隧道工程隧道測(cè)量知識(shí)詳解(一套PPT課件

1、1141 概 述 14.1.1隧道測(cè)量的內(nèi)容和作用隧道工程施工需要進(jìn)行的主要測(cè)量工作包括：1洞外控制測(cè)量：在洞外建立平面和高程控制網(wǎng)，測(cè)定各洞口控制點(diǎn)的位置；2進(jìn)洞測(cè)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(cè)量：包括隧道內(nèi)的平面和高程控制；4隧道施工測(cè)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(cè)量：測(cè)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(cè)量的主要目的:是保證隧道相向開挖時(shí)，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(yíng)安全。第2頁/共59頁314.1.2隧

2、道貫通測(cè)量的含義在長(zhǎng)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(cè)量-兩個(gè)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(cè)量工作稱為。貫通測(cè)量涉及大部分的隧道測(cè)量?jī)?nèi)容。第3頁/共59頁42、貫通誤差-由于各項(xiàng)測(cè)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?？v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(duì)貫通在

3、距離上有影響；高程誤差-對(duì)坡度有影響；橫向誤差-對(duì)隧道質(zhì)量有影響。不同的隧道工程對(duì)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(shí)，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(cè)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(zhǎng)度E E 橫向貫通誤差:在垂至于中線方向的投影長(zhǎng)度E E 高程貫通誤差:在豎直方向的投影長(zhǎng)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(duì)坡度影響高程誤差對(duì)坡度影響僅考慮縱向貫通誤差時(shí)：21hhdidSdSSSS僅考慮高程貫通誤差時(shí)：dhdiS11

4、0.012SkmdSmdi則則當(dāng)當(dāng)，縱縱向向誤誤差差時(shí)時(shí)，10.050.05Skmdhmdi則則當(dāng)當(dāng)，高高程程誤誤差差時(shí)時(shí)，12ii限限設(shè)設(shè)取取第5頁/共59頁614.2洞外控制測(cè)量 隧道的設(shè)計(jì)位置，一般是以定測(cè)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(cè)，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(cè)量的主要依據(jù)。 一、控制點(diǎn)的設(shè)置：測(cè)規(guī)規(guī)定 1、在每個(gè)洞口應(yīng)測(cè)設(shè)不少于3個(gè)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(gè)高程控制點(diǎn)。 2、直線隧道上，兩端洞口應(yīng)各確定一個(gè)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

5、定兩個(gè)間距不小于200m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(cè)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(shí)，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(jí)不便，插點(diǎn)形式也可（如上圖） 。圖直線隧道曲線隧道測(cè)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(cè)量時(shí)提高貫通精度，又可減少工作量。 4、同時(shí)進(jìn)行高程控制測(cè)量,聯(lián)測(cè)各洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，以便引測(cè)進(jìn)洞，保證隧道在高程方向準(zhǔn)確貫

6、通。二、隧道洞外控制測(cè)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(jì)規(guī)定，不使侵入建筑限界，以確保運(yùn)營(yíng)安全。三、洞外控制測(cè)量：主要包括平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量?jī)刹糠?。?頁/共59頁914.2.1洞外平面控制測(cè)量洞外平面控制測(cè)量應(yīng)結(jié)合隧道長(zhǎng)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(cè)量。1中線法（平面控制簡(jiǎn)單、直觀，精度不高） 適用于長(zhǎng)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(cè)設(shè)在地

7、表上，經(jīng)反復(fù)核對(duì)改正誤差后，把洞口控制點(diǎn)確定下來，施工時(shí)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(cè)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(cè)設(shè)中線；在曲線隧道，則按鐵路曲線測(cè)設(shè)方法，首先精確標(biāo)出兩端切線方向，然后測(cè)出轉(zhuǎn)向角，將切線長(zhǎng)度正確地標(biāo)定在地表上，再把線路中線測(cè)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(cè)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(cè)量的方法測(cè)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(shí)，除應(yīng)滿足6.2節(jié)

8、的要求外，導(dǎo)線點(diǎn)還應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)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(zhǎng)邊，且盡量以直伸形式布設(shè)，這樣可以減少轉(zhuǎn)折角的個(gè)數(shù)，以減弱邊長(zhǎng)誤差和測(cè)角誤差對(duì)隧道橫向貫通誤差的影響。為了增加檢核條件和提高測(cè)角精度評(píng)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(gè)閉合環(huán)的閉合導(dǎo)線網(wǎng)，測(cè)規(guī)規(guī)定，在一個(gè)控制網(wǎng)中，導(dǎo)線環(huán)的個(gè)數(shù)不宜少于4個(gè)；每個(gè)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(guó)家高等級(jí)控制點(diǎn)相連。導(dǎo)線水平角的觀測(cè)，宜采用方向觀測(cè)法，測(cè)回?cái)?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(cè)量等級(jí)測(cè)角中誤差（）儀器型號(hào)測(cè)回?cái)?shù)二1.0DJ169DJ2912三1.8DJ14DJ26四2

9、.5DJ12DJ24五4.0DJ22表14-1測(cè)角精度、儀器型號(hào)和測(cè)回?cái)?shù)第11頁/共59頁12當(dāng)水平角為兩方向時(shí)，則以總測(cè)回?cái)?shù)的奇數(shù)測(cè)回和偶數(shù)測(cè)回分別觀測(cè)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(cè)角精度。左角中右角中360(14-1)導(dǎo)線等級(jí)二三四五2.03.65.08.0表14-2測(cè)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(cè)角中誤差（）； n導(dǎo)線環(huán)內(nèi)角的個(gè)數(shù)。導(dǎo)線的實(shí)際測(cè)角中誤差應(yīng)按

10、下式計(jì)算，并應(yīng)符合控制測(cè)量設(shè)計(jì)等級(jí)的精度要求。) 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(gè)數(shù)； N導(dǎo)線環(huán)的總個(gè)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(shí)，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(duì)地形的適應(yīng)性強(qiáng)。我國(guó)長(zhǎng)達(dá)14.3km的大瑤山隧道和8km多的軍都山隧道，采用光電測(cè)距儀導(dǎo)線網(wǎng)作控制測(cè)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(cè)量； 內(nèi)業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單。大瑤山隧道（14.295km）大秦線軍都山隧道（8.46km）朔

11、石線雁門關(guān)隧道（10.764km）候月線云臺(tái)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(cè)中線是采用光電測(cè)距儀測(cè)設(shè)的，且施工不設(shè)輔助導(dǎo)坑時(shí)，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(guó)家三角點(diǎn)方便聯(lián)測(cè)時(shí)，可采用單附合導(dǎo)線；（4）除復(fù)雜的長(zhǎng)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(zhǎng)隧道均可采用狹長(zhǎng)

12、的多環(huán)導(dǎo)線第15頁/共59頁16圖7-3（1）布置簡(jiǎn)況：導(dǎo)線網(wǎng)包含四個(gè)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(gè)控制點(diǎn)。 主網(wǎng)平均邊長(zhǎng)617.9m，最短邊長(zhǎng)315m，最長(zhǎng)邊1173m。洞口點(diǎn)至后視點(diǎn)（定向點(diǎn)）的最短邊長(zhǎng)（進(jìn)2-TC1的邊長(zhǎng)）為301.6m，導(dǎo)線邊最大傾角24，平均傾角815。由TCl610全站儀施測(cè)，測(cè)距標(biāo)稱精度為2mm+2p

13、pm，測(cè)角精度1.5。主網(wǎng)水平角觀測(cè)12個(gè)測(cè)回，附網(wǎng)觀測(cè)9個(gè)測(cè)回（亦應(yīng)觀測(cè)12個(gè)測(cè)回為好），豎直角觀測(cè)3個(gè)測(cè)回，邊長(zhǎng)觀測(cè)3個(gè)測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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1

14、8由于光電測(cè)距儀和全站儀的普遍應(yīng)用，三角測(cè)量除采用測(cè)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(cè)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(cè)量GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)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(cè)量可利用GPS相對(duì)定位技術(shù)，采用靜態(tài)測(cè)量方式進(jìn)行。測(cè)量時(shí)僅需在各開挖洞口附近測(cè)定幾個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，工作量小，精度高，而且可以全天候觀測(cè)，因此是大中型隧道洞外控制測(cè)量的首選方案。第18頁/共59頁1914.2.2洞外高程控制

15、測(cè)量洞外高程控制測(cè)量，是按照設(shè)計(jì)精度施測(cè)各開挖洞口附近水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，以便將整個(gè)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(cè)量方法，2）四、五等高程控制亦可采用光電測(cè)距三角高程的方法進(jìn)行。（但當(dāng)山勢(shì)陡峻采用水準(zhǔn)測(cè)量困難時(shí)，）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(cè)快、精度高的要求。每一個(gè)洞口應(yīng)埋設(shè)不少于2個(gè)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(cè)為宜，方便引測(cè)并避開施工的干擾。高程控制水準(zhǔn)測(cè)量的精度：一般參照表14-3的洞外部分即可。第19頁/共59

16、頁20測(cè)量部位測(cè)量等級(jí)每公里水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差M(mm)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度（km）水準(zhǔn)儀等級(jí)測(cè)距儀精度等級(jí)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(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的路線長(zhǎng)度及儀器等級(jí)的規(guī)定第20頁/共59頁21 14.3 隧道進(jìn)洞測(cè)量 隧道進(jìn)洞測(cè)量： （隧道洞外和洞內(nèi)的聯(lián)系測(cè)量） 在隧道開挖之前，必須根據(jù)洞外

17、控制測(cè)量的結(jié)果，測(cè)算洞口控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，同時(shí)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(cè)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2214.3.1正常進(jìn)洞關(guān)系的計(jì)算和進(jìn)洞測(cè)量洞外控制測(cè)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(cè)設(shè)的線

18、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(cè)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(jiǎn)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(shí)，可根據(jù)洞外控制測(cè)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(cè)設(shè)放樣時(shí)，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(gè)投點(diǎn)的坐標(biāo)在平面控制測(cè)量中已計(jì)算出，根據(jù)四個(gè)投點(diǎn)的坐

19、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(cè)時(shí)所測(cè)得的偏角值可能不相符，應(yīng)按此時(shí)所得值和設(shè)計(jì)所采用曲線半徑R和緩和曲線長(zhǎng)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(cè)量方法：（1）洞口投點(diǎn)移樁法即計(jì)算定測(cè)時(shí)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(cè)設(shè)方法，測(cè)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(gè)曲線轉(zhuǎn)換為同一施工坐標(biāo)系。無論待測(cè)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

20、坐標(biāo)，在洞口控制點(diǎn)上安置儀器用極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)洞口待定點(diǎn)。第25頁/共59頁2614.3.2輔助坑道的進(jìn)洞測(cè)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(shí)，都要布設(shè)導(dǎo)線，把洞內(nèi)外控制測(cè)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(gè)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(cè)角誤差和邊長(zhǎng)誤差將直接影響洞內(nèi)控制測(cè)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(cè)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(cè)量時(shí)，由于不能直接布置聯(lián)系導(dǎo)線,過去一直采用聯(lián)系

21、三角形法。此法設(shè)備笨重、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、精度差，已逐步被淘汰。現(xiàn)多采用垂準(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(cè)量方法：由于斜井坡度較陡，使觀測(cè)視線很短，測(cè)站數(shù)增多，加之觀測(cè)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(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，以便往返測(cè)量時(shí)校核，用以減少返工的工作量。v 近年來采用光電測(cè)距三角高程測(cè)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(jiǎn)便快捷，又能滿足精度要求，顯示出很

22、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(zhǎng)鋼尺或者鋼絲（井上需有比長(zhǎng)器）至井下，并在井上、井下各安置一臺(tái)水準(zhǔn)儀，同時(shí)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；t

23、0鋼尺檢定時(shí)的溫度；k鋼尺尺長(zhǎng)改正數(shù)。第28頁/共59頁29v光電測(cè)距儀傳遞高程如果在井上安裝光電測(cè)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(cè)出井深Dh，然后在井上、井下分別同時(shí)用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀，測(cè)定井上水準(zhǔn)點(diǎn)A與測(cè)距儀照準(zhǔn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)中心的高差（a上b上）、井下水準(zhǔn)點(diǎn)B與反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)距儀測(cè)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(dòng)強(qiáng)度，提高了工效。圖14-4光電測(cè)距儀傳遞高程尤其是對(duì)于50m以上的深井測(cè)量

24、，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(cè)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(cè)量。此項(xiàng)工作是在洞外控制測(cè)量和洞、內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量的基礎(chǔ)上展開的，包括洞內(nèi)平面控制測(cè)量和洞內(nèi)高程控制測(cè)量。14.4.1洞內(nèi)平面控制測(cè)量 隧道洞內(nèi)平面控制測(cè)量應(yīng)結(jié)合洞內(nèi)施工特點(diǎn)進(jìn)行。由于場(chǎng)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(cè)量定測(cè)

25、的洞口投點(diǎn)為依據(jù)，向洞內(nèi)直接測(cè)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(cè)精度測(cè)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(cè)設(shè)的中線點(diǎn)，輔以高精度的測(cè)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(zhǎng)的隧道。v缺點(diǎn)：受施工運(yùn)輸?shù)母蓴_大，不方便觀測(cè)，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(zhǎng)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，

26、測(cè)量工作也較簡(jiǎn)單，而且可有多種檢核方法；當(dāng)組成導(dǎo)線閉合環(huán)時(shí)，角度經(jīng)過平差，還可提高點(diǎn)位的橫向精度。施工放樣時(shí)的隧道中線點(diǎn)依據(jù)臨近導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)設(shè)，中線點(diǎn)的測(cè)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(zhǎng)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(cè)完；測(cè)量工作間歇時(shí)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(zhǎng)形導(dǎo)線環(huán)只能用重復(fù)觀測(cè)的方法進(jìn)行檢核，定期進(jìn)行精確復(fù)測(cè)，以保證控制測(cè)量的精度；洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)不宜保存，觀測(cè)條件差，標(biāo)石頂面最好比洞內(nèi)地面低2030cm，上面加

27、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。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(cè)條件。測(cè)量轉(zhuǎn)折角時(shí)最好半數(shù)測(cè)回測(cè)左角，半數(shù)測(cè)回測(cè)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(zhǎng)大隧道洞內(nèi)控制測(cè)量的首選形式，有較好的檢核條件，而且每增設(shè)一對(duì)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(cè)角又測(cè)邊長(zhǎng)，副

28、導(dǎo)線只測(cè)角不測(cè)邊，增加角度的檢核條件。在形成第二閉合環(huán)時(shí)，可按虛線形式，以便主導(dǎo)線在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(duì)測(cè)量角度進(jìn)行平差，提高了測(cè)角精度，對(duì)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(shí)，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(shí)應(yīng)注意：（1）每次建立新點(diǎn)，都必須檢測(cè)前一個(gè)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(zhǎng)為宜，一般

29、直線地段不短于200m，曲線地段不宜短于70m。（3）測(cè)角時(shí)，必須經(jīng)過通風(fēng)排煙，使空氣澄清以后，能見度恢復(fù)時(shí)進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量的精度要求確定使用儀器的類型和測(cè)回?cái)?shù)。（4）洞內(nèi)邊長(zhǎng)丈量，用鋼尺丈量時(shí)，鋼尺需經(jīng)過檢定；當(dāng)使用光電測(cè)距儀測(cè)邊時(shí)，應(yīng)注意洞內(nèi)排煙和漏水地段測(cè)距的狀況，準(zhǔn)確進(jìn)行各項(xiàng)改正。第35頁/共59頁3614.4.2洞內(nèi)高程控制測(cè)量洞內(nèi)高程控制測(cè)量是將洞外高程控制點(diǎn)的高程通過聯(lián)系測(cè)量引測(cè)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(cè)量與洞外水準(zhǔn)測(cè)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(cè)進(jìn)行檢核。

30、2洞內(nèi)三等及以上的高程測(cè)量應(yīng)采用水準(zhǔn)測(cè)量，進(jìn)行往返觀測(cè)；四、五等也可采用光電測(cè)距三角高程測(cè)量的方法，應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)。3洞內(nèi)應(yīng)每隔200500m設(shè)立一對(duì)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(gè)臨時(shí)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(cè)。測(cè)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(cuò)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(duì)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(shí)必須在掛尺讀數(shù)前冠以負(fù)號(hào)。 B點(diǎn)的高程： HB=HA+a（b）=HA+a+b （14-6）圖1

31、4-7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，在允許誤差以內(nèi)時(shí)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(cè)量的作業(yè)要求、觀測(cè)限差和精度評(píng)定方法符合洞外高程測(cè)量的有關(guān)規(guī)定。洞內(nèi)測(cè)量結(jié)果的精度必須符合洞內(nèi)高程測(cè)量設(shè)計(jì)要求或規(guī)定等級(jí)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)14.5.1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(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此必須根據(jù)控制測(cè)量的設(shè)計(jì)精度或?qū)崪y(cè)精度，

32、在隧道施工前或施工中對(duì)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(duì)于長(zhǎng)大隧道尤其如此。第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(gè)個(gè)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(cè)量、聯(lián)系測(cè)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(cè)量的關(guān)鍵。過大時(shí)隧道會(huì)侵入建筑界限，迫使炸毀大段襯砌！貫通誤差的限差：貫通誤

33、差的限值，一般取中誤差的2倍。與兩相向開挖洞口的長(zhǎng)度及行業(yè)和規(guī)范有關(guān)。縱向限差：122000ilmL 兩相向開挖洞口的長(zhǎng)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(cè)量技術(shù)規(guī)則表4.1.3)貫通限差(公路勘測(cè)規(guī)范)兩相向開挖洞口的長(zhǎng)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(chǎng)而定第41頁/共59頁42二、貫通誤差分配測(cè)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(zhǎng)度（km）448810 1013 13171720洞外

34、控制3045609012015018洞內(nèi)控制40608012016020017洞外、洞內(nèi)總和507510015020025025對(duì)橫向、高程貫通精度要求(鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)則表4.1.4)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(duì)橫向貫通誤差的影響因素有3個(gè)（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(cè)量設(shè)計(jì)時(shí)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

35、為測(cè)量設(shè)計(jì)時(shí)的允許值使用，即計(jì)劃測(cè)量精度時(shí)不得超過它。見下表：第42頁/共59頁430.583qqqMmM即即：稱為：對(duì)橫向貫通誤差的“影響值”容易知道：當(dāng)設(shè)有i 個(gè)豎井時(shí)：(3)qqMmi可見，開挖面愈多，則對(duì)洞外控制的精度要求就愈高。對(duì)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(gè)隧道進(jìn)、出口對(duì)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(gè)隧道通過平行導(dǎo)坑的橫向坑道共具有n 個(gè)貫通面，則每個(gè)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(gè)平行導(dǎo)坑，則每個(gè)貫通面上橫向

36、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(zhǎng)度為：按四等水準(zhǔn)測(cè)量5kmmmm （）觀測(cè)，則洞外（內(nèi)）高程貫通允許22221813 ()5hkmmLkmm易得，三等時(shí)的最

37、大長(zhǎng)度為：221835 ()3Lkm公路隧道還要長(zhǎng)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(cè)量即可滿足要求；這時(shí)也可光電測(cè)距三角高程法，與平面一起進(jìn)行（邊長(zhǎng)控制在300m 之內(nèi)）。例7-1：設(shè)鐵路隧道長(zhǎng)度為9km，施工方案分別有0、1、2個(gè)豎井。試問：（1）洞外平面控制對(duì)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(cè)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(gè)豎井：設(shè)2個(gè)豎井：58qmmm 50qmmm 45qmmm 依公式：(3)qqMmi（2）對(duì)于高程0.71182hh

38、hMmMmm 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(cè)量對(duì)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(cè)量的所有觀測(cè)值都看作為無誤差的觀測(cè)值，只考慮洞外控制測(cè)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(cè)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(jí)（允許的測(cè)角中誤差和允許的測(cè)距相對(duì)中誤差）求出的影響值是否超限（2）根據(jù)實(shí)際的測(cè)量精度計(jì)算洞外控制測(cè)量帶給貫通的“實(shí)際誤差”。第46頁/共59頁47oxy0n(A)(B)s11s22siisnn1

39、2i-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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)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)。現(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(cè)量引起的貫通測(cè)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,(sinDPDEDPDEDPDEDPDEAPABAPABAPABA