隧道測(cè)量培訓(xùn)

1、隧道工程控制測(cè)量隧道工程控制測(cè)量一、隧道工程測(cè)量（土建階段）的中心任務(wù)一、隧道工程測(cè)量（土建階段）的中心任務(wù)二、隧道工程測(cè)量的內(nèi)容二、隧道工程測(cè)量的內(nèi)容三、誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)三、誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)一、隧道工程測(cè)量（土建階段）的中心任務(wù)一、隧道工程測(cè)量（土建階段）的中心任務(wù) 保證隧道在規(guī)定的限差內(nèi)正確貫通，隧道結(jié)構(gòu)按照保證隧道在規(guī)定的限差內(nèi)正確貫通，隧道結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確就位，是隧道工程土建階段的中心任務(wù)設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確就位，是隧道工程土建階段的中心任務(wù)總體質(zhì)量目標(biāo)：總體質(zhì)量目標(biāo)： 確保全線建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備、管線安裝按設(shè)計(jì)準(zhǔn)確就位；避確保全線建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備、管線安裝按設(shè)計(jì)準(zhǔn)確就位

2、；避免因施工控制測(cè)量、放樣測(cè)量超差而造成重大設(shè)計(jì)變更和工程事故。免因施工控制測(cè)量、放樣測(cè)量超差而造成重大設(shè)計(jì)變更和工程事故。質(zhì)量指標(biāo)：質(zhì)量指標(biāo)：1 1、施工控制測(cè)量滿足規(guī)范及施工要求，隧道貫通中誤差橫向不超過(guò)、施工控制測(cè)量滿足規(guī)范及施工要求，隧道貫通中誤差橫向不超過(guò) 50mm 50mm，高程不超過(guò)，高程不超過(guò) 25mm 25mm；( (提高控制測(cè)量各環(huán)節(jié)的精度提高控制測(cè)量各環(huán)節(jié)的精度) )2 2、施工放樣測(cè)量滿足規(guī)范和驗(yàn)收要求，盾構(gòu)施工按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確就、施工放樣測(cè)量滿足規(guī)范和驗(yàn)收要求，盾構(gòu)施工按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確就位；位；( (設(shè)計(jì)復(fù)核、起算點(diǎn)復(fù)核、引測(cè)正確、放樣復(fù)核設(shè)計(jì)復(fù)核、起算點(diǎn)復(fù)核、引測(cè)正確、

3、放樣復(fù)核) )3 3、隧道結(jié)構(gòu)不侵入建筑限界，設(shè)備不侵入設(shè)備限界。、隧道結(jié)構(gòu)不侵入建筑限界，設(shè)備不侵入設(shè)備限界。二、隧道工程測(cè)量的內(nèi)容（以地鐵工程為例）二、隧道工程測(cè)量的內(nèi)容（以地鐵工程為例） 地面控制測(cè)量地面控制測(cè)量 聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量 地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量 施工放樣測(cè)量施工放樣測(cè)量 其他測(cè)量工作（變形監(jiān)測(cè)、斷面測(cè)量、竣工測(cè)量等）其他測(cè)量工作（變形監(jiān)測(cè)、斷面測(cè)量、竣工測(cè)量等）地面控制測(cè)量地面控制測(cè)量地面控制網(wǎng)的形式地面控制網(wǎng)的形式平面：平面：GPS網(wǎng)網(wǎng) 邊角網(wǎng)邊角網(wǎng) 三角網(wǎng)三角網(wǎng) 導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng)高程：水準(zhǔn)網(wǎng)（幾何水準(zhǔn)高程：水準(zhǔn)網(wǎng)（幾何水準(zhǔn) 三角高程三角高程 GPS水準(zhǔn)）水準(zhǔn)）聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量

4、聯(lián)系測(cè)量的目的：聯(lián)系測(cè)量的目的： 通過(guò)豎井等將地面的坐標(biāo)，方位和高程傳遞到井通過(guò)豎井等將地面的坐標(biāo)，方位和高程傳遞到井下，建立隧道內(nèi)起算控制依據(jù)。下，建立隧道內(nèi)起算控制依據(jù)。 聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量的方法聯(lián)系測(cè)量的方法 平面聯(lián)系測(cè)量平面聯(lián)系測(cè)量 聯(lián)系三角形法聯(lián)系三角形法 陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法鉛錘儀法 兩井定向兩井定向 投點(diǎn)定向投點(diǎn)定向 導(dǎo)線直接傳遞導(dǎo)線直接傳遞 全站儀自由設(shè)站全站儀自由設(shè)站聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量聯(lián)系測(cè)量的方法聯(lián)系測(cè)量的方法 高程聯(lián)系測(cè)量高程聯(lián)系測(cè)量 懸吊鋼尺懸吊鋼尺 懸吊鋼絲懸吊鋼絲聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量cabcab聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量ATcOOba1c1b2111

5、11A M聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形平差計(jì)算聯(lián)系三角形平差計(jì)算222222cos2-abcabcaabccbcc測(cè)計(jì)33cbaVVV聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量n聯(lián)系三角形應(yīng)為伸展形狀，角度和應(yīng)接近于零，在任何情況下，角都不能大于3；nb/a的數(shù)值應(yīng)大約等于1.5；n兩弦線之間的距離，應(yīng)盡可能布置長(zhǎng)一些；n當(dāng)聯(lián)系三角形未平差時(shí)傳遞方向應(yīng)選擇經(jīng)過(guò)小角的路線。聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量n聯(lián)系三角形測(cè)量定向精度2222)()()(poosoommmm2)(som2)(om2)(pom式中：為邊長(zhǎng)丈量誤差所引起的計(jì)算角度的誤差；為角度觀測(cè)誤差的影響；為用弦線投點(diǎn)誤差的影響。聯(lián)系三角形測(cè)量

6、聯(lián)系三角形測(cè)量當(dāng)?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時(shí)當(dāng)?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時(shí)有：有：)(2)(222baatgmmsso如果 =0.8mm， =3 ，a =4.5m，b/a =1.5 則 6 . 4)(somsm聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量當(dāng)?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時(shí)，可得：當(dāng)?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時(shí)，可得：2221221)(2)(ababmmmo在實(shí)際工作中，可以認(rèn)為地下方向觀測(cè)的誤差約等于地面上方向誤差的一倍半，即m1=1.5m。若再取b/a=1.5，則 2229 .3025. 25 . 1125. 32)(mmmommo5 . 5)(如前所述地面測(cè)角中誤差規(guī)定為4，于

7、是方向中誤差為m=3。故得： 5 .16)(om聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量當(dāng)豎井深度約20米，兩弦線間距為5米時(shí)，其投點(diǎn)誤差引起的方向誤差大約為 8)(pom將以上所得的各項(xiàng)數(shù)值代入，得到地下控制網(wǎng)起始方向角的誤差為：1985 .166 . 4)()()(222222poosoommmm聯(lián)系三角形測(cè)量聯(lián)系三角形測(cè)量懸吊鋼絲的注意事項(xiàng)1、防止側(cè)向風(fēng)的影響，或者水桶液面受滴水影響產(chǎn)生激振，影響鋼絲投點(diǎn)精度；因此觀測(cè)時(shí)豎井最好停止通風(fēng)和人員上下走動(dòng)；2、鋼絲較長(zhǎng)時(shí)，擺動(dòng)周期較長(zhǎng)（25米時(shí)10秒），觀測(cè)時(shí)要至少注視鋼絲一個(gè)周期；3、鋼絲加上荷重后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)、荷重較大時(shí)還會(huì)產(chǎn)生蠕變伸長(zhǎng)，要防止重錘托

8、底。 陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向鉛錘儀法定向陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向鉛錘儀法定向 陀螺儀能夠精確測(cè)定真北方位（地球自轉(zhuǎn)軸方向），陀螺儀能夠精確測(cè)定真北方位（地球自轉(zhuǎn)軸方向），利用附帶的經(jīng)緯儀可以測(cè)定測(cè)線邊與真北方位的夾角，所利用附帶的經(jīng)緯儀可以測(cè)定測(cè)線邊與真北方位的夾角，所以陀螺經(jīng)緯儀可以間接測(cè)定坐標(biāo)方位角。以陀螺經(jīng)緯儀可以間接測(cè)定坐標(biāo)方位角。 子午線收斂角：某一點(diǎn)上真北方位與坐標(biāo)北方位之間子午線收斂角：某一點(diǎn)上真北方位與坐標(biāo)北方位之間的夾角。的夾角。陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向鉛錘儀法定向陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向鉛錘儀法定向陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向的精度鉛錘儀法定向的精度目前陀螺儀標(biāo)稱精

9、度有目前陀螺儀標(biāo)稱精度有20秒秒 如Wild的GAK-1 SOKKIA 的GP2103R3 GP3103R3 GPxX10秒 如長(zhǎng)沙徠賽的AGT-1 3秒 德國(guó) GYROMAT 2000 GYROMAT 3000鉛錘儀有鉛錘儀有 Wild的的 NL 1/20萬(wàn)萬(wàn) 其他其他1/10000，1/50000等等隧道工程控制測(cè)量陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向鉛錘儀法定向秒秒陀螺儀陀螺儀+鉛錘儀法定向的精度鉛錘儀法定向的精度標(biāo)稱精度標(biāo)稱精度20秒的陀螺儀秒的陀螺儀,按照地面常數(shù)觀測(cè)測(cè)前、測(cè)后各按照地面常數(shù)觀測(cè)測(cè)前、測(cè)后各3測(cè)回，地下定向邊對(duì)向各三測(cè)回進(jìn)行觀測(cè)，不考慮地面常測(cè)回，地下定向邊對(duì)向各三測(cè)回進(jìn)行觀測(cè)

10、，不考慮地面常數(shù)觀測(cè)邊自身的方位角誤差，有定向中誤差：數(shù)觀測(cè)邊自身的方位角誤差，有定向中誤差：5 .112620m兩井定向兩井定向兩井定向兩井定向兩井定向的精度兩井定向的精度 一般來(lái)說(shuō)，兩井定向由于兩根吊錘線之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)一般來(lái)說(shuō)，兩井定向由于兩根吊錘線之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一井定向，因此能夠減小投點(diǎn)誤差對(duì)地下導(dǎo)線方位角大于一井定向，因此能夠減小投點(diǎn)誤差對(duì)地下導(dǎo)線方位角精度的影響。所以兩井定向的精度較一井定向高，工地具精度的影響。所以兩井定向的精度較一井定向高，工地具備條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行兩井定向備條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行兩井定向 兩井定向兩井定向兩井定向的計(jì)算兩井定向的計(jì)算 1.計(jì)算各點(diǎn)在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)計(jì)算各點(diǎn)

11、在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 2.計(jì)算假定坐標(biāo)系和測(cè)量坐標(biāo)系之間的夾角計(jì)算假定坐標(biāo)系和測(cè)量坐標(biāo)系之間的夾角 3.計(jì)算兩個(gè)坐標(biāo)系的長(zhǎng)度比計(jì)算兩個(gè)坐標(biāo)系的長(zhǎng)度比 4.按坐標(biāo)變換公式計(jì)算各點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)按坐標(biāo)變換公式計(jì)算各點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)兩井定向兩井定向兩井定向的精度兩井定向的精度 總誤差總誤差 222下上mmmi對(duì)于等邊直伸導(dǎo)線對(duì)于等邊直伸導(dǎo)線,井下連接誤差井下連接誤差2212)(1(mnniimmi兩井定向兩井定向關(guān)于兩井定向的幾個(gè)結(jié)論關(guān)于兩井定向的幾個(gè)結(jié)論地下導(dǎo)線的邊長(zhǎng)應(yīng)盡量拉長(zhǎng)，從而減少測(cè)站數(shù)，以減少測(cè)地下導(dǎo)線的邊長(zhǎng)應(yīng)盡量拉長(zhǎng)，從而減少測(cè)站數(shù)，以減少測(cè)角誤差對(duì)定向精度的影響；角誤差對(duì)定

12、向精度的影響；兩根吊錘線之間的距離應(yīng)盡量長(zhǎng)一些，如果距離太短，地兩根吊錘線之間的距離應(yīng)盡量長(zhǎng)一些，如果距離太短，地面控制測(cè)量誤差對(duì)定向精度的影響較大，面控制測(cè)量誤差對(duì)定向精度的影響較大，在地面測(cè)定兩吊錘線的坐標(biāo)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)布置測(cè)量圖形，使在地面測(cè)定兩吊錘線的坐標(biāo)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)布置測(cè)量圖形，使得兩點(diǎn)之間的相對(duì)橫向誤差盡量小；得兩點(diǎn)之間的相對(duì)橫向誤差盡量??；投點(diǎn)定向投點(diǎn)定向?qū)Ь€直接傳遞導(dǎo)線直接傳遞投點(diǎn)定向相對(duì)較為簡(jiǎn)單投點(diǎn)定向相對(duì)較為簡(jiǎn)單,誤差比較容易估算誤差比較容易估算;導(dǎo)線直接傳遞導(dǎo)線直接傳遞,可按嚴(yán)密平差的精度評(píng)定方法評(píng)定方位角精度可按嚴(yán)密平差的精度評(píng)定方法評(píng)定方位角精度全站儀自由設(shè)站法定向全站儀自

13、由設(shè)站法定向APMN井上地面井下地面CR1R2R3R4R5R6E全站儀自由設(shè)站法定向全站儀自由設(shè)站法定向全站儀自由設(shè)站法定向的精度全站儀自由設(shè)站法定向的精度井筒井筒6米直徑米直徑,觀測(cè)觀測(cè)4個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn),測(cè)角精度測(cè)角精度10秒秒,測(cè)距精度測(cè)距精度2毫米毫米定向精度可達(dá)定向精度可達(dá)7秒秒地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量地下控制網(wǎng)的形式地下控制網(wǎng)的形式 單導(dǎo)線單導(dǎo)線 雙導(dǎo)線雙導(dǎo)線 狹長(zhǎng)邊角網(wǎng)狹長(zhǎng)邊角網(wǎng) 高鐵高鐵CP控制網(wǎng)控制網(wǎng)地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量高鐵高鐵CP控制網(wǎng)控制網(wǎng)地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式5線 路 中 線地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式111地下控制測(cè)量地下控制

14、測(cè)量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式測(cè)點(diǎn)埋設(shè)形式地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量地下控制測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題地下控制測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題 1.測(cè)點(diǎn)埋設(shè)的穩(wěn)定性很重要測(cè)點(diǎn)埋設(shè)的穩(wěn)定性很重要; 2.對(duì)于折光影響要充分重視對(duì)于折光影響要充分重視; 3.觀測(cè)環(huán)境要有保障觀測(cè)環(huán)境要有保障;誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)概念概念 誤差：一個(gè)測(cè)量值與其真值之差誤差：一個(gè)測(cè)量值與其真值之差 中誤差：誤差的數(shù)學(xué)期望，定義式如下中誤差：誤差的數(shù)學(xué)期望，定義式如下:)(lim22Enmn誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)概念概念 極限誤差規(guī)定的依據(jù)：極限誤差規(guī)定的依據(jù)： 大于一倍中誤差的偶然誤差出現(xiàn)的可能性為大于一倍中誤差的偶

15、然誤差出現(xiàn)的可能性為32%，大，大于二倍中誤差的偶然誤差出現(xiàn)的可能性為于二倍中誤差的偶然誤差出現(xiàn)的可能性為5%，大于三倍中，大于三倍中誤差的偶然誤差出現(xiàn)的可能性為誤差的偶然誤差出現(xiàn)的可能性為3，因此一般規(guī)定三倍中，因此一般規(guī)定三倍中誤差為極限誤差，如果要求較嚴(yán)格，則規(guī)定兩倍中誤差為誤差為極限誤差，如果要求較嚴(yán)格，則規(guī)定兩倍中誤差為極限誤差。極限誤差。誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)貫通誤差的來(lái)源：貫通誤差的來(lái)源： 地面控制測(cè)量誤差地面控制測(cè)量誤差 聯(lián)系測(cè)量誤差聯(lián)系測(cè)量誤差 地下控制測(cè)量誤差地下控制測(cè)量誤差 2322212mmmm誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì) 對(duì)于隧道

16、貫通誤差來(lái)說(shuō)對(duì)于隧道貫通誤差來(lái)說(shuō),一般情況下縱向誤差一般情況下縱向誤差(里程方向里程方向)和豎向誤差和豎向誤差(高程高程)比較容易控制比較容易控制, 橫向誤差較難控制橫向誤差較難控制,而橫向而橫向誤差超限引起的后果比較嚴(yán)重誤差超限引起的后果比較嚴(yán)重,因此橫向誤差是關(guān)注的重點(diǎn)因此橫向誤差是關(guān)注的重點(diǎn). 誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)地下控制測(cè)量誤差地下控制測(cè)量誤差支導(dǎo)線端點(diǎn)橫向貫通誤差影響值近似公式（單向開(kāi)挖）支導(dǎo)線端點(diǎn)橫向貫通誤差影響值近似公式（單向開(kāi)挖） 222)()(ylxqdlmRmm誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)地面控制測(cè)量誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差地面控制測(cè)量誤差

17、和聯(lián)系測(cè)量誤差 地面控制測(cè)量的誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差綜合反映在地下地面控制測(cè)量的誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差綜合反映在地下起始數(shù)據(jù)上。具體而言，即反映在地下起始點(diǎn)的點(diǎn)位誤差起始數(shù)據(jù)上。具體而言，即反映在地下起始點(diǎn)的點(diǎn)位誤差和地下起始方位的誤差上。和地下起始方位的誤差上。 根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，一般情況下地下起始點(diǎn)點(diǎn)位精度基本根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，一般情況下地下起始點(diǎn)點(diǎn)位精度基本與近井點(diǎn)的點(diǎn)位精度相當(dāng)。與近井點(diǎn)的點(diǎn)位精度相當(dāng)。 各種聯(lián)系測(cè)量手段所能達(dá)到的方位角傳遞精度在前面已各種聯(lián)系測(cè)量手段所能達(dá)到的方位角傳遞精度在前面已經(jīng)介紹過(guò)，而地面起始方位的誤差估計(jì)，是一個(gè)比較復(fù)雜經(jīng)介紹過(guò)，而地面起始方位的誤差估計(jì)，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)

18、題的問(wèn)題誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)地面控制測(cè)量誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差地面控制測(cè)量誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差 從理論上來(lái)說(shuō)，地面起始方位的方位角中誤差以及地面從理論上來(lái)說(shuō)，地面起始方位的方位角中誤差以及地面近井點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差，均可以按照平差理論中精度評(píng)定的近井點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差，均可以按照平差理論中精度評(píng)定的方法得到。方法得到。 但實(shí)際上由于由于首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)和隧道施工往往由但實(shí)際上由于由于首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)和隧道施工往往由不同單位承擔(dān)，這些數(shù)據(jù)不易獲取。不同單位承擔(dān)，這些數(shù)據(jù)不易獲取。誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)地面控制測(cè)量誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差地面控制測(cè)量誤差和聯(lián)系測(cè)量誤差 在

19、此情況下，地面控制測(cè)量誤差可以根據(jù)地面控制網(wǎng)復(fù)在此情況下，地面控制測(cè)量誤差可以根據(jù)地面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)的結(jié)果大致進(jìn)行估計(jì)。測(cè)的結(jié)果大致進(jìn)行估計(jì)。 從地面起算邊向貫通面附近的一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)從地面起算邊向貫通面附近的一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測(cè)，假定測(cè)量是沒(méi)有誤差的，這個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)上的坐標(biāo)不符測(cè)，假定測(cè)量是沒(méi)有誤差的，這個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)上的坐標(biāo)不符值就是由于地面起始數(shù)據(jù)的誤差造成的。把坐標(biāo)閉合差投值就是由于地面起始數(shù)據(jù)的誤差造成的。把坐標(biāo)閉合差投影在隧道貫通面上，大致可得地面起始數(shù)據(jù)對(duì)橫向貫通誤影在隧道貫通面上，大致可得地面起始數(shù)據(jù)對(duì)橫向貫通誤差的影響值，這個(gè)值可以認(rèn)為是偏于安全的。差的影響值，這個(gè)值可以認(rèn)為是偏于安全的。誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)誤差分析和貫通誤差預(yù)計(jì)