隧道施工測(cè)量畢業(yè)論文

1、隧道施工測(cè)量圓曲線的測(cè)設(shè)、隧道的貫通上海厚意巖土技術(shù)有限公司083工程測(cè)量李學(xué)文（上海浦東新區(qū)南匯區(qū)臨港新城臨港大道11號(hào)地鐵8標(biāo)、9標(biāo)）一、開(kāi)題報(bào)告研究課題：隧道施工中的圓曲線測(cè)設(shè)和隧道的貫通內(nèi)容摘要：對(duì)隧洞工程的開(kāi)挖，在各種規(guī)范中的要求很多，精度也要求比較高， 特別是對(duì)有些管道及特種工程的隧洞。對(duì)施工單位而言，洞內(nèi)控制測(cè)量精度的高低就直接影響到貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫通，我們首先要對(duì)洞內(nèi)控制測(cè)量進(jìn)行 設(shè)計(jì)，在未貫通前對(duì)已施測(cè)的測(cè)量成果要進(jìn)行相應(yīng)的精度估算，為保證相應(yīng)的控制測(cè)量精度還要采取相應(yīng)的測(cè)量方案，下面就這幾方面進(jìn)行相應(yīng)的探析。關(guān)鍵詞地鐵車站深基坑圓曲線的測(cè)設(shè)測(cè)量設(shè)計(jì)貫通引

2、言禮記有云：大學(xué)之道，在明德，在親民。在提筆撰寫(xiě)我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的時(shí)候，我也在向我的大學(xué)生活做最后的告別儀式。 我不清楚過(guò)去的一切留給現(xiàn)在的我一些什么， 也無(wú)從 知曉未來(lái)將賦予我什么，但只要流淚流汗，拼過(guò)闖過(guò)，人生才會(huì)少些遺憾！非常幸運(yùn)能夠加入 施工測(cè)量這個(gè)古老而又新興的行業(yè)， 即將走向工作崗位的時(shí)刻， 我仿 佛感受到測(cè)量行業(yè)對(duì)我賦予新的歷史使命，測(cè)量是一項(xiàng)以除害興利、趨利避害的高尚事業(yè)。這種使命，更讓我用課堂中的知識(shí)用于實(shí)際生產(chǎn)中來(lái)。特別是這半年來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我越發(fā)感覺(jué)到學(xué)會(huì)學(xué)精測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于我貢獻(xiàn)測(cè)量是多么的重要。所以，我越發(fā)不愿放棄不多的大學(xué)時(shí)光，努力提高自己的實(shí)踐動(dòng)手能力，而本學(xué)

3、期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，為我提供了絕好的機(jī)會(huì)， 我又怎能放棄？大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期過(guò)得特別快，幾乎每天扛著儀器，奔走在校園的每個(gè)角落， 生活亦很有節(jié)奏。今天我提筆寫(xiě)畢業(yè)論文，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。不管成果如何，畢竟心里不再是沒(méi)底了，挑著半年辛苦換來(lái)的數(shù)據(jù)和成果，并不斷的完善他們，心里感覺(jué)踏實(shí)多了。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的設(shè)計(jì)中要感謝測(cè)量系為我們的工作提供了測(cè)量?jī)x器，還有各指導(dǎo)老師的教導(dǎo)和同學(xué)的幫助。二、洞內(nèi)控制測(cè)量設(shè)計(jì)2. 1平面控制測(cè)量設(shè)計(jì)洞內(nèi)平面控制測(cè)量在未貫通前都是支導(dǎo)線。當(dāng)接到隧洞工程開(kāi)挖任務(wù)時(shí)，首先要根據(jù)洞室相向或單向開(kāi)挖長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)貫通精度要求，對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，估算預(yù)期的誤差、確定導(dǎo)線施測(cè)的等

4、級(jí)，以保證洞室開(kāi)挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測(cè)量 設(shè)備及測(cè)量方案。根據(jù)隧洞設(shè)計(jì)開(kāi)挖圖，按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開(kāi)挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開(kāi)挖施工時(shí)洞內(nèi)的測(cè)量環(huán)境（如通視條件及出渣等對(duì)測(cè)量的影響）、以及測(cè)量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點(diǎn)位置，并展于圖上。支導(dǎo)線的終點(diǎn)是支導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)，橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測(cè)角誤差及導(dǎo)線邊長(zhǎng)誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度，下面主要分析橫向貫通中誤差。根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測(cè)角及測(cè)邊是相互獨(dú)立的兩個(gè)量，則可得導(dǎo)線測(cè)角中誤差所引起的橫向貫通中誤差 myB為：my3= m 3p 刀RC2 2.1.1式中：m3導(dǎo)線

5、測(cè)角中誤差，S;刀RC-觀測(cè)角度的導(dǎo)線點(diǎn)到貫通面的垂直距離平方的總和，m2。導(dǎo)線測(cè)邊誤差所引起的橫向貫通中誤差為mys：mys = msSE Dy2 2.1.2式中：mss 導(dǎo)線邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差，mm刀Dy各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長(zhǎng)度平方和的總和，m2那么，導(dǎo)線測(cè)量誤差在貫通面上所引起的橫向貫通中誤差my為：my= my 3 2+ mys 22.1.3該式是隧洞工程橫向貫通中誤差常用的估算公式。以上海市地鐵總公司設(shè)計(jì)科研處于 97年7月11日提供的T208AT209A T210A三點(diǎn)坐標(biāo)為起算依據(jù)，上行線布設(shè)了線長(zhǎng)為 1984.6m精密導(dǎo)線，下行線布 設(shè)了線長(zhǎng)為1266.1m的精密導(dǎo)線。導(dǎo)線分為

6、三部分.地面點(diǎn) .貫通點(diǎn) .隧 道點(diǎn)。觀測(cè)使用的儀器為索佳 SET 2B全站儀。由于隧道軸線的平面圖基本上均為“ S”形，并有直線段、圓曲線段與緩和 圓曲線段之分，則設(shè)計(jì)坐標(biāo)的計(jì)算也分為三種情況。1 測(cè)點(diǎn)在直線段上s 二；（x -X。）2 （y - y。）2X = s cos 0 x0或：丫二談或喚）n0（y_Y）2:=（x - X） cos： 0 -（y -丫）sin ： 0式中：s測(cè)點(diǎn)至起始點(diǎn)距離；xo,yo直線段起始點(diǎn)坐標(biāo)；x,y測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；a直線方向角；X, Y測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)；橫向偏移2 測(cè)點(diǎn)在圓曲線上隧道平面設(shè)計(jì)圖中，已知圓曲線的圓半徑 R,偏角a ,切線方向角 a t,圓曲線長(zhǎng)度L

7、o,切線交點(diǎn)JD的坐標(biāo)（Xj,Yj）或圓曲線中點(diǎn)QZ的坐標(biāo) （Xq,Yq）。則圓曲線圓心0的坐標(biāo)（X）,Yo）計(jì)算如下：0 0 :0= : T 180 （90）2x（）= R cos： 0 xQy =R sin： 0 ys 二（x-x。）2 （y -y。）2丹tg - y _ y0測(cè)一 tgXX0X 二 R cos-:測(cè) xY = R sin 一：測(cè)y0i = s - R式中：a是切線交點(diǎn)JD至圓心O方向角；相對(duì)于切線方向，圓曲線左偏時(shí)3 =1；圓曲線右偏時(shí)3 =-1 ； x0,y0圓心O的坐標(biāo)；s測(cè)點(diǎn)至圓心O的距離； x,y測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；a t測(cè)點(diǎn)至圓心O的方向角；X , 丫一測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)；橫

8、向偏移3 測(cè)點(diǎn)在緩和圓曲線上隧道平面設(shè)計(jì)圖中，已知緩和圓曲線的半徑R,緩和圓曲線長(zhǎng)度L0, 兩端緩和圓曲線要分別計(jì)算x、y ，左段（ZH- HY以ZH為起點(diǎn)，切線x = l -|5/Cx/R2/L0 y= Cyl x3 - Cy2 x2 Cy3 方向角a ti （右偏）；右段（HZH以HZ為起點(diǎn)，切線方向角a T2 （左偏）。 起始點(diǎn)坐標(biāo)為Xh yH。X =xcos： T 亠心 y sin: T xHY 二 x sin _：斤- y cost yHT - l2/2RL0.:二（xX） sin f（yY） cos式中：相對(duì)于切線方向，緩和圓曲線左偏時(shí)3=1;緩和圓曲線右偏時(shí)3 =-1 ；x,y測(cè)

9、點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；a t測(cè)點(diǎn)至圓心0的方向角；X , 丫一測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)；橫向偏移；Cx,C yi,C y2,C y3已知緩和圓曲線方程參數(shù)上行線經(jīng)實(shí)地勘查后采用方向線法向隧道內(nèi)傳遞方向，因貫通測(cè)量對(duì)方向 值的要求很高，故我們對(duì)貫通測(cè)量采取了如下措施：.邊長(zhǎng)大于15m.垂直角小于200.采用固定墩臺(tái)強(qiáng)制對(duì)中消除對(duì)中誤差，從而保證了上下方向傳遞 誤差不大于5。導(dǎo)線點(diǎn)的各個(gè)頂角用徠卡leica 0.5 全站儀測(cè)9測(cè)回，導(dǎo)線點(diǎn)各點(diǎn)之間的 距離用徠卡leica 0.5 全站儀往返測(cè)定。上行線 97年11月3日98年1月20 日共復(fù)測(cè)9次。隧道軸線點(diǎn)每隔20或30環(huán)各測(cè)一點(diǎn)，水平角一測(cè)回，距離單向 兩次測(cè)定最終

10、計(jì)算出軸線點(diǎn)坐標(biāo)，及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差。見(jiàn)表一表一：實(shí)測(cè)軸線點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值表（上行線）環(huán)號(hào)XYH環(huán)號(hào)XYMH30-18218-95507510-5125181548560-7-37175511540-7537570549690-1441565500570-81481675505120-21622205487600-95595815503150-3393585505630-79479635494200-11412355492660-86486715504220-839355502690-83-783575489240589445492720-7347341548826012212365495

11、750-33-634635500280-424425506770-42743755498330-23323375503790818225504360-29129545502809-30731145491390-17117735506830-13414385513420-18118905504850-301032385506450-42242595497869-813086375497483-53253615490表一中：X,Y實(shí)測(cè)坐標(biāo)-設(shè)計(jì)坐標(biāo)；H 實(shí)測(cè)高程-設(shè)計(jì)標(biāo)高;橫向偏差；一隧道內(nèi)徑；單位均為mm ;上行線軸線復(fù)測(cè)重復(fù)檢查12點(diǎn)，最大誤差分別為：X=20m（ 540環(huán)）；Y=20m（69

12、0環(huán)），各點(diǎn)均方誤差 M=12.9mm H =16mm（660環(huán)），高程均 方誤差M=6.1mm=13mm（510環(huán)），直徑均方誤差 M=6.9mm 各環(huán)重復(fù)檢查誤差見(jiàn)表三。下行線98年5月98年9月共復(fù)測(cè)11次。下行線方向傳遞采用方向線法 和懸吊鋼絲法交叉進(jìn)行，采用懸掛鋼絲的具體方法是將重錘浸入機(jī)油桶中，使鋼 絲穩(wěn)定。通過(guò)觀測(cè)計(jì)算出井下控制點(diǎn)的坐標(biāo)，與井下控制點(diǎn)連線的方位角。為了 提高精度，要設(shè)法觀測(cè)多組成果，可一次懸掛三、四根鋼絲，使每次成果中有幾 個(gè)聯(lián)系三角形，用聯(lián)系三角形傳遞方位角時(shí)必須采取措施保證兩根鋼絲自由懸掛。 用鋼絲投點(diǎn)時(shí)必須注意其擺動(dòng)周期，我們應(yīng)測(cè)定鋼絲擺動(dòng)的對(duì)稱中心，為此至

13、少 要注視鋼絲擺動(dòng)一周期的時(shí)間，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)鋼絲振幅達(dá)極大時(shí)的左右兩個(gè)位置， 取水平度盤的讀數(shù)，平均后才是視準(zhǔn)軸指向鉛垂線時(shí)的水平度盤讀數(shù)。也可采用 視準(zhǔn)軸對(duì)準(zhǔn)鋼絲擺動(dòng)的對(duì)稱中心的方法。儀器距鋼絲近時(shí)一定選用細(xì)鋼絲。觀測(cè) 中嚴(yán)禁鋼絲蠕變伸長(zhǎng)使重錘擱底。隧道軸線點(diǎn)測(cè)量每隔 10環(huán)或20環(huán)測(cè)一點(diǎn)，水平角一測(cè)回，垂直角半 測(cè)回，距離單向兩次測(cè)定，最終計(jì)算出軸線點(diǎn)坐標(biāo)，及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差。見(jiàn)表二表二：實(shí)測(cè)軸線點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值表（下行線）環(huán)號(hào)XYH環(huán)號(hào)XYH032-434.9215495640-13113.065495209-49.8635495660-707.0535501405-35.869549

14、8680-39339.04454926029-1131.0525497690-31632.04554878030-1131.9515494700-30430.050549810017-618.0785504710-41742.051549811024-725.0895501720-38739.066549812018-519.01045509740-37938.056548814017-417.0995504761-525.020549116020-420.0915501780-291032.0185502180202.01125510800-271129.015549220030-430.0

15、1065510810-411744.012549522018-719.0955501815-401844.0155497240-25-125.0835503819-452049.0135490260-26-727.0695495830-201022.0-115505280-20020.0775506840-341838.0-225495300-39239.0865490850-291633.045488320-43243.01045506860-422549.0235488340-30130.0735507870-513260.0255493360-34234.0555501875-48305

16、7.0245496380-21121.0565497880-543659.0315498400-26126.0495498890-402849.0395505420-10010.0345498900-808.0425495440-21121.0435487910-12812.0495499460-16116.06054989202-12325500480-22122.0415488930-435275498500-25125.0275496940-10813285504520-25125.0275502950-141218315491540-24124.0335488960-171422295

17、503560-27127.0475491970-221728275505580-29129.0365502980-292437315497600-25125.0475496990-252133285492610-38138.04355001000-181523305502620-44244.02854981010-161421275495表二中：X ,Y實(shí)測(cè)坐標(biāo)-設(shè)計(jì)坐標(biāo)；H 實(shí)測(cè)高程-設(shè)計(jì)標(biāo)高;橫向偏差；一隧道內(nèi)徑；單位均為mm ;下行線軸線復(fù)測(cè)重復(fù)檢查 23點(diǎn)，最大誤差分別為：X= 32m（ 80環(huán)），Y=21m（ 910 環(huán)），各環(huán)坐標(biāo)均方誤差 M= 14.9mm； H =14mm（ 8

18、90 環(huán)）， 直徑均方誤差 M= 4.4mm；=-8mm （ 80環(huán)），高程均方誤差 M= 3.7mm。保證了貫通精度， 為盾構(gòu)機(jī)的正確推進(jìn)提供了基礎(chǔ)保證。各環(huán)重復(fù)檢查誤差見(jiàn)表四。表三：上行線二次測(cè)量誤差表（mm環(huán)號(hào)X實(shí)Y實(shí)X設(shè)Y設(shè)H實(shí)H設(shè)實(shí)設(shè)XYH3606042714360417147-12033-12033550255041-4023904704715547087148-11894-1189355065508-47-124203353714933427151-11757-1176255045496112584501989715819787154-11668-1167454975500114

19、6348346839574683162-11534-11541549054900-5705109262698492506984-11406-11410548554981204135407888698079086977-11297-1129654965504203-186602478699724816955-10810-10826550455043121606901099702910947009-10675-1067964895488520417209357713493607131-10416-1041854885500-332127506580737265807380-10126-101295

20、50055040-8348096236962162275611-9650-96495491549891017表四：下行線二次測(cè)量誤差表（mm環(huán)號(hào)X實(shí)Y實(shí)X設(shè)Y設(shè)H實(shí)H設(shè)實(shí)設(shè)XYH809519900594879014-8937-89395494550232-92-81006154771661477724-9050-9052550455037-8212401532435315064359-10020-100265503549626-6672602142431825274328-10173-101755495549315-10222803567430635484304-10305-103045506

21、5508192-1-23607123431771354327-10887-1088755015500-12-10013808035431280364326-11026-1102654975491-1-14064008930431189224315-11174-11175549854918-4174601640431316454319-11428-1142954985496-5-6124802535433125404325-11527-1152654885486-56-125003442454534444541-11621-1162454965501-243-558070334525703845

22、29-11939-119325502550054-726007947452879424525-12007-1200154965492-5-3-646108383453573784532-12051-1204555005496-5-3-646802200437622064380-12330-1233254925496-6-42-47004339416443254159-12406-12407548754911451-480091221279119125-12842-128365492548732-658196883844168908433-12920-1291754905489-78-31890

23、1037897010568958-13178-1319254955498-191214-39006787708767967091-13212-1322255005501-9-410-19102673510926655088-13244-132545498550082110-22. 2高程控制測(cè)量設(shè)計(jì)隧洞洞內(nèi)高程的控制測(cè)量精度直接影響的是豎向貫通中誤差，通常是根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量誤差引起的豎向貫通中誤差來(lái)確定高程控制測(cè)量的等級(jí)。mh= mAL 2.2.1式中： mh-豎向貫通中誤差；L洞內(nèi)高程測(cè)量路線的全長(zhǎng)，mmA -按測(cè)段往返測(cè)的高差不符值計(jì)算的每公里高差中數(shù)的偶然中誤差，mm由2.1.

24、1式得：mA =mh L 2.2.2式中L可根據(jù)圖上擬定的路線量取或取35倍洞軸線的長(zhǎng)度。確定水準(zhǔn)路線方案后，在表 1中查取大于或等于根據(jù) 2.2.2式計(jì)算出m的數(shù)值，選取 相應(yīng)的高程控制測(cè)量等級(jí)。確定高程測(cè)量的等級(jí)后， 選取方便施測(cè)、經(jīng)濟(jì)合理，又能保證高程傳遞精度的測(cè)量方法， 如水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量，嚴(yán)格按相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。以上海市地鐵總公司設(shè)計(jì)科研處提供的97年7月11日成果，即U-16,n- 17水準(zhǔn)點(diǎn)高程值為起始數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量軸線標(biāo)高。n- 16、U 17兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間高差經(jīng)98年1月7日兩次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)變化較大，檢測(cè)所用儀器為威爾特2水準(zhǔn)儀，往返閉合差為0.27mm檢測(cè)高差與已知高差相

25、差+18.33mm,至此我們采用了 n- 16水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，用懸掛鋼尺法將高程傳入隧道底部?jī)晒潭c(diǎn)上，鋼尺事先進(jìn)行溫度改正、尺 長(zhǎng)改正、尺子自重改正（重錘與拉力改正時(shí)的拉力匹配）。隧道內(nèi)每隔60m布設(shè)一水準(zhǔn)點(diǎn)，上行線布設(shè)15點(diǎn)，下行線布設(shè) 18點(diǎn)，水準(zhǔn)觀測(cè)使用儀器為威爾特N3水準(zhǔn)儀，上行線從 97年11月至98年2月水準(zhǔn)線路共復(fù)測(cè)8次最大高差為3.49mm （包括隧道變形在內(nèi)）。下行線從98年4月至98年8 月水準(zhǔn)線路共復(fù)測(cè)10次，最大高程差為 2.13mm （包括隧道變形在內(nèi)）。0.98m m、下行線隧道兩端水準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)聯(lián)測(cè)高程閉合差分別為：上行線+為+1.25mm,兩端頭井底高程均由井口從地面將高程引入井