大學(xué)工程測量經(jīng)典第15章橋隧測量PPT演示課件

1、第15 章 隧道與橋梁測量,15.1 隧道測量概述 隧道施工中，為加快工程進(jìn)度， 一般由隧道兩端洞口進(jìn)行相向開挖。 長大隧道施工時(shí)，還要在兩洞口間增加平峒、斜井或豎井，以增加掘進(jìn)工作面，加快工程進(jìn)度。 貫通隧道自兩端洞口相向開挖，在洞內(nèi)預(yù)定位置挖通，隧道測量也稱貫通測量。 隧道測量任務(wù)準(zhǔn)確測設(shè)出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道開挖時(shí)，測設(shè)隧道中線的方向和高程，指示掘進(jìn)方向，保證隧道按要求的精度正確貫通；放樣洞室各細(xì)部的平面位置與高程，放樣襯砌的位置等。,隧道測量示意圖,隧道施工的掘進(jìn)方向在貫通之前無法通視， 只能完全依據(jù)沿隧道中線布設(shè)的支導(dǎo)線來指導(dǎo)施工。 因支導(dǎo)線無外部檢核條件， 隧道內(nèi)

2、光線暗淡，工作環(huán)境較差， 測量時(shí)極易產(chǎn)生疏忽或錯(cuò)誤， 造成相向開挖隧道的方向偏離設(shè)計(jì)方向， 使隧道不能正確貫通， 后果是必須部分拆除已經(jīng)做好的襯砌， 削幫后重新襯砌，或采取其它補(bǔ)救措施， 從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并延誤工期。,隧道測量時(shí)，應(yīng)十分認(rèn)真細(xì)致， 除按規(guī)范的要求嚴(yán)格檢驗(yàn)與校正儀器外， 還應(yīng)注意采取多種有效措施削弱誤差，避免發(fā)生錯(cuò)誤。 在洞內(nèi)支導(dǎo)線測量中，因測量誤差的積累， 使兩個(gè)相向開挖的隧道中線不能準(zhǔn)確銜接， 錯(cuò)位距離貫通誤差， 分解為縱向貫通誤差t； 橫向貫通誤差u ； 高程貫通誤差h 。,t只影響隧道的長度，與工程質(zhì)量的關(guān)系不大， 不考慮t時(shí)， 隧道貫通相遇于一垂直于中線的平面貫

3、通面， 規(guī)范只規(guī)定了貫通面上u 與h的限差。,鐵路測量技術(shù)規(guī)則規(guī)定 長度小于4km的鐵路隧道，u 100mm，t 50mm 公路隧道勘測規(guī)程規(guī)定 長度小于3km的公路隧道，u 150mm，h70mm 3km6km的公路隧道，u200mm，u70mm。 隧道測量工作內(nèi)容 洞外控制測量、洞內(nèi)控制測量、 洞內(nèi)中線測設(shè)和洞內(nèi)構(gòu)筑物放樣等。,15.2 洞外控制測量 控制測量中誤差 指由測量誤差引起在貫通面上產(chǎn)生的貫通誤差， 取上述容許誤差的一半， 如3km公路隧道的橫向中誤差為75mm， 高程中誤差為35mm。 貫通誤差來源于洞外和洞內(nèi)控制測量兩個(gè)方面， 進(jìn)行洞外控制測量精度設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)將貫通誤差按誤差

4、傳播定律 分解為洞外和洞內(nèi)的橫向誤差和高程誤差， 此過程稱為貫通誤差影響值的分配。 公路隧道勘測規(guī)程規(guī)定的貫通誤差分配方案見表。,(1) 洞外平面控制測量 任務(wù)測定各洞口控制點(diǎn)的相對(duì)位置， 做為引測進(jìn)洞和測設(shè)洞內(nèi)中線的依據(jù)。 要求洞外平面控制網(wǎng)應(yīng)包括洞口控制點(diǎn)。 建立洞外平面控制的方法有： 敷設(shè)中線法、精密導(dǎo)線法、 三角鎖法和GPS法等。 下面介紹精密導(dǎo)線法與GPS法。, 精密導(dǎo)線法 在洞外沿隧道線形布設(shè)精密光電測距導(dǎo)線 來測定各洞口控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)。 導(dǎo)線采用正、副導(dǎo)線組成的若干個(gè)導(dǎo)線環(huán)構(gòu)成控制網(wǎng)， 主導(dǎo)線沿兩洞口聯(lián)線方向敷設(shè)，須同時(shí)觀測水平角邊長 副導(dǎo)線只測水平角，水平角觀測宜用不低于DJ

5、6級(jí)經(jīng)緯儀，, GPS法 用GPS測定各洞口控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)， 控制點(diǎn)間可以互不通視，沒有測量誤差積累， 適合于特長隧道及通視條件較差的山嶺隧道。,(2) 洞外高程控制測量 按測量設(shè)計(jì)中規(guī)定的精度要求， 施測隧道洞口附近水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。 包括隧道進(jìn)出口、豎井口、斜井口和坑道口 作為高程引測進(jìn)洞的依據(jù)。 一般采用三、四等水準(zhǔn)測量， 當(dāng)兩洞口之間的距離大于1km時(shí)， 應(yīng)在中間增設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。 隧道不長，高程控制測量等級(jí)在四等以下時(shí)， 也可采用光電測距三角高程測量的方法進(jìn)行觀測。 三角高程測量中，光電測距的最大邊長不應(yīng)超過600m， 每條邊均應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測。 高差計(jì)算時(shí)，應(yīng)加入地球曲率改正。,15.3

6、 隧道施工測量 內(nèi)容隧道正式開挖之前測設(shè)掘進(jìn)方向； 開挖過程中，測設(shè)隧道中線和腰線，指示掘進(jìn)方向； 隧道開挖到一定的距離后，進(jìn)行洞內(nèi)控制測量； 如要在隧道中間開挖豎井，還需進(jìn)行豎井聯(lián)系測量。 (1) 隧道掘進(jìn)方向的測設(shè)與標(biāo)定 根據(jù)洞外控制點(diǎn)的坐標(biāo)和路線交點(diǎn)JD的設(shè)計(jì)坐標(biāo)， 算出進(jìn)洞點(diǎn)處的隧道掘進(jìn)夾角A， 按A定出AJD方向； 計(jì)算出進(jìn)洞點(diǎn)B處的隧道掘進(jìn)夾角B ， 按B定出BJD方向。,隧道掘進(jìn)方向的測設(shè)與標(biāo)定,將定出的掘進(jìn)方向標(biāo)定在地面上的方法 在掘進(jìn)方向上埋設(shè)并標(biāo)定出A1，A2 ，A3 ，A4樁， 在垂直于掘進(jìn)方向埋設(shè)并標(biāo)定出A5，A6 ，A7 ，A8樁， 樁位埋設(shè)混凝土樁或石樁， 點(diǎn)位的選

7、取應(yīng)注意在施工過程中不被破壞和擾動(dòng)， 測量進(jìn)洞點(diǎn)A至A2，A3，A6，A7點(diǎn)的距離， 以便在施工過程中隨時(shí)檢查和恢復(fù)洞口點(diǎn)的位置。,(2) 開挖施工測量 1) 隧道中線和腰線測設(shè) 逐步往洞內(nèi)引測隧道中線和腰線。 中線控制掘進(jìn)方向， 腰線控制掘進(jìn)高程和坡度。 中線測設(shè) 隧道每掘進(jìn)20m左右測設(shè)一個(gè)中線樁，將中線向前延伸。 中線樁可同時(shí)埋設(shè)在頂部和底部， 測設(shè)隧道曲線段中線樁時(shí)，因?yàn)槎磧?nèi)工作面狹小， 不可能使用切線支距法或偏角法測設(shè)中線樁， 一般使用逐點(diǎn)搬移測站的偏角法進(jìn)行測設(shè)。 也可計(jì)算加樁點(diǎn)的坐標(biāo)，用全站儀坐標(biāo)放樣。,逐點(diǎn)搬移測站的偏角法測設(shè)隧道曲線, 腰線測設(shè) 高程由洞口水準(zhǔn)點(diǎn)引入， 隨著隧

8、道掘進(jìn)的延伸， 每隔10m應(yīng)在巖壁上設(shè)置一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)， 每隔50m設(shè)置一個(gè)固定水準(zhǔn)點(diǎn)， 保證隧道頂部和底部按設(shè)計(jì)縱坡開挖和襯砌正確放樣。 水準(zhǔn)測量均應(yīng)往返觀測。 根據(jù)洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，沿中線方向每隔5m10m， 在洞壁上高出隧道底設(shè)計(jì)地坪高1m的高度標(biāo)定抄平線， 稱為腰線。,2) 掘進(jìn)方向指示 使用帶激光指向功能全站儀拓普康GPT-3000LN 激光經(jīng)緯儀ET-02激光電子經(jīng)緯儀 防爆型激光指向儀JZY-3來指示掘進(jìn)方向。,光電跟蹤靶安裝在掘進(jìn)機(jī)器上， 激光指向儀安置于工作點(diǎn)并調(diào)整好視準(zhǔn)軸方向和坡度， 發(fā)射的激光束照射在光電跟蹤靶上， 當(dāng)掘進(jìn)方向發(fā)生偏差， 安裝在掘進(jìn)機(jī)上的光電跟蹤靶輸出偏差

9、信號(hào)給掘進(jìn)機(jī)， 掘進(jìn)機(jī)通過液壓控制系統(tǒng)自動(dòng)糾偏， 使掘進(jìn)機(jī)沿著激光束指引的方向和坡度正確掘進(jìn)。,3) 開挖斷面放樣 用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)， 盾構(gòu)機(jī)的鉆頭架是根據(jù)隧道斷面專門設(shè)計(jì)的， 可以保證隧道斷面在掘進(jìn)時(shí)一次成形， 混凝土預(yù)制襯砌塊的組裝一般與掘進(jìn)同步或交替進(jìn)行， 所以，不需要測量人員放樣斷面。,用鑿巖爆破法施工， 每爆破一次后，應(yīng)將設(shè)計(jì)隧道斷面放樣到開挖面上， 以供施工人員安排炮眼，準(zhǔn)備下一次爆破。 開挖斷面的放樣在中垂線和腰線的基礎(chǔ)上進(jìn)行， 包括兩邊倒墻和拱頂兩部分的放樣工作。 在設(shè)計(jì)圖紙上一般都給出斷面的寬度、拱腳 和拱頂?shù)臉?biāo)高、拱曲線半徑等數(shù)據(jù)。 側(cè)墻的放樣是以中垂線為準(zhǔn)， 向兩邊量取開挖寬

10、度的一半，用紅漆或白灰標(biāo)出， 即是側(cè)墻線。 拱形部分可根據(jù)計(jì)算或在AutoCAD上標(biāo)注的尺寸 放出圓周上的1，2，3等點(diǎn)，然后連成圓弧。,拱頂放樣,盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn),15.4 洞內(nèi)控制測量 平面控制導(dǎo)線，高程控制水準(zhǔn)。 目的是為隧道施工測量提供依據(jù)。 (1) 洞內(nèi)導(dǎo)線測量 洞內(nèi)導(dǎo)線是支導(dǎo)線，不可能一次測完， 每掘進(jìn)一段距離后才可以增設(shè)一個(gè)新點(diǎn)。 布設(shè)一個(gè)新點(diǎn)就需要進(jìn)行測量， 每掘進(jìn)20m50m就應(yīng)增設(shè)一個(gè)新點(diǎn)。 為防止錯(cuò)誤和提高支導(dǎo)線的精度， 每埋設(shè)一個(gè)新點(diǎn)， 應(yīng)從支導(dǎo)線的起點(diǎn)開始全面重復(fù)測量。 復(fù)測還可發(fā)現(xiàn)已建成的隧道是否存在變形， 點(diǎn)位是否被碰動(dòng)過。 對(duì)于直線隧道，一般只復(fù)測水平角。 長大隧道，

11、還需要加測陀螺導(dǎo)線邊，以控制方向誤差。,(2) 洞內(nèi)水準(zhǔn)測量 每掘進(jìn)20m50m就應(yīng)增設(shè)一個(gè)新水準(zhǔn)點(diǎn)。 洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)可以埋設(shè)在洞頂、洞底或洞壁上， 但必須穩(wěn)固和便于觀測。 可用洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志作為洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志， 也可每隔200m500m設(shè)置一個(gè)較好的專用水準(zhǔn)點(diǎn)。 每新埋設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)后， 都應(yīng)從洞外水準(zhǔn)點(diǎn)開始至新點(diǎn)重復(fù)往返觀測。 重復(fù)水準(zhǔn)測量還可以監(jiān)測已建成隧道的沉降情況， 這對(duì)在軟土中修建的隧道特別重要。,15.5 豎井聯(lián)系測量 長大隧道施工中，為增加隧道掘進(jìn)的工作面， 加快工程進(jìn)度，通常在其中部開挖豎井。 豎井聯(lián)系測量將地面控制點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、高程， 通過豎井傳遞到地下， 以保證新增工作面隧道

12、開挖的正確貫通。 根據(jù)地面已有控制點(diǎn)測設(shè)豎井的開挖位置， 豎井開挖過程中，其垂直度靠懸掛重錘的鉛垂線來控制， 開挖深度可用長鋼尺丈量。 豎井開挖到設(shè)計(jì)深度， 并根據(jù)概略掘進(jìn)的中線方向向左右兩翼掘進(jìn)約10m后， 就應(yīng)通過豎井聯(lián)系測量 將地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角、高程 精確地傳遞到井下，為隧道施工測量提供依據(jù)。,方向法一井定向,用陀螺經(jīng)緯儀傳遞方位角,高程傳遞,15.6 橋位控制測量 橋梁按其軸線長度分為四類 特大(500m)，大(100m500m)， 中(30m100m)，小(30m)， 平面形狀可分為直線橋和曲線橋兩種， 按結(jié)構(gòu)形式簡支梁橋、連續(xù)梁橋、 拱橋、斜拉橋、懸索橋等。 橋梁施工測量的

13、方法及精度要求隨橋梁軸線長度而定， 內(nèi)容有平面控制測量、高程控制測量、 墩臺(tái)定位和墩臺(tái)基礎(chǔ)及其頂部放樣等。,(1) 橋位平面控制測量 在橋址兩岸的路線中線上埋設(shè)控制樁。 兩岸控制樁的連線稱為橋軸線， 兩控制樁之間的水平距離，稱為橋軸線長度。 橋位平面控制可以采用三角測量、邊角測量 或GPS測量的方法建立， 常用橋位控制網(wǎng)的圖形為雙三角形 大地四邊形和雙大地四邊形。網(wǎng)形要求如下： 橋軸線與基線一端連接，成為三角網(wǎng)的一條邊， 橋軸線與基線交角盡量近于垂直， 基線長度一般不小于橋軸線長度的0.7倍； 三角網(wǎng)的傳距角應(yīng)盡量接近60， 一般不宜小于30，困難情況下應(yīng)不小于25； 三角點(diǎn)應(yīng)選在不被水掩、不

14、受施工干擾的地方。,橋位控制網(wǎng)圖形雙三角形 與大地四邊形,橋位控制網(wǎng)圖形雙大地四邊形,(2) 高程控制測量 采用水準(zhǔn)測量的方法建立。 水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在橋址附近安全穩(wěn)固、便于觀測的位置， 橋址兩岸至少應(yīng)各設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)； 引橋較長時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。 對(duì)于地質(zhì)條件較差或易受破壞的地段， 應(yīng)加設(shè)輔助水準(zhǔn)點(diǎn)或明、暗標(biāo)志。 橋位水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與路線水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測， 必要時(shí)應(yīng)與橋位附近其它單位的水準(zhǔn)點(diǎn)或工程設(shè)施聯(lián)測。 水準(zhǔn)點(diǎn)的高程一般采用國家水準(zhǔn)點(diǎn)高程， 如相距太遠(yuǎn)，聯(lián)測有困難時(shí)， 可引用橋位附近其它單位的水準(zhǔn)點(diǎn)，亦可使用假定高程,橋梁施工要求在河流兩岸建立統(tǒng)一的高程系統(tǒng)， 需要進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測量。 如在橋位上、下游不遠(yuǎn)處

15、， 國家測繪部門或其它單位進(jìn)行過跨河水準(zhǔn)測量 觀測方法和成果精度符合要求的則可利用， 否則需要自行測量。,跨河水準(zhǔn)測量的地點(diǎn) 應(yīng)盡量選擇在橋渡附近河寬最窄處， 兩岸測站點(diǎn)和立尺點(diǎn)可布成對(duì)稱圖形。 圖中1，2為測站點(diǎn)，A，B為立尺點(diǎn)， 要求1與2，1與2距離盡量相等，并使1，2大于10m， 觀測時(shí)，視線距水面的高度宜大于3m。,跨河水準(zhǔn)測量視線較長， 讀數(shù)困難，在水準(zhǔn)尺上 安裝一塊可以沿尺上下移動(dòng)的覘板 覘板用鋁或金屬或有機(jī)玻璃制造， 背面設(shè)有夾具， 可沿水準(zhǔn)標(biāo)尺面滑動(dòng)， 并能用固定螺絲控制， 將覘板固定于標(biāo)尺任一位置； 覘板中央開一小窗， 小窗中央安一水平指標(biāo)線。 由觀測者指揮立尺員 上下移動(dòng)

16、覘板， 使覘板上的水平指標(biāo)線落 在水準(zhǔn)儀十字絲橫絲上， 立尺員在水準(zhǔn)尺上讀取標(biāo)尺讀數(shù)。,15.7 橋墩的測設(shè) 橋墩測設(shè)應(yīng)進(jìn)行兩次。 水中橋墩基礎(chǔ)(墩底)采用浮運(yùn)法施工時(shí)， 目標(biāo)處于浮動(dòng)中的不穩(wěn)定狀態(tài)， 其上無法安置測量儀器， 因此墩底測設(shè)一般采用方向交會(huì)法； 在已經(jīng)穩(wěn)固的墩臺(tái)基礎(chǔ)上定位時(shí)， 可以采用直接法、方向交會(huì)法或極坐標(biāo)法。,(1) 直接法 適用于直線橋梁的墩臺(tái)測設(shè)。 將全站儀或測距儀安置在橋軸線控制點(diǎn)A上， 在AB連線上分別用正倒鏡分中法測設(shè)出 A點(diǎn)距墩臺(tái)中心P1，P2，P3的水平距離；,全站儀搬至對(duì)岸的B點(diǎn)， 在連線上分別采用正倒鏡分中法 測設(shè)出B點(diǎn)距墩臺(tái)中心P1，P2，P3的水平距離； 兩次測設(shè)的墩臺(tái)中心位置誤差應(yīng)小于2cm。,(2) 方向交會(huì)法