhǔn)點B的高程HB可用式(14-4)計算: HB =HA a(l1l2)t十k b (14-4) 式中 HA 井上水準(zhǔn)點A的高程; a、b井上、井下水準(zhǔn)尺讀數(shù); l1 、 l2井上、井下鋼尺讀數(shù),Ll1l2; t鋼尺溫度改正數(shù),tL(t均一t0); 鋼尺的線膨脹系數(shù),取12510一5; t均井上、井下的平均溫度; t0鋼尺檢定時的溫度; k鋼尺尺長改正數(shù)。,31,光電測距儀傳遞高程 如果在井上安裝光電測距儀,裝配一托架,使照準(zhǔn)頭向下直接瞄準(zhǔn)井底的反光鏡,測出井深Dh,然后在井上、井下分別同時用兩臺水準(zhǔn)儀,測定井上水準(zhǔn)點A與測距儀照準(zhǔn)頭轉(zhuǎn)動中心的高差(a上b上)、井下水準(zhǔn)點B與反射鏡轉(zhuǎn)動中心的高差(b下a下),即可將井上水準(zhǔn)點A的高程HA傳遞至井下,求得井下水準(zhǔn)點B的高程HB,如圖14-4所示。 HB =HA (a上b上)Dh(b下a下) (14-5) 用光電測距儀測井深的方法優(yōu)點: 比懸掛鋼尺的傳統(tǒng)方法快捷、精確,大大減輕了勞動強(qiáng)度,提高了工效。,圖14-4光電測距儀傳遞高程,尤其是對于50 m以上的深井測量,更顯示出它的優(yōu)越性。,32, 14.4 隧道洞內(nèi)控制測量 在隧道施工中,隨著開挖的延伸進(jìn)展,需要不斷給出隧道的掘進(jìn)方向。為了正確完成施工放樣,防止誤差積累,保證最后的準(zhǔn)確貫通,應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)控制測量。此項工作是在洞外控制測量和洞、內(nèi)外聯(lián)系測量的基礎(chǔ)上展開的,包括洞內(nèi)平面控制測量和洞內(nèi)高程控制測量。 14.4.1洞內(nèi)平面控制測量 隧道洞內(nèi)平面控制測量應(yīng)結(jié)合洞內(nèi)施工特點進(jìn)行。由于場地狹窄,施工干擾大,故 洞內(nèi)平面控制常采用: 中線法 或 導(dǎo)線法兩種形式。,33,1中線法 ( 適用于小于500 m的曲線隧道和小于1 000 m的直線隧道) 中線法是指采用直接定線法,即以洞外控制測量定測的洞口投點為依據(jù),向洞內(nèi)直接測設(shè)隧道中線點,并不斷延伸作為洞內(nèi)平面控制。這是一種特殊的支導(dǎo)線形式,即把中線控制點作為導(dǎo)線點,直接進(jìn)行施工放樣。一般以定測精度測設(shè)出待定中線點,其距離和角度等放樣數(shù)據(jù)由理論坐標(biāo)值反算。 若將上述測設(shè)的中線點,輔以高精度的測角、量距,可以計算出新點實際的精確點位,并和理論坐標(biāo)相比較,根據(jù)其誤差,再將新點移到正確的中線位置上,這種方法也可以用于較長的隧道。 缺點:受施工運輸?shù)母蓴_大,不方便觀測,點位易被破壞。,34,2導(dǎo)線法(洞內(nèi)導(dǎo)線平面控制方法適用于長大隧道) 導(dǎo)線法:是指隧道洞內(nèi)平面控制采用布設(shè)精密導(dǎo)線進(jìn)行。 導(dǎo)線特點:較中線形式靈活,點位易于選擇,測量工作也較簡單,而且可有多種檢核方法;當(dāng)組成導(dǎo)線閉合環(huán)時,角度經(jīng)過平差,還可提高點位的橫向精度。施工放樣時的隧道中線點依據(jù)臨近導(dǎo)線點進(jìn)行測設(shè),中線點的測設(shè)精度能滿足局部地段施工要求即可。 洞內(nèi)導(dǎo)線與洞外導(dǎo)線相比,具有以下特點:洞內(nèi)導(dǎo)線是隨著隧道的開挖而向前延伸,因此只能敷設(shè)支導(dǎo)線或狹長形導(dǎo)線環(huán),而不可能將貫穿洞內(nèi)的全部導(dǎo)線一次測完;測量工作間歇時間取決于開挖面的進(jìn)展速度;導(dǎo)線的形狀(直伸或曲折)完全取決于坑道的形狀和施工方法;支導(dǎo)線或狹長形導(dǎo)線環(huán)只能用重復(fù)觀測的方法進(jìn)行檢核,定期進(jìn)行精確復(fù)測,以保證控制測量的精度;洞內(nèi)導(dǎo)線點不宜保存,觀測條件差,標(biāo)石頂面最好比洞內(nèi)地面低2030 cm,上面加設(shè)堅固護(hù)蓋,然后填平地面,注意護(hù)蓋不要和標(biāo)石頂點接觸,以免在洞內(nèi)運輸或施工中遭受破壞。,35,洞內(nèi)導(dǎo)線可以采用下列幾種形式: (1)單導(dǎo)線 導(dǎo)線布設(shè)靈活,但缺乏檢測條件。測量轉(zhuǎn)折角時最好半數(shù)測回測左角,半數(shù)測回測右角,以加強(qiáng)檢核。施工中應(yīng)定期檢查各導(dǎo)線點的穩(wěn)定情況。 (2)導(dǎo)線環(huán) 如圖14-5所示,是長大隧道洞內(nèi)控制測量的首選形式,有較好的檢核條件,而且每增設(shè)一對新點,如5和5點,可按兩點坐標(biāo)反算55的距離,然后與實地丈量的55距離比較,這樣每前進(jìn)一步均有檢核。,如圖14-5,36,(3)主、副導(dǎo)線環(huán) 如圖14-6所示,圖中雙線為主導(dǎo)線,單線為副導(dǎo)線。主導(dǎo)線既測角又測邊長,副導(dǎo)線只測角不測邊,增加角度的檢核條件。在形成第二閉合環(huán)時,可按虛線形式,以便主導(dǎo)線在3點處能以平差角傳算34邊的方位角。主副導(dǎo)線環(huán)可對測量角度進(jìn)行平差,提高了測角精度,對提高導(dǎo)線端點的橫向點位精度非常有利。,圖14-6,此外,還有交叉導(dǎo)線、旁點閉合環(huán)等布線方式。 當(dāng)有平行導(dǎo)坑時,還可利用橫通道形成正洞和導(dǎo)坑聯(lián)系起來的導(dǎo)線閉合環(huán),重新進(jìn)行平差計算,可進(jìn)一步提高導(dǎo)線的精度。,37,在洞內(nèi)進(jìn)行平面控制時應(yīng)注意: (1)每次建立新點,都必須檢測前一個舊點的穩(wěn)定性,確認(rèn)舊點沒有發(fā)生位移,才能用來發(fā)展新點。 (2)導(dǎo)線點應(yīng)布設(shè)在避免施工干擾、穩(wěn)固可靠的地段,盡量形成閉合環(huán)。導(dǎo)線邊以接近等長為宜,一般直線地段不短于200 m,曲線地段不宜短于70 m。 (3)測角時,必須經(jīng)過通風(fēng)排煙,使空氣澄清以后,能見度恢復(fù)時進(jìn)行。根據(jù)測量的精度要求確定使用儀器的類型和測回數(shù) 。 (4)洞內(nèi)邊長丈量,用鋼尺丈量時,鋼尺需經(jīng)過檢定;當(dāng)使用光電測距儀測邊時,應(yīng)注意洞內(nèi)排煙和漏水地段測距的狀況,準(zhǔn)確進(jìn)行各項改正。,38,14.4.2洞內(nèi)高程控制測量 洞內(nèi)高程控制測量是將洞外高程控制點的高程通過聯(lián)系測量引測到洞內(nèi),作為洞內(nèi)高程控制和隧道構(gòu)筑物施工放樣的基礎(chǔ),以保證隧道在豎直方向正確貫通。 洞內(nèi)水準(zhǔn)測量與洞外水準(zhǔn)測量的方法基本相同,但有以下特點: 1隧道貫通之前,洞內(nèi)水準(zhǔn)路線屬于水準(zhǔn)支線,故需往返多次觀測進(jìn)行檢核。 2洞內(nèi)三等及以上的高程測量應(yīng)采用水準(zhǔn)測量,進(jìn)行往返觀測;四、五等也可采用光電測距三角高程測量的方法,應(yīng)進(jìn)行對向觀測。 3洞內(nèi)應(yīng)每隔200500m設(shè)立一對高程控制點以便檢核.為了施工便利,應(yīng)在導(dǎo)坑內(nèi)拱部邊墻至少每100m設(shè)立一個臨時水準(zhǔn)點。,39,4洞內(nèi)高程點必須定期復(fù)測。測設(shè)新的水準(zhǔn)點前,注意檢查前一水準(zhǔn)點的穩(wěn)定性,以免產(chǎn)生錯誤。 5因洞內(nèi)施工干擾大,常使用掛尺傳遞高程,如圖14-7所示,高差的計算公式仍用hAB=a-b,但對于零端在頂上的掛尺(如圖中B點掛尺),讀數(shù)應(yīng)作為負(fù)值計算,記錄時必須在掛尺讀數(shù)前冠以負(fù)號。 B點的高程: HB=HA+a(b)=HA+a+b (14-6),圖14-7 掛尺高程傳遞,40,當(dāng)隧道貫通之后,求出相向兩支水準(zhǔn)路線的高程貫通誤差,在允許誤差以內(nèi)時可在未襯砌地段進(jìn)行調(diào)整。所有開挖、襯砌工程應(yīng)以調(diào)整后的高程指導(dǎo)施工。,洞內(nèi)高程控制測量的作業(yè)要求、觀測限差和精度評定方法符合洞外高程測量的有關(guān)規(guī)定。洞內(nèi)測量結(jié)果的精度必須符合洞內(nèi)高程測量設(shè)計要求或規(guī)定等級的精度(參見表14-3)。,41, 14.5 隧道貫通精度的預(yù)計 14.5.1貫通精度預(yù)計的意義 為了加快隧道的施工進(jìn)度,增加了開挖面,這就必需嚴(yán)格保證其施工質(zhì)量,特別是各開挖面的貫通質(zhì)量。由于隧道施工是在洞內(nèi)、外控制測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,因此必須根據(jù)控制測量的設(shè)計精度或?qū)崪y精度,在隧道施工前或施工中對其未來的貫通質(zhì)量進(jìn)行預(yù)計,以確保準(zhǔn)確貫通,避免重大事故的發(fā)生,對于長大隧道尤其如此。,42,一、隧道貫通誤差及其限差,貫通面,理論貫通點,進(jìn)口貫通點,出口貫通點,43,橫向貫通誤差不超過規(guī)定的限值,是隧道測量的關(guān)鍵。過大時隧道會侵入建筑界限,迫使炸毀大段襯砌!,貫通誤差的限差:,貫通誤差的限值,一般取中誤差的2倍。與兩相向開挖洞口的長度及行業(yè)和規(guī)范有關(guān)。,縱向限差:,貫通限差 (鐵路測量技術(shù)規(guī)則表4.1.3),貫通限差 (公路勘測規(guī)范),與在哪里貫通無關(guān),視儀器及現(xiàn)場而定,44,二、貫通誤差分配,對橫向、高程貫通精度要求(鐵路測量技術(shù)規(guī)則表4.1.4 ),本表不適于設(shè)有豎井,指在測量設(shè)計時橫向貫通中誤差(允許值)給予洞外、洞內(nèi)控制的中誤差分配值。作為測量設(shè)計時的允許值使用,即計劃測量精度時不得超過它。見下表:,45,稱為:對橫向貫通誤差的“影響值”,容易知道:當(dāng)設(shè)有 i 個豎井時:,可見,開挖面愈多,則對洞外控制的精度要求就愈高。,對于平行導(dǎo)坑施工方式(貫通面很多),則需如下分析: 仍是“三分天下”,整個隧道進(jìn)、出口對于橫向貫通誤差分別的,影響值為:,它們總的影響值為:,若整個隧道通過平行導(dǎo)坑的橫向坑道共具有 n 個貫通面,則每個貫通面上橫向貫通中誤差容許值為:,例:4km隧道,,,有30個平行導(dǎo)坑,則每個貫通面上,橫向中誤差的容許值:,公式,46,2、高程貫通誤差分配,洞內(nèi)、外水準(zhǔn)特點: 洞外山路崎嶇,高差大,視野開闊; 洞內(nèi)路線短,高差小,也有煙塵、水氣、亮度差等不利因素 分配原則:將洞外與洞內(nèi)按等影響原則分配(“二分天下”)。,中誤差不超過18mm的線路最大長度為:,則洞外(內(nèi))高程貫通允許,易得,三等時的最大長度為:,公路隧道 還要長,47,結(jié)論:一般地,隧道高程控制采用三、四等水準(zhǔn)測量即可滿足要求;這時也可光電測距三角高程法,與平面一起進(jìn)行(邊長控制在300 m 之內(nèi))。,例7-1:設(shè)鐵路隧道長度為9km,施工方案分別有0、1、2個豎井。 試問: (1)洞外平面控制對橫向貫通的影響值最大為多少? (2)為滿足洞外高程貫通的精度要求應(yīng)采用何等水準(zhǔn)測量? 解: (1)查表知橫向貫通誤差的限差為200mm,則橫向貫通中誤差允許值為Mq=100mm。,依公式:,(2)對于高程,故:,依據(jù)規(guī)范,采用四等水準(zhǔn)即可。,48,三、洞外平面控制測量對橫向貫通誤差影響值的估算,思路:視洞內(nèi)及洞內(nèi)外聯(lián)系測量的所有觀測值都看作為無誤差的觀測值,只考慮洞外控制測量的誤差,然后從兩邊相向推算出貫通點的坐標(biāo),其坐標(biāo)差即為 x 和 y 軸方向的貫通誤差。,目的:找出洞外控制測量的誤差與貫通誤差的關(guān)系,即“影響值”。,理解:其應(yīng)用在于 (1)判斷依據(jù)選定的控制等級(允許的測角中誤差和允許的測距相對中誤差)求出的影響值是否超限 (2)根據(jù)實際的測量精度計算洞外控制測量帶給貫通的“實際誤差”。,49,0,n,(A),(B),s1,1,s2,2,si,i,sn,n,1,2,i-1,i,n-1,進(jìn)口,出口,隧道中線,1,2,i-1,i,n-1,A,A,B,貫通面方向,E,50,貫通誤差近似估計,受洞外、洞內(nèi)平面控制測量影響所產(chǎn)生在貫通面上的橫向中誤差,按下列公式計算: (14-7) 式中 由于測角誤差影響所產(chǎn)生在貫通面上的橫向中誤差(mm),即 (14-8) 由于測邊誤差影響所產(chǎn)生在貫通面上的橫向中誤差(mm),即 (14-9) 其中 由導(dǎo)線環(huán)的閉合差求算的測角中誤差(),51,隧道橫向貫通精度嚴(yán)密估算,隧道橫向貫通中誤差的大小,與隧道長度,貫通點的位置,貫通面方向,各開挖洞口的定向控制點及其相互位置密切相關(guān)。現(xiàn)參照下圖說明其嚴(yán)密估算方法。,52,隧道橫向貫通精度估算,隧道橫向貫通精度嚴(yán)密估算,如圖,設(shè)A、B,D、E分別為兩洞口進(jìn)口的定向點,P點為貫通點,為貫通點處的切線 與X軸的夾角,則由洞外測量引起的貫通測量橫向誤差的函數(shù)式為:,53,隧道橫向貫通精度嚴(yán)密估算,橫向誤差的函數(shù)式為:,由此可推得橫向貫通中誤差的嚴(yán)密估算公式為:,式中,,分別為坐標(biāo)協(xié)因數(shù)陣和方差陣估值。,
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