第十四章隧道测量 段恩提述址系.地测>隧道洞外控制测量 所需的测绘资料,以及定测时将隧>隊道洞外、洞内联系 道线路测设在地面上,即在洞门前 后标定线路中线控制桩及洞身顶部 测量 证晚道相向开挖时,能按规定的精>隊道洞内控制测量 度压确述,大使结筑!的位符>隧道洞内中线测量 运营安全。 隊道施工测量 勘测设计阶段的测量工作比较简单, 前面已作过介绍,本章主要介绍隧>隊道贯通误差预让 道施工测量
第十四章 隧道测量 • 隧道测量的主要任务：在勘测设计 阶段是提供选址地形图和地质填图 所需的测绘资料，以及定测时将隧 道线路测设在地面上，即在洞门前 后标定线路中线控制桩及洞身顶部 地面上的中线桩；在施工阶段是保 证隧道相向开挖时，能按规定的精 度正确贯通，并使建筑物的位置符 合规定，不侵入建筑限界，以确保 运营安全。 • 勘测设计阶段的测量工作比较简单， 前面已作过介绍，本章主要介绍隧 道施工测量。 ➢ 隧道洞外控制测量 ➢ 隧道洞外、洞内联系 测量 ➢ 隧道洞内控制测量 ➢ 隧道洞内中线测量 ➢ 隧道施工测量 ➢ 隧道贯通误差预计
隧道洞外控制测量 ·隧道的设计位置,一般在定测时已初步标定在地表面上。在施工之前 先进行复测,检査并确认各洞口的中线控制桩,当隧道位于直线上时, 两端洞口应各确定一个中线控制桩,以两桩连线作为隧道洞内的中线; 当隧道位于曲线上时,应在两端洞口的切线上各确认两个控制桩,两 桩间距应大于200m。以控制桩所形成的两条切线的交角和曲线要素为 准,来测定洞内中线的位置。由于定测时测定的转向角、曲线要素的 精度及直线控制桩方向 度较低,满足不了隧道贯通精度的要求, 所以施工之前要进行洞外控制测量。洞外控制测量的作用,是在隧道 各开挖口之间建立一精密的控制网,以便根据它进行隧道的洞内控制 测量或中线测量,保证隧道的准确贯通 洞外控制测量包括平面控制测量和髙程控制测量
隧道洞外控制测量 • 隧道的设计位置，一般在定测时已初步标定在地表面上。在施工之前 先进行复测，检查并确认各洞口的中线控制桩，当隧道位于直线上时， 两端洞口应各确定一个中线控制桩，以两桩连线作为隧道洞内的中线； 当隧道位于曲线上时，应在两端洞口的切线上各确认两个控制桩，两 桩间距应大于200m。以控制桩所形成的两条切线的交角和曲线要素为 准，来测定洞内中线的位置。由于定测时测定的转向角、曲线要素的 精度及直线控制桩方向的精度较低，满足不了隧道贯通精度的要求， 所以施工之前要进行洞外控制测量。洞外控制测量的作用，是在隧道 各开挖口之间建立一精密的控制网，以便根据它进行隧道的洞内控制 测量或中线测量，保证隧道的准确贯通。 • 洞外控制测量包括平面控制测量和高程控制测量
洞外平面控制测量 中线法 精密导线法 三角测量 三角锁和导线联合控制 GPS测量
洞外平面控制测量 • 中线法 • 精密导线法 • 三角测量 • 三角锁和导线联合控制 • GPS测量
中线法 所谓中线法,就是将隧道线路中线的平面位置,按定测的方法先测设 在地表上,经反复核对无误后,才能把地表控制点确定下来,施工时 就以这些控制点为准,将中线引入洞内。 般在直线隧道短于1000m,曲线隧道短于500m时,可以采用中线作 为控制 图14-1 如图14-1所示,A、C、D、B作为在A、B之间修建隧道定测时所定中 线上的直线转点。由于定测精度较低,在施工之前要进行复测,其方 法为:以A、B作为隧道方向控制点,将经纬仪安置在C′点上,后视A 点,正倒镜分中定出D′点;在置镜D′点,正倒镜分中定出B′点。若B 与B不重合,可量出B"B的距离,则 DD AD.B'B AB
中线法 • 所谓中线法，就是将隧道线路中线的平面位置，按定测的方法先测设 在地表上，经反复核对无误后，才能把地表控制点确定下来，施工时 就以这些控制点为准，将中线引入洞内。 • 一般在直线隧道短于1000m，曲线隧道短于500m时，可以采用中线作 为控制。 • 如图14－1所示，A、C、D、B作为在A、B之间修建隧道定测时所定中 线上的直线转点。由于定测精度较低，在施工之前要进行复测，其方 法为：以A、B作为隧道方向控制点，将经纬仪安置在C´点上，后视A 点，正倒镜分中定出D´点；在置镜D´点，正倒镜分中定出B´点。若B´ 与B不重合，可量出B´B的距离，则 B B AB AD D D =
中线法 ·自D′点沿垂直于线路中线方向量出DD定出D点,同法也可定出C点。 然后再将经纬仪分别安在C、D点上复核,证明该两点位于直线AB的连 线上时,即可将它们固定下来,作为中线进洞的方向。 若用于曲线隧道,则应首先精确标出两切线方向,然后精确测出转向 角,将切线长度正确地标定在地表上,以切线上的控制点为准,将中 线引入洞内 中线法简单、直观,但其精度不太高
中线法 • 自D´点沿垂直于线路中线方向量出D´D定出D点，同法也可定出C点。 然后再将经纬仪分别安在C、D点上复核，证明该两点位于直线AB的连 线上时，即可将它们固定下来，作为中线进洞的方向。 • 若用于曲线隧道，则应首先精确标出两切线方向，然后精确测出转向 角，将切线长度正确地标定在地表上，以切线上的控制点为准，将中 线引入洞内。 • 中线法简单、直观，但其精度不太高
精密导线法 ·导线法比较灵活、方便,对地形的适应性比较大。目前在光电测距仪 已经普及和其精度不断提高的情况下,有条件的单位,导线法应当是 隧道洞外控制形式的首选方案。 精密导线应组成多边形闭合环。它可以是独立闭合导线,也可以与国 家三角点相连。导线水平角的观测,应以总测回数的奇数测回和偶数 测回,分别观测导线前进方向的左角和右角,以检查测角错误;将它 们换算为左角或右角后再取平均值,可以提高测角精度。为了增加检 核条件和提高测角精度评定的可行性,导线环的个数不宜太少,最少 不应少于4个;每个环的边数不宜太多,一般以4~6条边为宜 在进行导线边长丈量时,应尽量接近于测距仪的最佳测程,且边长不 应短于300m;导线尽量以直伸形式布设,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。我国大瑶山隧道长 14.3km,洞外控制采用导线网,取得了很好的效果
精密导线法 • 导线法比较灵活、方便，对地形的适应性比较大。目前在光电测距仪 已经普及和其精度不断提高的情况下，有条件的单位，导线法应当是 隧道洞外控制形式的首选方案。 • 精密导线应组成多边形闭合环。它可以是独立闭合导线，也可以与国 家三角点相连。导线水平角的观测，应以总测回数的奇数测回和偶数 测回，分别观测导线前进方向的左角和右角，以检查测角错误；将它 们换算为左角或右角后再取平均值，可以提高测角精度。为了增加检 核条件和提高测角精度评定的可行性，导线环的个数不宜太少，最少 不应少于4个；每个环的边数不宜太多，一般以4～6条边为宜。 • 在进行导线边长丈量时，应尽量接近于测距仪的最佳测程，且边长不 应短于300m；导线尽量以直伸形式布设，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。我国大瑶山隧道长 14.3km，洞外控制采用导线网，取得了很好的效果
精密导线法 导线的测角中误差按下式计算,并·m——导线测角中误差,按式 (14-1)计算,并宜用统计值: N (14-1) 导线边长中误差,宜 导线环的角度闭合差(") 用统计值。 个导线环内角的个数; 当导线精度要求不高时,亦可 N一一导线环的个数 导线环(网)的平差计算,一般采 采用近似平差。 用条件平差或间接平差。边与角按 下式定权 (14-2)
精密导线法 • 导线的测角中误差按下式计算，并 应满足测量设计的精度要求。 • （14－1） ——导线环的角度闭合差（″） • ——一个导线环内角的个数； • N——导线环的个数。 • 导线环（网）的平差计算，一般采 用条件平差或间接平差。边与角按 下式定权 • • （14－2） • • ——导线测角中误差，按式 （14－1）计算，并宜用统计值； • ——导线边长中误差，宜 用统计值。 • 当导线精度要求不高时，亦可 采用近似平差。 N f n m 2 [ / ] = f n = = 2 2 1 D D m m P P m mD
三角测量 ·三角测量的方向控制较中线法、导线法都高,如果仅从横向贯通精度 的观点 考虑,则它是最理想的隧道平面控制方法。 ·三角测量除采用测角三角锁外,还可采用变角网和三边网。但从精度、 工作量、经济方面综合考虑,以测角三角锁为好。 三角锁一般布置一条高精度的基线作为起始边,并在三角锁另一端增 设一条基线,以资检核;其余仅只有测角工作,按正弦定理推算边长 经过平差计算可求得三角点和隧道轴线上控制点的坐标,然后以控制 为依据,确定进洞方向
三角测量 • 三角测量的方向控制较中线法、导线法都高，如果仅从横向贯通精度 的观点 • 考虑，则它是最理想的隧道平面控制方法。 • 三角测量除采用测角三角锁外，还可采用变角网和三边网。但从精度、 工作量、经济方面综合考虑，以测角三角锁为好。 • 三角锁一般布置一条高精度的基线作为起始边，并在三角锁另一端增 设一条基线，以资检核；其余仅只有测角工作，按正弦定理推算边长， 经过平差计算可求得三角点和隧道轴线上控制点的坐标，然后以控制 点为依据，确定进洞方向
三角锁和导线联合控制 这种方法只有在受到特殊地形条件限制时才考虑 般不宜采用。如 隧道在城市附近,三角锁的中部遇到较密集的建筑群,这时使用导线 穿过建筑群与两端的三角锁相连结。 ·用于隧道施工控制测量的三角锁或导线环,在布设中除了前面所述要 求之外,还应注意以下几点 1.使三角锁或导线环的方向,尽量垂直于贯通面,以减弱边长误差 对横向贯通精度的影响。 ·2.尽量选择长边,减少三角形个数或导线边个数,以减弱测角误差 对横向贯通精度的影响。 3.每一洞口附近测设不少于三个平面控制点(包括洞口投点及其相 联系的三角点或导线点),作为引线入洞的依据,并尽量将其纳入主 网中,以加强点位稳定性和入洞方向的校核 4.三角锁的起始边如果只有一条,则应尽量布设于三角锁中部;如 果有两条,则应使其位于三角锁两端,这样不仅利于洞口插网,而且 可以减弱三角网测量误差对横向贯通精度的影响。 5.三角锁中若要增列基线条件时,应将基线设于锁段两端,但此时 起始边的测量精度应满足下列要求 b√2p” 否则,不应加入基线条件
三角锁和导线联合控制 • 这种方法只有在受到特殊地形条件限制时才考虑，一般不宜采用。如 隧道在城市附近，三角锁的中部遇到较密集的建筑群，这时使用导线 穿过建筑群与两端的三角锁相连结。 • 用于隧道施工控制测量的三角锁或导线环，在布设中除了前面所述要 求之外，还应注意以下几点： • 1．使三角锁或导线环的方向，尽量垂直于贯通面，以减弱边长误差 对横向贯通精度的影响。 • 2．尽量选择长边，减少三角形个数或导线边个数，以减弱测角误差 对横向贯通精度的影响。 • 3．每一洞口附近测设不少于三个平面控制点（包括洞口投点及其相 联系的三角点或导线点），作为引线入洞的依据，并尽量将其纳入主 网中，以加强点位稳定性和入洞方向的校核。 • 4．三角锁的起始边如果只有一条，则应尽量布设于三角锁中部；如 果有两条，则应使其位于三角锁两端，这样不仅利于洞口插网，而且 可以减弱三角网测量误差对横向贯通精度的影响。 • 5．三角锁中若要增列基线条件时，应将基线设于锁段两端，但此时 起始边的测量精度应满足下列要求： • （14－3） • 否则，不应加入基线条件。 2 m b mb
GPS测量 GPS是全球定位系统的简称,它的原理和使用,可参看第十六章GPS测量 隧道施工控制网可利用GPS相对定位技术,采用静态或快速静态测量方式 进行测量。由于定位时仅需要在开挖洞口附近测定几个控制点,工作量少, 而且可以全天候观测,目前已得到应用。 隧道GPS定位网的布网设计,应满足下列要求 1.定位网由隧道各开挖口的控制点点群组成,每个开挖口至少应布测4个控 制点。整个控制网应由一个或若干个独立观测环组成,每个独立观测环的边 数最多不超过12个,应尽可能减少 2.网的边长最长不宜超过30km,最短不宜短于300m 3.每个控制点应有三个或三个以上的边与其连接,极个别的点才允许由两个 边连接。 ·4.GPS定位点之间一般不要求同视,但布设洞口控制点时,考虑到用常规测 量方法检测、加密或恢复的需要,应当同视 5.点位空中视野开阔,保证至少能接收到4颗卫星信号。 6.测站附近不应有对电磁波有强烈吸收和反射影响的金属和其它物体
GPS测量 • GPS是全球定位系统的简称，它的原理和使用，可参看第十六章GPS测量。 • 隧道施工控制网可利用GPS相对定位技术，采用静态或快速静态测量方式 • 进行测量。由于定位时仅需要在开挖洞口附近测定几个控制点，工作量少， 而且可以全天候观测，目前已得到应用。 • 隧道GPS定位网的布网设计，应满足下列要求： • 1．定位网由隧道各开挖口的控制点点群组成，每个开挖口至少应布测4个控 制点。整个控制网应由一个或若干个独立观测环组成，每个独立观测环的边 数最多不超过12个，应尽可能减少。 • 2．网的边长最长不宜超过30km，最短不宜短于300m。 • 3．每个控制点应有三个或三个以上的边与其连接，极个别的点才允许由两个 边连接。 • 4．GPS定位点之间一般不要求同视，但布设洞口控制点时，考虑到用常规测 量方法检测、加密或恢复的需要，应当同视。 • 5．点位空中视野开阔，保证至少能接收到4颗卫星信号。 • 6．测站附近不应有对电磁波有强烈吸收和反射影响的金属和其它物体