第14章隧道测量.

第十四章隧道测量公路隧道海底公路隧道铁路隧道铁路隧道电站引水隧道输水隧道第14章隧道测量TunnelSurvey概述§14-1洞外控制测量§14-2洞外、洞内联系测量§14-3洞内控制测量§14-4洞内中线测量§14-5施工测量§14-6贯通误差预计铁路、公路隧道(简称隧道)，长隧道往往是整个道路建设工期的控制工程。概述General隧道测量的主要任务：勘测设计阶段：提供测绘资料定测：将隧道线路测设在地面上施工阶段：正确贯通，建筑物不侵界。测量成果的精度至关重要隧道测量技术和装备的发展标志：国家基本地形图航测1:500比例尺地形图全站仪计算机技术陀螺经纬仪激光技术遥感技术GPS技术概述GeneralTrimble5800GPSSystem陀螺经纬仪LeicaTotalStation概述General隧道测量的内容Contents初测定测施工控制测量洞内中线测量、施工测量隧道施工期变形监测、隧道运营变形观测概述General隧道测量中线测量、施工测量隧道贯通误差预计纵向贯通误差高程贯通误差洞外控制测量控制测量洞外、洞内联系测量洞内控制测量横向贯通误差概述General§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround施工前复测，检查并确认各洞口的中线控制桩：直线：两端各一个，连线作为隧道洞内的中线；曲线：两端切线各两个（＞200m），根据切线交角和曲线要素测定洞内中线的位置。洞外控制测量：定测精度较低，不满足隧道贯通精度要求。作用：在隧道各开挖口之间建立一精密的控制网，以进行洞内控制测量或中线测量，保证隧道的准确贯通。§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround平面控制测量①GPS测量②精密导线测量③三角测量④中线法高程控制测量①水准测量②三角高程测量中线法：简单、直观，精度不太高将隧道线路中线的平面位置，按定测的方法先测设在地表上，经反复核对无误后，把地表控制点确定下来，施工时就以这些控制点为准，将中线引入洞内。适用范围：直线隧道短于1000m；曲线隧道短于500m。BBBADADD§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround精密导线法：灵活、方便，地形适应性较大（首选）。§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround设计要求：多边形闭合环：独立闭合导线或与国家三角点相连；导线环个数不应少于4个；每个环的边数4～6条，增加检核条件，提高测角精度评定的可行性；水平角：奇数、偶数测回分测左角右角，检查测角错误；边长：接近测距仪的最佳测程，且不应短于300m；导线形式：直伸形式，减少转折角的个数，减少测量误差对隧道横向贯通误差的影响。我国大瑶山隧道长14.3km，洞外控制采用导线网，取得了很好的效果。大瑶山隧道精密导线图§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround精密导线法：灵活、方便，地形适应性较大（首选）。Nnfm2]/[测角中误差：——一个导线环内角的个数；N——导线环的个数。§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround精密导线法：灵活、方便，地形适应性较大（首选）。——一个导线环内角的个数；N——导线环的个数。导线环（网）的平差计算：一般采用条件平差或间接平差。边与角按下式定权221DDmmPP§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround三角测量：方向控制较高，对横向贯通误差而言最理想方法——一个导线环内角的个数；N——导线环的个数。布设一条高精度的基线作为起始边，并在三角锁另一端增设一条基线，以资检核；只有测角工作，按正弦定理推算边长；经过平差计算可求得三角点和隧道轴线上控制点的坐标，以控制点为依据，确定进洞方向。三角锁或导线环注意事项：§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround方向尽量垂直于贯通面；（边长误差）选择长边，减少测角个数；（测角误差）每一洞口附近不少于三个平面控制点，并尽量将其纳入主网中，以加强点位稳定性和入洞方向的校核。三角锁的起始边只有一条，则应尽量布设于中部；如果有两条，则应使其位于三角锁两端。三角锁中若要增列基线条件时，应将基线设于锁段两端，但此时起始边的测量精度应满足一定的要求。隧道GPS：工作量少，全天候观测，目前已得到应用设计要求每个开挖口至少应布测3个控制点，且其间高差不宜太悬殊；网的边长最长不宜超过30km，最短不宜短于300m；每个控制点应有3条或3条以上的边与其连接，极个别的点才允许由2个边连接；控制网要与线路中线连接，应把洞口1个控制桩或2个切线桩(曲线隧道)纳入主网；进口、出口、斜井或竖井的控制点之间不要求通视，但同一洞口控制点之间应当通视，以满足用常规测量方法复测、加密或恢复的需要；点位空中视野开阔，保证能接收到4颗以上卫星的信号；测站附近不应有对电磁波有强烈吸收、反射和干扰影响的物体。§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround某铁路隧道GPS洞外控制测量进口及1、2号斜井3、4号斜井6号斜井5号斜井8、9号斜井7号斜井大台竖井10、11号斜井12、13号斜井出口WS04WS19WS05WS01-1WS03WS20WS22WS23WS21WS24WS44WS45WS43WS25WS26WS27WS53WS54WS52WS48WS47-1WS46WS31S2WS32-1WS10WS34WS35WS36WS37WS39WS14WS55WS16WS56WS15乌鞘岭隧道施工测量洞外GPS控制网点位分布示意图§14-1洞外高程控制测量ControlSurveyontheGround任务：测量两相向开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内。高程控制可采用水准测量，亦可采用三角高程的方法。每一个洞口应埋设不少于2个水准点。隧道高程控制测量的技术设计测量部位测量等级每公里高差中数的偶然中误差(mm)两开挖洞口间的水准路线长度(km)水准仪等级水准尺类型洞外二≤1.0＞36S0.5、S1因瓦尺三≤3.013～36S1/S3因瓦尺/普通尺四≤5.05～13S3普通尺洞内二≤1.0＞32S1因瓦尺三≤3.011～32S3普通尺四≤5.05～11S3普通尺§14-1洞外控制测量ControlSurveyontheGround注：四、五等可采用光电测距仪三角高程测量§14-2洞外、洞内联系测量联系测量：洞外控制测量完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩和洞外控制网联系起来。坐标变换：控制网和中线的坐标系不一致，应把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐标系统，进行坐标变换。坐标变换公式：计算公式可以采用解析几何中的坐标转轴和移轴计算公式。坐标系统：在直线段以线路中线作为x轴；曲线上则以一条切线方向作为x轴。计算放样数据：用线路中线点和控制点的坐标，反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量的数据。进洞关系计算和进洞测量§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系计算和进洞测量①直线隧道②曲线隧道③洞口投点④掘进方向由洞外向洞内传递方向和坐标由洞外向洞内传递高程YXABCDEFPGHIJKLMN洞口口洞斜井或旁洞隧道进洞关系及洞内导线示意图进出（一）直线隧道（把中线引入洞内的方法）1．移桩法如图，洞口两端线路控制点A、B、C、D是按定测精度测设，它们并不是严格位于同一条直线上。精测A、B、C、D后，以A为原点，AB方向为纵轴X，计算出C、D两点的偏离值yc、yd和β角。将经纬仪分别安置在C、D上，拔角量出垂线yc和yD，定出C’和D’点。将经纬仪安置于D’点，照准C’即得进洞方向。AD’C’DCByCyDXYβ2．拔角法如图，当以AD为坐标纵轴时，可根据A、B及C、D点的坐标，反算出水平角α和β，即可得到进洞方向。通常为了施工测量方便，可将B、C两点移到中线上的B’、C’点上。ADC’CB’yCyDXβBα§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系的计算和进洞测量曲线隧道：投点A、G、D、E坐标已知并转换1）坐标反算，获得转向角：EDAG2）计算JD坐标EDEDEEJDJDyyyxxxxy)(3）计算出曲线要素4）推算隧道范围内其它中线控制点的隧道施工里程§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系的计算和进洞测量曲线隧道：投点A、G、D、E坐标已知并转换5）计算任一中线点的坐标中线点在直线上：cos)]([sin)]([1111HZNJDNHZNNDKDKTyyDKDKTx§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系的计算和进洞测量5）计算任一中线点的坐标中线点在缓和曲线上2222NZHNNZHNxyyyxxsincoscoscossinsin333333NNJDNNNJDNyxTyyyxTxx§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系的计算和进洞测量5）计算任一中线点的坐标中线点在圆曲线上通过圆心来计算myyRpxxZHoZHo18018044RDKDKHYNoON4444sincosONoNONoNRyyRxx§14-2洞外、洞内联系测量进洞关系的计算和进洞测量6）确定洞门的位置和进洞方向置镜D点，后视E点，转一角度β，沿此方向丈量距离SDH§14-2洞外、洞内联系测量由洞外向洞内传递方向和坐标联系导线：洞外导线的方向和坐标传递给洞内导线，构成一个洞内、外统一的控制系统。支导线斜井、横洞或竖井：增加开挖面方法：垂准仪光学投点、陀螺经纬仪定向§14-2洞外、洞内联系测量由洞外向洞内传递高程往返水准测量：斜井坡度陡，视线短，测站多，照明差，误差积累较大。每隔10站左右应在斜井边布一临时水准点，以便往返测量时校核。光电测距三角高程测量：温度，对向观测斜井或横洞：§14-2洞外、洞内联系测量由洞外向洞内传递高程竖井悬挂钢尺光电测距托架快速、准确，50米深更显优势A与测距仪照准头转动中心的高差B与反射镜转动中心的高差§14－3隧道洞内控制测量一、平面控制测量为了给出隧道正确的掘进方向，并保证准确贯通，应进行洞内控制测量。由于隧道洞内场地狭窄，平面控制常采用中线或导线两种形式。§14－3隧道洞内控制测量一、平面控制测量（一）中线形式用中线点直接进行施工放样。适用于较短隧道，以定测精度测设中线点，距离和角度数据由坐标值反算。测设新中线点，算出新点实际的精确点位，与理论坐标比较，若差值较大，应将新点移到正确的中线位置上。§14－3隧道洞内控制测量一、平面控制测量（二）导线形式洞内控制依靠导线，施工放样用的中线点由导线测设。导线控制的方法较中线形式灵活，点位易于选择，测量工作也较简单，而且具有多种检核方法，适用于长隧道。洞内导线与洞外导线比较，具有以下特点：洞内导线是逐渐向前延伸，只能敷设支导线或狭长形导线环；导线形状取决于坑道形状；导线点的埋石顶面应比洞内地面低20～30cm，上面加设护盖、填平地面，以免遭受破坏。洞内导线常采用的形式：1．单导线半数测回测左角，半数测回测右角。2．导线环每测一对新点后（如5和5’），按两点坐标反算5～5‘距离，与实测距离比较。3．主副导线环双线为主导线，单线为副导线。副导线只测角不量距。按虚线形成第二闭合环时，主导线在3点处能以平差角传算3～4边的方位角；以后均仿此法形成闭合环。主副导线环导线环洞内导线常采用的形式：4．交叉导线并行导线每前进一段交叉一次，每个新点由两条路线传算坐标，取平均值。5．旁点闭合环A、B为旁点。旁点闭合环一般测内角，作角度平差；旁点两侧的边长，可测可不测。交叉导线旁点闭合环•当有平行导坑时，可利用横通道将正洞和