隧道工程_隧道测量

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1、测量学 第十四章隧 道 测 量本 章 学 习 要 点 1、隧道测量的内容和作用 ； 2、隧道洞外控制测量；3、隧道进洞测量；4、隧道洞内控制测量;5、隧道贯通误差预计;6、隧道施工测量与竣工测量。测绘工程系1目 录第一节 概述第二节 洞外控制测量第三节 隧道进洞测量第四节 隧道洞内控制测量第五节 隧道贯通误差 预计第六节 隧道施工测量第七节 隧道峻工测量2141 概 述 14.1.1隧道测量的内容和作用 隧道工程施工需要进行的主要测量工作包括：1洞外控制测量：在洞外建立平面和高程控制网，测定各洞 口控制点的位置；2进洞测量：将洞外的坐标、方向和高程传递到隧道内，建 立洞内、洞外统一坐标系统；3

2、洞内控制测量：包括隧道内的平面和高程控制；4隧道施工测量：根据隧道设计要求进行施工放样、指导开 挖；5竣工测量：测定隧道竣工后的实际中线位置和断面净空及 各建、构筑物的位置尺寸。 3隧道测量的主要目的:是保证隧道相向开挖时，能按规定的精度正确贯通，并使各 建筑物的位置和尺寸符合设计规定，不使侵入建筑限界，以 确保运营安全。414.1.2隧道贯通测量的含义在长大隧道施工中，为加快进度，常采用多种措施增加施工 工作面，如图14-1所示。图14-1增加施工工作面的方法(a)竖井 (b)平洞 (c)斜井1、贯通测量-两个相邻的掘进面，按设计要求在预定地点彼此接通，称为隧道贯通，为此而进行的相关测量工作

3、称为。贯通测量涉及大部分的隧道测量内容。52、贯通误差-由于各项测量工作中都存在误差，导致相向 开挖中具有相同贯通里程的中线点在空间不相重合，此两点在 空间的连接误差（即闭合差）称为。纵向贯通误差: 该线段在线路中线方向的分量称为;横向贯通误差: 在水平面内垂直于中线方向的分量称为;高程贯通误差: 在高程方向的分量称为。纵向误差-对贯通在距离上有影响；高程误差-对坡度有影响；横向误差-对隧道质量有影响。不同的隧道工程对贯通误差的容许值有各自具体的规定。如何 保证隧道在贯通时，两相向开挖的施工中线的闭合差（包括横 向、纵向及高程方向）不超过规定的限值，成为隧道测量的关 键问题。6fxfhfy纵向

4、贯通误差:在线路中线方向的投影长度横向贯通误差:在垂至于中线方向的投影长度高程贯通误差:在竖直方向的投影长度（影响里程、坡度）（影响质量）（影响坡度）全微分纵 向 误 差 对 坡 度 影 响高程误差对坡度影响仅考虑纵向贯 通误差时：仅考虑高程贯 通误差时：7 14.2 洞外控制测量 隧道的设计位置，一般是以定测的精度初步标定在地面上。在 施工之前必须进行施工复测，检查并确认两端洞口的中线控制 桩（也称为洞口投点）的位置，它是进行洞内施工测量的主要 依据。一、控制点的设置：测规规定1、在每个洞口应测设不少于3个平面控制点（包括洞口投点 及其相联系的三角点或导线点）2个高程控制点。2、直线隧道上，

5、两端洞口应各确定一个中线控制桩，以两 桩连线作为隧道的中线；3、在曲线隧道上，应在两端洞口的切线上各确定两个间距 不小于200 m的中线控制桩，以两条切线的交角和曲线要素为依 据，来确定隧道中线的位置。8洞外控制测量 各洞口外两点纳入控制网，洞口投点包含其中。 曲线隧道时，必须包含切线上的转点，以便精确确定转向角及曲 线其他元素。 首级不便，插点形式也可（如上图） 。图直线隧道曲线隧道测规：直线隧道1000 m，曲线隧道500 m， 即须平面控制设计，高程路线5000 m 即须高程控 制设计。93、平面控制网应尽可能包括隧道各洞口的中线控制点 ，这样既可以在施工测量时提高贯通精度，又可减少工作

6、 量。4、同时进行高程控制测量,联测各洞口水准点的高程， 以便引测进洞，保证隧道在高程方向准确贯通。 二、隧道洞外控制测量的目的是：（1）在各开挖洞口之间建立一精密的控制网，以便据此精 确地确定各开挖洞口的掘进方向和开挖高程，使之正确相 向开挖，保证准确贯通。（2）使各建筑物的位置和尺寸符合设计规定，不使侵入建 筑限界，以确保运营安全。 三、洞外控制测量：主要包括平面控制测量和高程控制测量两部分。1014.2.1洞外平面控制测量洞外平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通过地区 的地形和环境等条件进行，可采用的方法有：中线法、精密导 线法、三角锁网法、GPS测量。1中线法（平面控制简单、直

7、观，精度不高）适用于长度较短或贯通精度要求不高的隧道。 方法：就是将隧道中线的平面位置，测设在地表上，经反复核 对改正误差后，把洞口控制点确定下来，施工时就以这些控制 点为准，将中线引入洞内。在直线隧道，于地表沿勘测设计阶 段标定的隧道中线，用经纬仪正倒镜延伸直线法测设中线；在 曲线隧道，则按铁路曲线测设方法，首先精确标出两端切线方 向，然后测出转向角，将切线长度正确地标定在地表上，再把 线路中线测设到地面上。经反复校核，与两端线路正确衔接后 ，再以切线上的控制点（或曲线主点及转点等）为准，将中线 引入洞内。112精密导线法在隧道进、出口之间，沿勘测设计阶段所标定的中线或离 开中线一定距离布设

8、导线，采用精密测量的方法测定各导 线点和隧道两端控制点的点位。在进行导线点的布设时，除应满足6.2节的要求外，导线点 还应根据隧道长度和辅助坑道的数量及位置分布情况布设 。导线宜采用长边，且尽量以直伸形式布设，这样可以减 少转折角的个数，以减弱边长误差和测角误差对隧道横向 贯通误差的影响。为了增加检核条件和提高测角精度评定 的可行性，导线应组成多边形导线闭合环或具有多个闭合 环的闭合导线网，测规规定，在一个控制网中，导线 环的个数不宜少于4个；每个环的边数宜为46条。导线可以是独立的，也可以与国家高等级控制点相连。导线水平角的观测，宜采用方向观测法，测回数应符合表 14-1的规定。 12三角锁

9、、导 线测量等级测角中误差 （）仪器型号测回数二1.0DJ169DJ2912三1.8DJ14DJ26四2.5DJ12DJ24五4.0DJ22表14-1 测角精度、仪器型号和测回数13当水平角为两方向时，则以总测回数的奇数测回和偶数测回 分别观测导线的左角和右角。左、右角分别取中数后应按式 (14-1)计算圆周角闭合差，其值应符合表14-2的规定。再将 它们统一换算为左角或右角后取平均值作为最后结果，这样 可以提高测角精度。左角中 右角中360 (14-1)导线 等级二三四五2.03.65.08.0表14-2 测站圆周角闭合差的限差 （）14导线环角度闭合差，应不大于按下式计算的限差：式中 m设

10、计所需的测角中误差（）；n导线环内角的个数。导线的实际测角中误差应按下式计算，并应符合控制测 量设计等级的精度要求。 式中 f每一导线环的角度闭合差（）；n 每一导线环内角的个数；N导线环的总个数。 15导线环（网）的平差计算: 一般采用条件平差或间接平差。当导线精度要求不高时，亦 可采用近似平差。用导线法进行平面控制比较灵活、方便，对地形的适应性强 。我国长达14.3 km的大瑶山隧道和8 km多的军都山隧道，采用光电测距仪导线网作控制测量，均取得了很好的效果。16导线网特点： 布网自由、灵活，适应性好； 工作量小，1/3 的三角测量； 内业相对简单。大瑶山隧道（14.295km） 大秦线军

11、都山隧道（8.46km） 朔石线雁门关隧道（10.764km） 候月线云台山隧道（8.147km） 横南线分水关隧道（7.228km） 南昆线米花岭隧道（8.654km） 湘黔复线新雪峰山隧道（3.693km） 深圳梧桐山公路隧道 北京地铁复兴门折返线工程 等等。工程应用实例：上世纪80年代以来，因全站仪的普及 ，导线网已成为隧道控制的主要方案。如 ： （1）定测中线是采用光电测 距仪测设的，且施工不设辅 助导坑时，可采用单导线； （2）一般地，2KM以下的短 隧道均可采用单闭合导线； （3）当两端洞口控制点与国 家三角点方便联测时，可采 用单附合导线； （4）除复杂的长大曲线隧道 要采用GP

12、S网、边角网或混 合网外（不多见），几乎所有 的中长隧道均可采用狭长的 多环导线17图7-3 （1）布置简况： 导线网包含四个闭合环：TC14-TC1-TC2-TC13-TC14；TC2-TC3-TC4-TC11- TC12-TC13-TC2；TC4-TC5-TC6-TC9-TC10-TC11-TC4；TC6-TC7-TC8-TC9-TC6 两洞口点进1（TC2）和出1 （TC8）纳入主网，进2 和出2为插点，进出洞口 处各有三个控制点。 主网平均边长617.9m，最短边长315m，最长边1173m。洞口点至后视点（定 向点）的最短边长（进2-TC1的边长）为301.6m，导线边最大倾角24，

13、平均倾角 815。 由TCl610全站仪施测，测距标称精度为2mm+2ppm，测角精度1.5。主网水 平角观测12个测回，附网观测9个测回（亦应观测12个测回为好），竖直角观测3 个测回，边长观测3个测回。 估算的横向贯通误差为11.7mm（见算例7-2），实际为5.9mm，限差为 55mm， 隧道贯通面隧道为双洞直线型，全长3.02km和 3.01km，三维导线网作平面控制。 183、三角锁网法将测角三角锁布置在隧道进出口之间，以一条高 精度的基线作为起始边，并在三角锁的另一端增 设一条基线，以增加检核和平差的条件。三角测 量的方向控制较中线法、导线法都高，如果仅从 提高横向贯通精度的观点考

14、虑，它是最理想的隧 道平面控制方法。图直线隧道曲线隧道19由于光电测距仪和全站仪的普遍应用，三角测量除采用测角 三角锁外，还可采用边角网和三边网作为隧道洞外控制。但 从其精度、工作量等方面综合考虑，以测角单三角形锁最为 常用。经过近似或严密平差计算可求得各三角点和隧道轴线 上控制点的坐标，然后以这些控制点为依据，可计算各开挖 口的进洞方向。 4GPS测量 GPS是全球定位系统的简称，它的原理和使用方法，可参阅 本书第16章有关内容。隧道洞外控制测量可利用GPS相对定位技术，采用静态测量方式进行。测量时仅需在各开挖洞口附近测定几个控制点的 坐标，工作量小，精度高，而且可以全天候观测，因此是大 中

15、型隧道洞外控制测量的首选方案。2014.2.2洞外高程控制测量洞外高程控制测量，是按照设计精度施测各开挖洞口附近水准 点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，以 保证在高程方向按规定精度正确贯通，并使隧道各附属工程按 要求的高程精度正确修建。高程控制方法：1）常采用水准测量方法，2）四、五等高程控制亦可采用光电测距三角高程的方法进行。（但当山势陡峻采 用水准测量困难时， ）高程控制路线：应选择连接各洞口最平坦和最短的线路，以期 达到设站少、观测快、精度高的要求。每一个洞口应埋设不少 于2个水准点，以相互检核；两水准点的位置，以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰。高

16、程控制水准测量的精度：一般参照表14-3的洞外部分即可。21测量 部位测量 等级每公里水准测 量的偶然中误 差M(mm)两开挖洞口间 水准路线长度 （km）水准仪等级 测距仪精度等 级水准标尺类型洞外二1.036DS0.5、DS1线条式铟瓦水准尺三3.01336DS1线条式铟瓦水准 尺DS3区格式水准尺 四5.0513DS3、区格式水准尺 五7.55DS3、区格式水准尺 洞内二1.032S1线条式铟瓦水准尺三3.01132S3区格式水准尺 四5.0511DS3、区格式水准尺 五7.55DS3、区格式水准尺 表14-3 各等级水准测量的路线长度及仪器等级的规定 22 14.3 隧道进洞测量 隧道进洞测量： （隧道洞