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1、 8 1概述 第八章地下建筑物的施工测量 一 地下建筑物的施工测量的内容及其作用地下建筑物主要有隧道工程 城市地铁工程 人防工程 地下厂房仓库 地下停车场 机场 地下环形粒子加速器工程以及地下矿山的井巷工程等 地下建筑物施工测量的主要内容 在地面建立平面与高程施工控制网 将地面上的坐标 方向和高程传递到地下去的联系测量 在地下进行平面与高程控制测量 根据地下控制点进行施工放样 指导地下工程的正确开挖 衬砌和施工 对地下建筑工程中的大型设备进行安装和调校测量 最后进行竣工测量 地下建筑物施工测量的作用 在地下标定出地下工程建筑物的设计中心线和高程及开挖 衬砌和施工指定方向和位置 保证在有两个相向
2、开挖面的掘进中 施工中线在平面和高程上按设计的要求正确贯通 保证开挖不超过规定的界线 保证所有的建筑物在贯通前能正确的修建 保证设备的正确安装 为设计和管理部门提供竣工测量资料等 二 地下建筑物施工测量的方法 1 现场标定法 直接定线测量 对于较短的隧洞 可在现场直接选定洞口位置 然后用经纬仪按正倒镜定直线的方法标定隧洞中心线掘进方向 并求出隧洞的长度 2 解析法a 洞口位置的标定 b 开挖方向的标定 c 隧洞长度的确定 对于直线型隧道 对于曲线型隧道 8 2隧道贯通测量 一 贯通误差及其对隧道贯通的影响 相向开挖的两条施工中线上 具有贯通面里程的中线点不重合 两点连线的空间线段称为贯通误差
3、1 贯通误差的分类 贯通误差在水平面上的正射投影称为平面贯通误差 在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差 简称高程误差 平面贯通误差在水平面内可分解为两个分量 与贯通面平行的分量 称为横向贯通误差 简称横向误差 q 与贯通面垂直的分量 称为纵向贯通误差 简称纵向误差 l 2 贯通误差对隧道贯通的影响 高程误差主要影响线路坡度 纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度 横向误差影响线路方向 如果超过一定的范围 就会引起隧道几何形状的改变 甚至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除重建 既给工程造成重大经济损失又延误了工期 因此 必须对横向误差加以限制 3 横向误差和高程误差的限差 二 贯通误差的来源
4、和分配主要来源于洞内 外控制测量和竖井 斜井 联系测量的误差 由于施工中线的误差是由洞内导线测量确定 所以施工误差和放样误差对贯通的影响可忽略不计 误差分配 将地面控制作为一个独立因素 地下两相向开挖的坑道中导线测量的误差各为一个独立因素 设隧道总的横向贯通中误差的允许值为Mq 按等影响原则 则地面控制测量的误差所引起的横向贯通中误差的允许值为 对于高程控制测量 洞内 外各为一个独立因素 设隧道总的高程贯通中误差的允许值为Mh 则地面水准测量高程贯通中误差的允许值为 按上述原理算得的隧道洞内 洞外控制测量误差 对于贯通面上的横向和高程贯通中误差所产生的影响值为下表所示 注 此表不适用设有竖井的
5、隧道 若设有竖井 若设有竖井 在一般情况下通过每个竖井的联系测量误差作为一个独立因素 8 3隧道控制测量误差对横向贯通精度的影响 一 概述隧道控制测量包括地面和洞内两部分 每一部分又分平面控制和高程控制 平面控制可通过三角测量 导线测量 GPS测量等建立 高程控制一般采用水准测量的方法 隧道施工控制网的主要作用是保证地下相向开挖的工作面能正确贯通 它们的精度要求主要取决于隧道贯通的精度要求 隧道长度与形状 开挖工作面的数量以及施工方法等 二 导线测量误差对横向贯通精度的影响1 测角误差引起的横向贯通误差 式中 R2X为测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和 公式推导 2 测边误差所引起的横向
6、贯通误差 公式推导 式中 d2y为各导线边在贯通面上的投影长度平方的总和 3 导线测量误差引起的横向贯通误差 当导线为等边直伸型时 三 地面三角测量误差对隧道横向贯通误差的影响 略 四 水准测量误差对高程贯通精度的影响 受洞外或洞内高程控制测量的误差影响 贯通面上所产生的高程中误差按下式估算 式中 L 为洞内外水准路线全长 以km计 m 为每km水准测量高差中数的偶然中误差 以mm计 8 4地面控制测量 直线隧道长度大于1000m 曲线隧道长度大于500m 均应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计 两相邻开挖洞口 包括横洞口 斜井口 高程路线长度大于5000m 应根据高程贯通精度要求进
7、行隧道高程控制测量设计 一 洞外平面控制测量 对于直线隧道 洞外平面控制测量的目的主要是获取两端洞口较为精确的点的平面位置和引测进洞的方向 对于曲线隧道 洞外平面控制测量除具有与直线隧道相同的目的外 还在于间接求算隧道所在曲线的转向角及两端洞口控制桩与交点的相对位置 进而按设计选配的圆曲线半径和缓和曲线长重新确定隧道中线的位置 1 中线法 中线法一般只能用于短于1000m的直线隧道和短于500m的曲线隧道的洞外平面控制 建立洞外平面控制的常用的方法有 中线法 导线法 三角网和GPS网等 先将洞内线路中线点的平面位置测设于地面 经检核确认该段中线与两端相邻线路中线能够正确衔接后 方可以此作为依据
8、 进行引测进洞和洞内中线测设 2 导线法 导线最短边长不应小于300m 相邻边长的比不应小于1 3 并尽量采用长边 以减小测角误差对导线横向误差的影响 用导线方式建立隧道洞外平面控制时 导线点应沿两端洞口的连线布设 导线点的位置应根据隧道的长度和辅助坑道的数量及分布情况 并结合地形条件和仪器测程选择 导线的水平角一般采用方向观测法 当水平角只有两个方向时 可按奇数和偶数测回分别观测导线的左角和右角 这样可以检查出测角仪器的带动误差 数据处理时可以较大程度地消除此项误差的影响 导线的内业计算一般采用严密平差法 对于等级较低的导线也可采用近似平差计算 隧道洞外导线应组成闭合环 一个控制网中导线环的
9、个数应不少于4个 每个环的边数约为4 6条 应尽可能将两端洞口控制点纳入到导线网中 3 三角网法 三角测量建立隧道洞外平面控制时 一般是布设成单三角锁的形式 对于直线隧道 一排三角点应尽量沿线路中线布设 条件许可时 可将线路中线做为三角锁的一条基本边 布设为直伸三角锁 以减小边长误差对横向贯通的影响 对于曲线隧道 应尽量沿着两洞口的连线方向布设 以减弱边长误差对横向贯通的影响 四 GPS控制测量 布点要求与三角测量 导线测量相同 GPS网的布设一般遵循 网中每个点至少独立设站两次 的原则 如下图的布网方案 图中两点间连线为独立基线 该方案每个点均有三条独立基线相连 其可靠性较好 五 洞外高程控
10、制测量 洞外高程控制测量的任务 是按照测量设计中规定的精度要求 以洞口附近一个线路定测点的高程为起算高程 测量并传算到隧道另一端洞口与另一个定测高程点闭合 洞外高程测量的等级划分 隧道高程控制测量一般采用水淮测量 对于四 五等高程控制测量也可采用光电测距三角高程测量 8 5进洞关系计算和进洞测量 控制测量确认了隧道两端线路中线控制桩与洞外平面控制点的相对位置关系 根据洞外控制测量成果 计算由洞外控制点引测进洞测设数据 据此指导隧道的进洞及洞内开挖 称为进洞关系计算 进洞关系计算和进洞测量的主要任务 1 确定隧道中线与平面控制网之间的关系 2 在洞内控制建立之前 指导中线进洞和洞内开挖 隧道进洞
11、测设的主要方法 极坐标法 将隧道的中线控制桩纳入洞外平面控制网 控制测量完成后 即可求得它们的精确坐标 根据这些点的坐标和洞口 或洞内 中线点的坐标 反算出极坐标法的放样数据 进而现场测设 8 6地下控制测量 地下控制测量包括地下平面控制测量和高程控制测量 地下平面控制测量在隧道内只能敷设成支导线形式 其形状完全取决于隧道的形状 地下高程控制测量一般采用水准测量形式 也可以采用三角高程测量的形式 一 地下导线的特点和布设1 采取支导线形式 随坑道的开挖而逐渐向前延伸 2 导线点经常布设在坑道顶板 采用点下对中 3 采用分级布设的方法 施工导线 边长20 50m 基本导线 边长较短50 100m
12、 和主要导线 边长150 800m 见图 二 布设地下导线应注意的问题1 地下导线尽量沿线路中线 和边线 布设 边长要接近等边 2 在导线延伸时 应对以前的导线点作检查测量 在直线段只检查角度 在曲线段全面检查 3 应尽可能减小仪器对中和目标对中误差 当边长小于15m时 测回间仪器和目标应重新对中 4 边长测量中 采用钢尺悬空丈量时 除加入尺长 温度改正外 还应加入垂曲改正 当采用光电测距时应注意水雾 灰尘的影响 有瓦斯时应采用防爆测距仪 另外对于重要的贯通测量 边长应进行归化改正 续 5 凡构成闭和图形的导线网 环 都应进行平差计算 以便求出导线点的新坐标 6 对与螺旋形隧道 不能形成长边导
13、线 每次向前延伸时都应从洞外复测 复测精度应一致 在正明导线点无明显位移时 取点位的均值 三 洞内高程控制测量 洞内高程控制测量的目的 是由洞口高程控制点向洞内传递高程 即测定洞内各高程控制点的高程 做为洞内施工高程放样的依据 洞内应每隔200 500m设立一对高程控制点 高程控制点可选在导线点上 也可根据情况埋设在隧道的顶板 底板或边墙上 当采用水准测量时 应进行往返观测 采用光电测距三角高程测量时 应进行对向观测 三等及以上的高程控制测量应采用水准测量 四 五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量 高程导线宜构成闭合环 洞内高程控制测量采用水准测量时 除采用常规的方法外 有时为避免施工干扰
14、还采用倒尺法传递高程 应用倒尺法传递高程时 规定倒尺的读数为负值 则高差的计算与常规水准测量方法相同 hAB a b 计算检核 8 7隧道施工中的测量工作 一 隧道开挖中的测量工作1 施工中线的标定 1 中线法施工方法用全断面开挖法 先设置中线点 A为设计中线点位 已知P3 P4及中线方位 2 串线法隧道采用导坑法开挖 首先用中线法设置三个中线点 挂垂球 用肉眼来标定开挖方向 该方法误差较大 两相邻的临时中线点距离不宜小于5m B点距工作面距离不宜超过30m 2 坡度的标定通常用腰线法来标定放样坡度及各部位高程 A B高程为设计值 P1为已知高程点 二 隧道的竣工测量 在直线段每50m 曲线段每20m或需要加测断面处测绘隧道的实际净空 测量时以线路中线为准 包括测量隧道的拱顶高程 起拱线宽度 轨顶水平宽度 铺底或抑拱高程 竣工测量后 应对隧道的永久性中线点用混凝土包埋金属标志 直线段每200 250m一个 曲线段应至少在曲线的起终点各埋一个 作业 一 地下建筑物施工测量的主要内容有哪些 二 隧道贯通误差包括哪几类 为什么说横向贯通误差对贯通的影响最大 三 试分析地下导线测角 量边误差对横向贯通精度的影响 四 简述隧道工程中 地下导线布设的特点 五 简述隧道施工中用中线法和串线法标定施工中线的工作步骤
