大學(xué)工程測(cè)量經(jīng)典第15章橋隧測(cè)量PPT演示課件

1、第15 章 隧道與橋梁測(cè)量,15.1 隧道測(cè)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(zhǎng)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(cè)量也稱貫通測(cè)量。 隧道測(cè)量任務(wù)準(zhǔn)確測(cè)設(shè)出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道開挖時(shí)，測(cè)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(cè)量示意圖,隧道施工的掘進(jìn)方向在貫通之前無(wú)法通視， 只能完全依據(jù)沿隧道中線布設(shè)的支導(dǎo)線來(lái)指導(dǎo)施工。 因支導(dǎo)線無(wú)外部檢核條件， 隧道內(nèi)

2、光線暗淡，工作環(huán)境較差， 測(cè)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(cè)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(cè)量中，因測(cè)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(zhǎng)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(cè)量技術(shù)規(guī)則規(guī)定 長(zhǎng)度小于4km的鐵路隧道，u 100mm，t 50mm 公路隧道勘測(cè)規(guī)程規(guī)定 長(zhǎng)度小于3km的公路隧道，u 150mm，h70mm 3km6km的公路隧道，u200mm，u70mm。 隧道測(cè)量工作內(nèi)容 洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量、 洞內(nèi)中線測(cè)設(shè)和洞內(nèi)構(gòu)筑物放樣等。,15.2 洞外控制測(cè)量 控制測(cè)量中誤差 指由測(cè)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(lái)源于洞外和洞內(nèi)控制測(cè)量?jī)蓚€(gè)方面， 進(jìn)行洞外控制測(cè)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(guò)程稱為貫通誤差影響值的分配。 公路隧道勘測(cè)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(cè)量 任務(wù)測(cè)定各洞口控制點(diǎn)的相對(duì)位置， 做為引測(cè)進(jìn)洞和測(cè)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(cè)距導(dǎo)線 來(lái)測(cè)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(cè)水平角邊長(zhǎng) 副導(dǎo)線只測(cè)水平角，水平角觀測(cè)宜用不低于DJ

5、6級(jí)經(jīng)緯儀，, GPS法 用GPS測(cè)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(cè)量誤差積累， 適合于特長(zhǎng)隧道及通視條件較差的山嶺隧道。,(2) 洞外高程控制測(cè)量 按測(cè)量設(shè)計(jì)中規(guī)定的精度要求， 施測(cè)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(cè)進(jìn)洞的依據(jù)。 一般采用三、四等水準(zhǔn)測(cè)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(zhǎng)，高程控制測(cè)量等級(jí)在四等以下時(shí)， 也可采用光電測(cè)距三角高程測(cè)量的方法進(jìn)行觀測(cè)。 三角高程測(cè)量中，光電測(cè)距的最大邊長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)600m， 每條邊均應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)。 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(cè)量 內(nèi)容隧道正式開挖之前測(cè)設(shè)掘進(jìn)方向； 開挖過(guò)程中，測(cè)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(cè)量； 如要在隧道中間開挖豎井，還需進(jìn)行豎井聯(lián)系測(cè)量。 (1) 隧道掘進(jìn)方向的測(cè)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(cè)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(guò)程中不被破壞和擾動(dòng)， 測(cè)量進(jìn)洞點(diǎn)A至A2，A3，A6，A7點(diǎn)的距離， 以便在施工過(guò)程中隨時(shí)檢查和恢復(fù)洞口點(diǎn)的位置。,(2) 開挖施工測(cè)量 1) 隧道中線和腰線測(cè)設(shè) 逐步往洞內(nèi)引測(cè)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(cè)設(shè) 隧道每掘進(jìn)20m左右測(cè)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(cè)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(cè)設(shè)中線樁， 一般使用逐點(diǎn)搬移測(cè)站的偏角法進(jìn)行測(cè)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(cè)站的偏角法測(cè)設(shè)隧道曲線, 腰線測(cè)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(cè)量均應(yīng)往返觀測(cè)。 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(lái)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(guò)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(cè)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(cè)量 平面控制導(dǎo)線，高程控制水準(zhǔn)。 目的是為隧道施工測(cè)量提供依據(jù)。 (1) 洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量 洞內(nèi)導(dǎo)線是支導(dǎo)線，不可能一次測(cè)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(cè)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(cè)量。 復(fù)測(cè)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(guò)。 對(duì)于直線隧道，一般只復(fù)測(cè)水平角。 長(zhǎng)大隧道，

11、還需要加測(cè)陀螺導(dǎo)線邊，以控制方向誤差。,(2) 洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)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(cè)。 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(cè)。 重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量還可以監(jiān)測(cè)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(cè)量 長(zhǎng)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(cè)量將地面控制點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、高程， 通過(guò)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(cè)設(shè)豎井的開挖位置， 豎井開挖過(guò)程中，其垂直度靠懸掛重錘的鉛垂線來(lái)控制， 開挖深度可用長(zhǎng)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(guò)豎井聯(lián)系測(cè)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(cè)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(cè)量 橋梁按其軸線長(zhǎng)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(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋、 拱橋、斜拉橋、懸索橋等。 橋梁施工測(cè)量的

13、方法及精度要求隨橋梁軸線長(zhǎng)度而定， 內(nèi)容有平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)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(cè)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(zhǎng)度。 橋位平面控制可以采用三角測(cè)量、邊角測(cè)量 或GPS測(cè)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(zhǎng)度一般不小于橋軸線長(zhǎng)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(cè)量 采用水準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)， 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(cè)。 水準(zhǔn)點(diǎn)的高程一般采用國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)高程， 如相距太遠(yuǎn)，聯(lián)測(cè)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(cè)量。 如在橋位上、下游不遠(yuǎn)處

15、， 國(guó)家測(cè)繪部門或其它單位進(jìn)行過(guò)跨河水準(zhǔn)測(cè)量 觀測(cè)方法和成果精度符合要求的則可利用， 否則需要自行測(cè)量。,跨河水準(zhǔn)測(cè)量的地點(diǎn) 應(yīng)盡量選擇在橋渡附近河寬最窄處， 兩岸測(cè)站點(diǎn)和立尺點(diǎn)可布成對(duì)稱圖形。 圖中1，2為測(cè)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(cè)時(shí)，視線距水面的高度宜大于3m。,跨河水準(zhǔn)測(cè)量視線較長(zhǎng)， 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(cè)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(cè)設(shè) 橋墩測(cè)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(wú)法安置測(cè)量?jī)x器， 因此墩底測(cè)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(cè)設(shè)。 將全站儀或測(cè)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(cè)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(cè)設(shè)出B點(diǎn)距墩臺(tái)中心P1，P2，P3的水平距離； 兩次測(cè)設(shè)的墩臺(tái)中心位置誤差應(yīng)小于2cm。,(2) 方向交會(huì)法