隧道施工測(cè)量演示PPT演示課件

第七章隧道施工測(cè)量,7-1隧道施工的特點(diǎn)及施工測(cè)量的任務(wù)和內(nèi)容,7-2隧道貫通誤差,7-3隧道洞外控制測(cè)量,7-4進(jìn)洞關(guān)系計(jì)算和進(jìn)洞測(cè)量,7-5隧道洞內(nèi)控制測(cè)量,7-6隧道施工中線測(cè)設(shè),1,7-1隧道施工的特點(diǎn)及施工測(cè)量的任務(wù)和內(nèi)容,為了保證工期，常利用增加開挖面的方法，將整個(gè)隧道分成若干段同時(shí)施工；,一、隧道施工的特點(diǎn),開挖順著中線不斷地向洞內(nèi)延伸，襯砌和洞內(nèi)建筑物（避車洞、排水溝、電纜槽等）的施工緊跟其后，不等貫通，隧道內(nèi)的大部分建筑物已經(jīng)建成；,2,增加開挖面的主要方法有：設(shè)置平行導(dǎo)坑或在隧道中部設(shè)置橫洞、斜井或豎井。,3,二、隧道施工測(cè)量的主要任務(wù),保證洞內(nèi)各項(xiàng)建筑物以規(guī)定的精度按照設(shè)計(jì)位置修建，不得侵入建筑限界。,保證相向開挖的工作面，按照規(guī)定的精度在預(yù)定位置貫通；,兩個(gè)開挖面相向開挖，在預(yù)定位置挖通稱為貫通。貫通后，由兩端分別引進(jìn)的線路中線，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的精度正確銜接。,4,洞外總體控制作為指導(dǎo)隧道施工的測(cè)量工作，在隧道開挖前一般要建立具有必要精度的、獨(dú)立的隧道洞外施工控制網(wǎng)，作為引測(cè)進(jìn)洞的依據(jù)；對(duì)于較短的隧道，可不必單獨(dú)建立洞外施工控制網(wǎng)，而以經(jīng)隧道施工復(fù)測(cè)、調(diào)整后并確認(rèn)的洞外線路中線控制樁為引測(cè)進(jìn)洞的依據(jù)。,三、隧道施工測(cè)量的特點(diǎn),5,2.洞內(nèi)分級(jí)控制洞內(nèi)控制點(diǎn)控制正式中線點(diǎn)（正式中線點(diǎn)是洞內(nèi)襯砌和洞內(nèi)建筑物施工放樣的依據(jù)），正式中線點(diǎn)控制臨時(shí)中線點(diǎn)；臨時(shí)中線點(diǎn)控制掘進(jìn)方向。,洞內(nèi)高程控制與平面相仿，臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)控制開挖面的高低，正式水準(zhǔn)點(diǎn)控制洞內(nèi)襯砌和洞內(nèi)建筑物的高程位置。,6,對(duì)于采用全斷面開挖法開挖的隧道，其測(cè)量過程與先挖導(dǎo)坑后擴(kuò)大成型開挖的隧道基本一樣，不同的是對(duì)臨時(shí)中線點(diǎn)、臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)設(shè)精度要求較高，或者是直接測(cè)設(shè)正式中線點(diǎn)、正式水準(zhǔn)點(diǎn)。,3.開挖方法影響測(cè)量方式先導(dǎo)坑后擴(kuò)大成型法對(duì)隧道的位置還有一定的糾正余地，隧道施工測(cè)量可先粗后精；,全斷面開挖法一次成型，隧道施工測(cè)量必須一次到位。,7,8,9,4.隧道施工的特殊環(huán)境對(duì)控制點(diǎn)布設(shè)提出特殊要求隧道貫通前，洞內(nèi)平面控制測(cè)量只能采用支導(dǎo)線的形式，測(cè)量誤差隨著開挖的延伸而積累。洞外控制網(wǎng)和洞內(nèi)施工控制測(cè)量應(yīng)保證必要的精度。控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在不易被破壞的位置處。,10,四、隧道施工測(cè)量的主要內(nèi)容,洞外平面控制測(cè)量；,洞外高程控制測(cè)量；,洞內(nèi)平面控制測(cè)量；,洞內(nèi)高程控制測(cè)量；,進(jìn)洞測(cè)量；,洞內(nèi)中線測(cè)設(shè)；,貫通誤差調(diào)整；,竣工測(cè)量。,11,7-2隧道貫通誤差,一、貫通誤差及其對(duì)隧道貫通的影響,相向開挖的兩條施工中線上，具有貫通面里程的中線點(diǎn)不重合，兩點(diǎn)連線的空間線段稱為貫通誤差。,實(shí)際的貫通誤差只有在貫通后才能確定！,12,1.貫通誤差的分類,貫通誤差在水平面上的正射投影稱為平面貫通誤差；在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫通誤差，簡(jiǎn)稱高程誤差。,貫通面,13,平面貫通誤差在水平面內(nèi)可分解為兩個(gè)分量：,與貫通面平行的分量，稱為橫向貫通誤差，簡(jiǎn)稱橫向誤差；與貫通面垂直的分量，稱為縱向貫通誤差，簡(jiǎn)稱縱向誤差。,貫通面,14,2.貫通誤差對(duì)隧道貫通的影響,高程誤差主要影響線路坡度。,縱向誤差影響隧道中線的長(zhǎng)度和線路的設(shè)計(jì)坡度。,橫向誤差影響線路方向，如果超過一定的范圍，就會(huì)引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段襯砌拆除重建，既給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失又延誤了工期。因此，必須對(duì)橫向誤差加以限制。,15,3.橫向誤差和高程誤差的限差,16,4.影響貫通誤差的主要因素及其分解,由于洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量和洞內(nèi)中線放樣等項(xiàng)誤差的共同影響。,一般將洞外平面控制測(cè)量的誤差做為影響隧道橫向貫通誤差的一個(gè)獨(dú)立的因素，將兩相向開挖的洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量的誤差各為一個(gè)獨(dú)立的因素，按照等影響原則確定相應(yīng)的橫向貫通誤差。,高程控制測(cè)量中，洞內(nèi)、洞外高程測(cè)量的誤差對(duì)高程貫通誤差的影響，按相等原則分配。,17,5.控制測(cè)量對(duì)貫通精度影響的限值,18,二、貫通誤差估算,1.導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)橫向貫通精度的影響,（mm）,測(cè)角誤差的影響設(shè)RX為導(dǎo)線環(huán)在隧道兩洞口連線的一列邊上的各點(diǎn)至貫通面的垂直距離（m），則導(dǎo)線的測(cè)角中誤差m（）對(duì)橫向貫通中誤差的影響為：,貫通誤差估算的方法因控制網(wǎng)的形式不同而異,19,（mm）,x,y,20,測(cè)距誤差的影響設(shè)導(dǎo)線環(huán)在鄰近隧道兩洞口連線的一列測(cè)邊上的各邊對(duì)貫通面上的投影長(zhǎng)度為dy(m)，導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量的相對(duì)中誤差為ml/l，則由于測(cè)距誤差對(duì)貫通面上橫向中誤差的影響為：,21,22,受角度測(cè)量誤差和距離測(cè)量誤差的共同影響，導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)貫通面上橫向貫通中誤差的影響為：,23,方法1.按照嚴(yán)密公式計(jì)算(公式與方法見新建鐵路測(cè)量規(guī)范（條文說明）),2.三角測(cè)量誤差對(duì)橫向貫通精度的影響估算,方法2.按導(dǎo)線估算（偏于安全，目前不提倡）,24,3.高程控制測(cè)量對(duì)高程貫通誤差的影響估算,在貫通面上，受洞外或洞內(nèi)高程控制測(cè)量誤差影響而產(chǎn)生的高程中誤差為：,式中，M為每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差，以mm計(jì)；L為洞外或洞內(nèi)兩開挖洞口間高程路線長(zhǎng)度的公里數(shù)。,25,算例,例7-1某鐵路隧道為直線隧道，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1136.29m，洞外平面控制設(shè)計(jì)為單導(dǎo)線，其布設(shè)如圖。試確定測(cè)量等級(jí)并判定該設(shè)計(jì)方案能否滿足貫通的精度要求。,26,（1）圖解相關(guān)數(shù)據(jù)A、F為導(dǎo)線的始、終點(diǎn)，亦為隧道洞口控制點(diǎn)。以洞外導(dǎo)線的始點(diǎn)A做為坐標(biāo)系原點(diǎn)，以隧道中線按里程增加方向?yàn)閄軸正向，建立測(cè)量坐標(biāo)系。在地形圖上，各導(dǎo)線點(diǎn)A、B、C、D、E、F在貫通面方向上的垂足分別為A、B，C、D、E、F，量算出各導(dǎo)線點(diǎn)的垂距RX及各導(dǎo)線邊在貫通面方向上的投影長(zhǎng)度dy，其結(jié)果于表7-3中。,解,27,（2）確定隧道洞外平面控制測(cè)量等級(jí)本例隧道長(zhǎng)度小于2km，根據(jù)表7-5洞外導(dǎo)線測(cè)量適用長(zhǎng)度知，洞外導(dǎo)線可布設(shè)為五等，即導(dǎo)線測(cè)角中誤差為m=4.0，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為ml/l=1/20000。,（3）估算洞外導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)貫通的影響洞外導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)貫通的影響列表計(jì)算如下,28,表7-3洞外導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)橫向貫通影響,29,=13.4（mm）,=13.1（mm）,=18.7（mm）,洞外導(dǎo)線測(cè)量中誤差對(duì)隧道的影響預(yù)計(jì)是18.7mm，其允許值是30mm，顯然該洞外導(dǎo)線測(cè)量設(shè)計(jì)可行。,30,注意：,計(jì)算洞外導(dǎo)線測(cè)角誤差影響值時(shí)，不應(yīng)計(jì)入始、終點(diǎn)（即洞口控制樁）。但在引入洞內(nèi)導(dǎo)線時(shí)，兩洞口控制樁上需測(cè)角，故其測(cè)角誤差應(yīng)計(jì)入洞內(nèi)的測(cè)量誤差。,31,7-3隧道洞外控制測(cè)量,直線隧道長(zhǎng)度大于1000m，曲線隧道長(zhǎng)度大于500m，均應(yīng)根據(jù)橫向貫通精度要求進(jìn)行隧道平面控制測(cè)量設(shè)計(jì)。,兩相鄰開挖洞口（包括橫洞口、斜井口）高程路線長(zhǎng)度大于5000m，應(yīng)根據(jù)高程貫通精度要求進(jìn)行隧道高程控制測(cè)量設(shè)計(jì)。,32,一、洞外平面控制測(cè)量,對(duì)于直線隧道，洞外平面控制測(cè)量的目的主要是獲取兩端洞口較為精確的點(diǎn)的平面位置和引測(cè)進(jìn)洞的方向；,對(duì)于曲線隧道，洞外平面控制測(cè)量除具有與直線隧道相同的目的外，還在于間接求算隧道所在曲線的轉(zhuǎn)向角及兩端洞口控制樁與交點(diǎn)的相對(duì)位置，進(jìn)而按設(shè)計(jì)選配的圓曲線半徑和緩和曲線長(zhǎng)重新確定隧道中線的位置。,33,1.中線法,中線法一般只能用于短于1000m的直線隧道和短于500m的曲線隧道的洞外平面控制。,建立洞外平面控制的常用的方法有：中線法、精密導(dǎo)線法、三角網(wǎng)和GPS網(wǎng)等。,先將洞內(nèi)線路中線點(diǎn)的平面位置測(cè)設(shè)于地面，經(jīng)檢核確認(rèn)該段中線與兩端相鄰線路中線能夠正確銜接后，方可以此作為依據(jù)，進(jìn)行引測(cè)進(jìn)洞和洞內(nèi)中線測(cè)設(shè)。,34,2.精密導(dǎo)線法,導(dǎo)線最短邊長(zhǎng)不應(yīng)小于300m，相鄰邊長(zhǎng)的比不應(yīng)小于1：3，并盡量采用長(zhǎng)邊，以減小測(cè)角誤差對(duì)導(dǎo)線橫向誤差的影響。,用導(dǎo)線方式建立隧道洞外平面控制時(shí)，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)沿兩端洞口的連線布設(shè)。,導(dǎo)線點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)隧道的長(zhǎng)度和輔助坑道的數(shù)量及分布情況，并結(jié)合地形條件和儀器測(cè)程選擇。,35,導(dǎo)線的水平角一般采用方向觀測(cè)法。當(dāng)水平角只有兩個(gè)方向時(shí)，可按奇數(shù)和偶數(shù)測(cè)回分別觀測(cè)導(dǎo)線的左角和右角，這樣可以檢查出測(cè)角儀器的帶動(dòng)誤差，數(shù)據(jù)處理時(shí)可以較大程度地消除此項(xiàng)誤差的影響。,導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算一般采用嚴(yán)密平差法，對(duì)于四、五等導(dǎo)線也可采用近似平差計(jì)算,36,隧道洞外導(dǎo)線應(yīng)組成閉合環(huán)，一個(gè)控制網(wǎng)中導(dǎo)線環(huán)的個(gè)數(shù)應(yīng)不少于4個(gè)；每個(gè)環(huán)的邊數(shù)約為46條，應(yīng)盡可能將兩端洞口控制點(diǎn)納入到導(dǎo)線網(wǎng)中。,37,3.三角網(wǎng)法,三角測(cè)量建立隧道洞外平面控制時(shí)，一般是布設(shè)成單三角鎖的形式。,對(duì)于直線隧道，一排三角點(diǎn)應(yīng)盡量沿線路中線布設(shè)。條件許可時(shí)，可將線路中線做為三角鎖的一條基本邊，布設(shè)為直伸三角鎖。以減小邊長(zhǎng)誤差對(duì)橫向貫通的影響。,對(duì)于曲線隧道，應(yīng)盡量沿著兩洞口的連線方向布設(shè)，以減弱邊長(zhǎng)誤差對(duì)橫向貫通的影響。,38,39,二、洞外高程控制測(cè)量,洞外高程控制測(cè)量的任務(wù)，是按照測(cè)量設(shè)計(jì)中規(guī)定的精度要求，以洞口附近一個(gè)線路定測(cè)點(diǎn)的高程為起算高程，測(cè)量并傳算到隧道另一端洞口與另一個(gè)定測(cè)高程點(diǎn)閉合。,閉合的高程差應(yīng)設(shè)斷高，或推算到路基段調(diào)整。這樣，既使整座隧道具有統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，又使之與相鄰線路正確銜接，從而保證隧道按規(guī)定精度在高程方面正確貫通，保證各項(xiàng)建筑物在高程方面按規(guī)定限界修建。,40,洞外高程測(cè)量的等級(jí)劃分,隧道高程控制測(cè)量一般采用水淮測(cè)量，對(duì)于四、五等高程控制測(cè)量也可采用光電測(cè)距三角高程測(cè)量。,41,高程控制測(cè)量誤差對(duì)高程貫通精度的影響,受洞外或洞內(nèi)高程控制測(cè)量的誤差影響，貫通面上所產(chǎn)生的高程中誤差按下式估算：,式中：m為每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差，以mm計(jì)；L為洞外或洞內(nèi)兩開挖洞口間水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，以km計(jì)。,42,每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差計(jì)算,例72某鐵路直線隧道，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為5246m，分別由兩端洞口相向開挖。兩端洞口分別埋設(shè)四個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)：BM23、BM231和BM24、BM241，其中BM23和BM24為定測(cè)線路水準(zhǔn)點(diǎn)。洞外高程控制測(cè)量設(shè)計(jì)為四等水準(zhǔn)測(cè)量，布設(shè)六個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。各測(cè)段水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度、往返測(cè)高差觀測(cè)值及高程計(jì)算列于表中，試計(jì)算每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差m，并估算mh。,43,表711往返測(cè)高差觀測(cè)值及高程計(jì)算,44,每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差計(jì)算,45,高程貫通中誤差為：,可見，該項(xiàng)洞外高程控制測(cè)量對(duì)貫通面上所產(chǎn)生的高程貫通中誤差的影響滿足精度要求。,46,7-4進(jìn)洞關(guān)系計(jì)算和進(jìn)洞測(cè)量,控制測(cè)量確認(rèn)了隧道兩端線路中線控制樁與洞外平面控制點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系。根據(jù)洞外控制測(cè)量成果，計(jì)算由洞外控制點(diǎn)引測(cè)進(jìn)洞測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)，據(jù)此指導(dǎo)隧道的進(jìn)洞及洞內(nèi)開挖，稱為進(jìn)洞關(guān)系計(jì)算。,47,進(jìn)洞關(guān)系計(jì)算和進(jìn)洞測(cè)量的主要任務(wù),1.確定隧道中線與平面控制網(wǎng)之間的關(guān)系；,2.在洞內(nèi)控制建立之前，指導(dǎo)中線進(jìn)洞和洞內(nèi)開挖。,48,隧道進(jìn)洞測(cè)設(shè)的主要方法極坐標(biāo)法,將隧道的中線控制樁納入洞外平面控制網(wǎng)，控制測(cè)量完成后，即可求得它們的精確坐標(biāo)。根據(jù)這些點(diǎn)的坐標(biāo)和洞口（或洞內(nèi)）中線點(diǎn)的坐標(biāo)，反算出極坐標(biāo)法的放樣數(shù)據(jù)，進(jìn)而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)。,A,B,C,D,49,50,7-5隧道洞內(nèi)控制測(cè)量,洞內(nèi)控制測(cè)量起始于兩端洞口處的洞外控制點(diǎn)，隨著隧道的開挖而向前延伸。,因此，只能敷設(shè)成支線形式，其形狀完全取決于隧道的形狀；,只能用重復(fù)觀測(cè)的方法進(jìn)行檢核。,51,一、洞內(nèi)平面控制測(cè)量,洞內(nèi)平面控制通常有兩種形式，即中線形式和導(dǎo)線形式。,中線形式就是以定測(cè)精度或稍高于定測(cè)精度，在洞內(nèi)按中線測(cè)量的方法測(cè)設(shè)隧道中線。這種方法只適用于短隧道。,洞內(nèi)導(dǎo)線主要有以下幾種形式：,1.單導(dǎo)線,52,2.導(dǎo)線環(huán),3.主副導(dǎo)線環(huán),53,4.交叉導(dǎo)線,5.旁點(diǎn)導(dǎo)線,54,洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)注意的問題,導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡量布設(shè)在施工干擾小、通視良好、地層穩(wěn)固的地方；,點(diǎn)間視線應(yīng)離開洞內(nèi)設(shè)施0.2m以上；,導(dǎo)線的邊長(zhǎng)在直線地段不宜短于200m，在曲線地段不宜短于70m，并盡量選擇長(zhǎng)邊和接近等邊；,導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)埋于坑道底板面以下1020cm，上面蓋鐵板以保護(hù)樁面及標(biāo)志中心不受損壞，為便于尋找，應(yīng)在邊墻上用紅油漆預(yù)以標(biāo)注；,55,采用雙照準(zhǔn)法測(cè)角，測(cè)回間要重新對(duì)中儀器和覘標(biāo)，以減小對(duì)中誤差和對(duì)點(diǎn)誤差的影響；,由洞外引向洞內(nèi)的測(cè)角工作，宜在夜晚或陰天進(jìn)行，以減小折光差的影響；,洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)重復(fù)觀測(cè)，定期檢查；,設(shè)立新點(diǎn)前必須檢查與之相關(guān)的既有導(dǎo)線點(diǎn)，在對(duì)既有導(dǎo)線點(diǎn)確認(rèn)的基礎(chǔ)上測(cè)量新點(diǎn);,應(yīng)構(gòu)成多邊形閉合導(dǎo)線或主副導(dǎo)線環(huán)；,當(dāng)有平行導(dǎo)坑時(shí)，應(yīng)利用橫向通道，使平行導(dǎo)坑的單導(dǎo)線與正洞的導(dǎo)線聯(lián)測(cè)，以資檢核。,56,二、洞內(nèi)高程控制測(cè)量,洞內(nèi)高程控制測(cè)量的目的，是由洞口高程控制點(diǎn)向洞內(nèi)傳遞高程，即測(cè)定洞內(nèi)各高程控制點(diǎn)的高程，做為洞內(nèi)施工