第十四章隧道測量PPT課件

1、1141 概 述 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(diǎn)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(jì)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(shí)際中線位置和斷面凈空及各建、構(gòu)筑物的位置尺寸。第1頁/共59頁2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(jì)規(guī)定，不使侵入建筑限界，以確保運(yùn)營安全。第2頁/共59頁3隧道貫通測量的含義在長大隧

2、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(jì)要求在預(yù)定地點(diǎn)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。第3頁/共59頁42、貫通誤差-由于各項(xiàng)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(diǎn)在空間不相重合，此兩點(diǎn)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?？v向誤差-對貫通在距離上有影響；高程誤差-

3、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。第4頁/共59頁5fxfhfyEEE E 縱向貫通誤差:在線路中線方向的投影長度E E 橫向貫通誤差:在垂至于中線方向的投影長度E E 高程貫通誤差:在豎直方向的投影長度（影響里程、坡度）（影響質(zhì)量）（影響坡度）hiS2dhhdidSSS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：21hhdidSdSSSS僅考慮高程貫通誤差時：dhdiS110.012SkmdSmd

4、i則則當(dāng)當(dāng)，縱縱向向誤誤差差時時，10.050.05Skmdhmdi則則當(dāng)當(dāng)，高高程程誤誤差差時時，12ii限限設(shè)設(shè)取取第5頁/共59頁614.2洞外控制測量 隧道的設(shè)計(jì)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(diǎn)）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(diǎn)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(diǎn)（包括洞口投點(diǎn)及其相聯(lián)系的三角點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)）2個高程控制點(diǎn)。 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200m

5、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。第6頁/共59頁7洞外控制測量各洞口外兩點(diǎn)納入控制網(wǎng)，洞口投點(diǎn)包含其中。曲線隧道時，必須包含切線上的轉(zhuǎn)點(diǎn)，以便精確確定轉(zhuǎn)向角及曲線其他元素。首級不便，插點(diǎn)形式也可（如上圖） 。圖直線隧道曲線隧道測規(guī)：直線隧道1000m，曲線隧道500m，即須平面控制設(shè)計(jì)，高程路線5000m 即須高程控制設(shè)計(jì)。第7頁/共59頁8 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(diǎn)，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(diǎn)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

6、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(jì)規(guī)定，不使侵入建筑限界，以確保運(yùn)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。第8頁/共59頁9洞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

7、制點(diǎn)確定下來，施工時就以這些控制點(diǎn)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(jì)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(diǎn)（或曲線主點(diǎn)及轉(zhuǎn)點(diǎn)等）為準(zhǔn)，將中線引入洞內(nèi)。第9頁/共59頁102精密導(dǎo)線法在隧道進(jìn)、出口之間，沿勘測設(shè)計(jì)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(diǎn)和隧道兩端控制點(diǎn)的點(diǎn)位。在進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)的布設(shè)時，除應(yīng)滿足6.2節(jié)的要求外，導(dǎo)線點(diǎn)還應(yīng)根據(jù)隧道長度和輔

8、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(dú)立的，也可以與國家高等級控制點(diǎn)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。第10頁/共59頁11三角鎖、導(dǎo)線測量等級測角中誤差（）儀器型號測回數(shù)二1.0DJ169DJ2912三1.8DJ14DJ26四2.5DJ12DJ24五4.0DJ22

9、表14-1測角精度、儀器型號和測回數(shù)第11頁/共59頁12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(jì)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)導(dǎo)線等級二三四五2.03.65.08.0表14-2測站圓周角閉合差的限差（）第12頁/共59頁13導(dǎo)線環(huán)角度閉合差，應(yīng)不大于按下式計(jì)算的限差：)214(2nmf限式中m設(shè)計(jì)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(shí)際測角中誤差應(yīng)按下式計(jì)算，并應(yīng)符合控制測量設(shè)計(jì)等級的

10、精度要求。) 314(2Nnfm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)。第13頁/共59頁14導(dǎo)線環(huán)（網(wǎng)）的平差計(jì)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)14.3km的大瑤山隧道和8km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。第14頁/共59頁15導(dǎo)線網(wǎng)特點(diǎn)： 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

11、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(shí)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(diǎn)與國家三角點(diǎn)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)線第15頁/共59頁16圖7

12、-3（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(diǎn)進(jìn)1（TC2）和出1（TC8）納入主網(wǎng)，進(jìn)2和出2為插點(diǎn)，進(jìn)出洞口處各有三個控制點(diǎn)。 主網(wǎng)平均邊長617.9m，最短邊長315m，最長邊1173m。洞口點(diǎn)至后視點(diǎn)（定向點(diǎn)）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

13、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(shí)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。第16頁/共59頁17 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(diǎn)考慮，它是最理想的隧道平面控制方法。圖直線隧道曲線隧道第17頁/共59頁18由于光電測距儀和全站儀的普遍應(yīng)用，

14、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(jì)算可求得各三角點(diǎn)和隧道軸線上控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后以這些控制點(diǎn)為依據(jù)，可計(jì)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(diǎn)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。第18頁/共59頁19洞外高程控制測量洞外高程控制測量，是按照設(shè)計(jì)精度施測各開挖洞

15、口附近水準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn)，以相互檢核；兩水準(zhǔn)點(diǎn)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。第19頁/共59頁20測量部位測量等級每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差

16、M(mm)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長度（km）水準(zhǔn)儀等級測距儀精度等級水準(zhǔn)標(biāo)尺類型洞外二1.036DS0.5、DS1線條式銦瓦水準(zhǔn)尺三3.01336DS1線條式銦瓦水準(zhǔn)尺DS3區(qū)格式水準(zhǔn)尺四5.0513DS3、區(qū)格式水準(zhǔn)尺五7.55DS3、區(qū)格式水準(zhǔn)尺洞內(nèi)二1.032S1線條式銦瓦水準(zhǔn)尺三3.01132S3區(qū)格式水準(zhǔn)尺四5.0511DS3、區(qū)格式水準(zhǔn)尺五7.55DS3、區(qū)格式水準(zhǔn)尺表14-3各等級水準(zhǔn)測量的路線長度及儀器等級的規(guī)定第20頁/共59頁21 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(diǎn)的坐標(biāo)和高程，同時

17、按設(shè)計(jì)要求計(jì)算洞內(nèi)待定點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和高程，通過坐標(biāo)反算，求出洞內(nèi)待定點(diǎn)與洞口控制點(diǎn)（或洞口投點(diǎn)）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(diǎn)點(diǎn)位。第21頁/共59頁22正常進(jìn)洞關(guān)系的計(jì)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(diǎn)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(diǎn)和隧道內(nèi)待測設(shè)的線路中線點(diǎn)的坐標(biāo)，反算兩點(diǎn)的距離和方位角，從而確定進(jìn)洞測量的數(shù)

18、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)洞第22頁/共59頁231直線隧道進(jìn)洞直線隧道進(jìn)洞計(jì)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(diǎn)，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(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)反算，分別計(jì)算放樣角1和2。測設(shè)放樣時，儀器分別安置在A點(diǎn)，后視B點(diǎn)；安置在D點(diǎn)，后視C點(diǎn)，相應(yīng)地?fù)芙?和2，就得到隧道口的進(jìn)洞方向。圖14-2第23頁/共59頁242曲線隧道進(jìn)洞曲線隧道每端洞口切線上的兩個投點(diǎn)的坐標(biāo)在平面控制測量中已計(jì)算出，根據(jù)四個投點(diǎn)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

19、所測得的偏角值可能不相符，應(yīng)按此時所得值和設(shè)計(jì)所采用曲線半徑R和緩和曲線長l0,重新計(jì)算曲線要素和各主點(diǎn)的坐標(biāo)。 第24頁/共59頁251、曲線進(jìn)洞測量方法：（1）洞口投點(diǎn)移樁法即計(jì)算定測時原投點(diǎn)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(jì)算出移樁后該點(diǎn)的隧道施工里程和切線方向,于該點(diǎn)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(diǎn)。（2）洞口控制點(diǎn)與曲線上任一點(diǎn)關(guān)系計(jì)算法將洞口控制點(diǎn)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(diǎn)位于切線、緩和曲線還是圓曲線上，都可根據(jù)其里程計(jì)算出施工坐標(biāo)，在洞口控制點(diǎn)上安置儀器用極坐標(biāo)法測設(shè)洞口待定點(diǎn)。第25

20、頁/共59頁26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)線第26頁/共59頁27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

21、用垂準(zhǔn)儀光學(xué)投點(diǎn)、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(diǎn)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 ：v 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(diǎn)，以便往返測量時校核，用以減少返工的工作量。v 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。第27頁/共59頁282、經(jīng)由豎井傳遞高程的方法：v懸掛鋼尺

22、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(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)，由此求得井下水準(zhǔn)點(diǎn)的高程（可參閱第10章內(nèi)容）。井下水準(zhǔn)點(diǎn)B的高程HB可用式（14-4）計(jì)算：HB=HAa（l1l2）t十k b（14-4）式中HA 井上水準(zhǔn)點(diǎn)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)。第28頁/共59頁29v光電測距儀

23、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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)A的高程HA傳遞至井下，求得井下水準(zhǔn)點(diǎn)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(diǎn): 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50m以上的深井測量，更顯示出它的優(yōu)越性。第29頁/共59頁30 14.4 隧道洞內(nèi)控制測量

24、 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(xiàng)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。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(diǎn)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。第30頁/共59頁311中線法(適用于小于500m的曲線隧道和小于1000m的直線隧道)v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(diǎn)為依據(jù)，向洞內(nèi)直接測設(shè)隧道中線點(diǎn)，并不斷延伸作為洞內(nèi)平面控制。這是一種特殊

25、的支導(dǎo)線形式，即把中線控制點(diǎn)作為導(dǎo)線點(diǎn)，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(diǎn)，其距離和角度等放樣數(shù)據(jù)由理論坐標(biāo)值反算。v若將上述測設(shè)的中線點(diǎn)，輔以高精度的測角、量距，可以計(jì)算出新點(diǎn)實(shí)際的精確點(diǎn)位，并和理論坐標(biāo)相比較，根據(jù)其誤差，再將新點(diǎn)移到正確的中線位置上，這種方法也可以用于較長的隧道。v缺點(diǎn)：受施工運(yùn)輸?shù)母蓴_大，不方便觀測，點(diǎn)位易被破壞。第31頁/共59頁322導(dǎo)線法（洞內(nèi)導(dǎo)線平面控制方法適用于長大隧道）v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。v導(dǎo)線特點(diǎn)：較中線形式靈活，點(diǎn)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(diǎn)

26、位的橫向精度。施工放樣時的隧道中線點(diǎn)依據(jù)臨近導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)，中線點(diǎn)的測設(shè)精度能滿足局部地段施工要求即可。v 洞內(nèi)導(dǎo)線與洞外導(dǎo)線相比，具有以下特點(diǎn)：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(diǎn)不宜保存，觀測條件差，標(biāo)石頂面最好比洞內(nèi)地面低2030cm，上面加設(shè)堅(jiān)固護(hù)蓋，然后填平地面，注意護(hù)蓋不要和標(biāo)石頂點(diǎn)接觸，以免在洞內(nèi)運(yùn)輸或施工中遭受破壞

27、。第32頁/共59頁33v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(diǎn)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(diǎn)，如5和5點(diǎn)，可按兩點(diǎn)坐標(biāo)反算55的距離，然后與實(shí)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第33頁/共59頁34（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

28、3點(diǎn)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(diǎn)的橫向點(diǎn)位精度非常有利。圖14-6此外，還有交叉導(dǎo)線、旁點(diǎn)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(jì)算，可進(jìn)一步提高導(dǎo)線的精度。第34頁/共59頁35v在洞內(nèi)進(jìn)行平面控制時應(yīng)注意：（1）每次建立新點(diǎn)，都必須檢測前一個舊點(diǎn)的穩(wěn)定性，確認(rèn)舊點(diǎn)沒有發(fā)生位移，才能用來發(fā)展新點(diǎn)。（2）導(dǎo)線點(diǎn)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200m，曲線地段不宜短于70m。（3）測角時，必須經(jīng)過通風(fēng)排煙，使空

29、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(xiàng)改正。第35頁/共59頁36洞內(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(diǎn)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(diǎn)：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

30、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(diǎn)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(diǎn)。第36頁/共59頁374洞內(nèi)高程點(diǎn)必須定期復(fù)測。測設(shè)新的水準(zhǔn)點(diǎn)前，注意檢查前一水準(zhǔn)點(diǎn)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(jì)算公式仍用hAB=a-b，但對于零端在頂上的掛尺（如圖中B點(diǎn)掛尺），讀數(shù)應(yīng)作為負(fù)值計(jì)算，記錄時必須在掛尺讀數(shù)前冠以負(fù)號。 B點(diǎn)的高程： HB=HA+a（b）=HA+a+b （14-6）圖14-7掛尺高程傳遞第37頁/共59頁38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

31、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(jì)要求或規(guī)定等級的精度（參見表14-3）。第38頁/共59頁39 14.5 隧道貫通精度的預(yù)計(jì)貫通精度預(yù)計(jì)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(jì)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(jì)，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。第

32、39頁/共59頁40一、隧道貫通誤差及其限差貫通面理論貫通點(diǎn)進(jìn)口貫通點(diǎn)出口貫通點(diǎn)E E 分分解解為為三三個個分分量量：縱縱向向貫貫通通誤誤差差、橫橫向向貫貫通通誤誤差差、高高程程貫貫通通誤誤差差。貫通誤差-因洞外、洞內(nèi)控制測量、聯(lián)系測量等的誤差，導(dǎo)致相向開挖中放樣出來的具有相同里程（貫通里程）的中線點(diǎn)在稱為貫通誤差?？臻g不相重合，此兩點(diǎn)的空間線段E E 第40頁/共59頁41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)?？v向限差：122000ilmL 兩相向

33、開挖洞口的長度(km)448810 1013 1317 1720橫向貫通誤差（mm）100150200300400500高程貫通誤差（mm）50貫通限差(鐵路測量技術(shù)規(guī)則表)貫通限差(公路勘測規(guī)范)兩相向開挖洞口的長度(km)3366橫向貫通誤差（mm）150200高程貫通誤差（mm）70與在哪里貫通無關(guān)視儀器及現(xiàn)場而定第41頁/共59頁42二、貫通誤差分配測量部位橫向中誤差（允許值）（mm）高程中誤差（mm）兩開挖洞口間長度（km）448810 1013 13171720洞外控制3045609012015018洞內(nèi)控制40608012016020017洞外、洞內(nèi)總和5075100150200

34、25025對橫向、高程貫通精度要求(鐵路測量技術(shù)規(guī)則表本表不適于設(shè)有豎井123qqqqmmmm若若：（“三三分分天天下下”）qqMm則則：1、橫向貫通誤差分配進(jìn)口洞內(nèi)控制的所引起的橫向中誤差：設(shè)2qm若無豎井或斜井，則對橫向貫通誤差的影響因素有3個（假設(shè)相互獨(dú)立）：洞外控制的所引起的橫向中誤差：出口洞內(nèi)控制的所引起的橫向中誤差：總的橫向貫通中誤差：1qm3qmqM1232222qqqqMmmm指在測量設(shè)計(jì)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(jì)時的允許值使用，即計(jì)劃測量精度時不得超過它。見下表：第42頁/共59頁430.583qqqMmM即即：稱為：對橫向貫通誤

35、差的“影響值”容易知道：當(dāng)設(shè)有i 個豎井時：(3)qqMmi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：0.583qqqMmM它們總的影響值為：2qm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：220.580.82qqqkmMMmnnn例：4km隧道，100qMmm，有30個平行導(dǎo)坑，則每個貫通面上橫向中誤差的容許值：1000.820.821530qkMmmmn 公式第43頁/共59頁442、高程貫通誤差分配洞內(nèi)、外水準(zhǔn)特點(diǎn)：洞外

36、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”）。0.712hhhMmMhmhM：隧道總的高程貫通中誤差允許值：洞外（內(nèi)）高程貫通中誤差的允許值(50/2)250.71182hhhhMmmmmMmMmm 鐵鐵路路隧隧道道：故故：中誤差不超過18mm的線路最大長度為：按四等水準(zhǔn)測量5kmmmm （）觀測，則洞外（內(nèi)）高程貫通允許22221813 ()5hkmmLkmm易得，三等時的最大長度為：221835 ()3Lkm公路隧道還要長第44頁/共59頁45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

37、；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300m 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。不設(shè)豎井：設(shè)1個豎井：設(shè)2個豎井：58qmmm 50qmmm 45qmmm 依公式：(3)qqMmi（2）對于高程0.71182hhhMmMmm 1869hkmmmmms 故：依據(jù)規(guī)范，采用四等水準(zhǔn)即可。第45頁/共59頁46三、洞外平面控制測量對橫向貫通誤差影

38、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(diǎn)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(shí)際的測量精度計(jì)算洞外控制測量帶給貫通的“實(shí)際誤差”。第46頁/共59頁47oxy0n(A)(B)s11s22siisnn12i-1in-1進(jìn)口出口隧道中線12i-1in-1AAB貫通面方向E第47頁/共59頁48貫通誤差近似估計(jì) 受洞外、洞內(nèi)平面控制測

39、量影響所產(chǎn)生在貫通面上的橫向中誤差，按下列公式計(jì)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（）22ylymmmym2xyRmmylm2ylyldlmmm第48頁/共59頁49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(diǎn)的位置，貫通面方向，各開挖洞口的定向控制點(diǎn)及其相互位置密切相關(guān)?，F(xiàn)參照下圖說明其嚴(yán)密估算方法。第49頁/共59頁50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(diǎn)，P點(diǎn)為貫通點(diǎn)，為貫通點(diǎn)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：第50頁/共59頁51隧道橫向貫通精度嚴(yán)密估算dXfdPT),(DDEEBBBATdydxdydxdydxdydxdX)cos,sin,cos,(sinDPD