隧道測量培訓

1、隧道工程控制測量隧道工程控制測量一、隧道工程測量（土建階段）的中心任務一、隧道工程測量（土建階段）的中心任務二、隧道工程測量的內(nèi)容二、隧道工程測量的內(nèi)容三、誤差分析和貫通誤差預計三、誤差分析和貫通誤差預計一、隧道工程測量（土建階段）的中心任務一、隧道工程測量（土建階段）的中心任務 保證隧道在規(guī)定的限差內(nèi)正確貫通，隧道結構按照保證隧道在規(guī)定的限差內(nèi)正確貫通，隧道結構按照設計要求準確就位，是隧道工程土建階段的中心任務設計要求準確就位，是隧道工程土建階段的中心任務總體質量目標：總體質量目標： 確保全線建筑物、構筑物、設備、管線安裝按設計準確就位；避確保全線建筑物、構筑物、設備、管線安裝按設計準確就位

2、；避免因施工控制測量、放樣測量超差而造成重大設計變更和工程事故。免因施工控制測量、放樣測量超差而造成重大設計變更和工程事故。質量指標：質量指標：1 1、施工控制測量滿足規(guī)范及施工要求，隧道貫通中誤差橫向不超過、施工控制測量滿足規(guī)范及施工要求，隧道貫通中誤差橫向不超過 50mm 50mm，高程不超過，高程不超過 25mm 25mm；( (提高控制測量各環(huán)節(jié)的精度提高控制測量各環(huán)節(jié)的精度) )2 2、施工放樣測量滿足規(guī)范和驗收要求，盾構施工按設計要求準確就、施工放樣測量滿足規(guī)范和驗收要求，盾構施工按設計要求準確就位；位；( (設計復核、起算點復核、引測正確、放樣復核設計復核、起算點復核、引測正確、

3、放樣復核) )3 3、隧道結構不侵入建筑限界，設備不侵入設備限界。、隧道結構不侵入建筑限界，設備不侵入設備限界。二、隧道工程測量的內(nèi)容（以地鐵工程為例）二、隧道工程測量的內(nèi)容（以地鐵工程為例） 地面控制測量地面控制測量 聯(lián)系測量聯(lián)系測量 地下控制測量地下控制測量 施工放樣測量施工放樣測量 其他測量工作（變形監(jiān)測、斷面測量、竣工測量等）其他測量工作（變形監(jiān)測、斷面測量、竣工測量等）地面控制測量地面控制測量地面控制網(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) 導線網(wǎng)導線網(wǎng)高程：水準網(wǎng)（幾何水準高程：水準網(wǎng)（幾何水準 三角高程三角高程 GPS水準）水準）聯(lián)系測量聯(lián)系測量

4、聯(lián)系測量的目的：聯(lián)系測量的目的： 通過豎井等將地面的坐標，方位和高程傳遞到井通過豎井等將地面的坐標，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)系測量聯(lián)系測量聯(lián)系測量的方法聯(lián)系測量的方法 平面聯(lián)系測量平面聯(lián)系測量 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 投點定向投點定向 導線直接傳遞導線直接傳遞 全站儀自由設站全站儀自由設站聯(lián)系測量聯(lián)系測量聯(lián)系測量的方法聯(lián)系測量的方法 高程聯(lián)系測量高程聯(lián)系測量 懸吊鋼尺懸吊鋼尺 懸吊鋼絲懸吊鋼絲聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量cabcab聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量ATcOOba1c1b2111

5、11A M聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形平差計算聯(lián)系三角形平差計算222222cos2-abcabcaabccbcc測計33cbaVVV聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量n聯(lián)系三角形應為伸展形狀，角度和應接近于零，在任何情況下，角都不能大于3；nb/a的數(shù)值應大約等于1.5；n兩弦線之間的距離，應盡可能布置長一些；n當聯(lián)系三角形未平差時傳遞方向應選擇經(jīng)過小角的路線。聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量n聯(lián)系三角形測量定向精度2222)()()(poosoommmm2)(som2)(om2)(pom式中：為邊長丈量誤差所引起的計算角度的誤差；為角度觀測誤差的影響；為用弦線投點誤差的影響。聯(lián)系三角形測量

6、聯(lián)系三角形測量當?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時當?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時有：有：)(2)(222baatgmmsso如果 =0.8mm， =3 ，a =4.5m，b/a =1.5 則 6 . 4)(somsm聯(lián)系三角形測量聯(lián)系三角形測量當?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時，可得：當?shù)孛婧偷叵侣?lián)系三角形的形狀相似時，可得：2221221)(2)(ababmmmo在實際工作中，可以認為地下方向觀測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)系三角形測量聯(lián)系三角形測量當豎井深度約20米，兩弦線間距為5米時，其投點誤差引起的方向誤差大約為 8)(pom將以上所得的各項數(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)系三角形測量聯(lián)系三角形測量懸吊鋼絲的注意事項1、防止側向風的影響，或者水桶液面受滴水影響產(chǎn)生激振，影響鋼絲投點精度；因此觀測時豎井最好停止通風和人員上下走動；2、鋼絲較長時，擺動周期較長（25米時10秒），觀測時要至少注視鋼絲一個周期；3、鋼絲加上荷重后產(chǎn)生彈性伸長、荷重較大時還會產(chǎn)生蠕變伸長，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 陀螺儀能夠精確測定真北方位（地球自轉軸方向），陀螺儀能夠精確測定真北方位（地球自轉軸方向），利用附帶的經(jīng)緯儀可以測定測線邊與真北方位的夾角，所利用附帶的經(jīng)緯儀可以測定測線邊與真北方位的夾角，所以陀螺經(jīng)緯儀可以間接測定坐標方位角。以陀螺經(jīng)緯儀可以間接測定坐標方位角。 子午線收斂角：某一點上真北方位與坐標北方位之間子午線收斂角：某一點上真北方位與坐標北方位之間的夾角。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稱精

9、度有目前陀螺儀標稱精度有20秒秒 如Wild的GAK-1 SOKKIA 的GP2103R3 GP3103R3 GPxX10秒 如長沙徠賽的AGT-1 3秒 德國 GYROMAT 2000 GYROMAT 3000鉛錘儀有鉛錘儀有 Wild的的 NL 1/20萬萬 其他其他1/10000，1/50000等等隧道工程控制測量陀螺儀陀螺儀+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稱精度標稱精度20秒的陀螺儀秒的陀螺儀,按照地面常數(shù)觀測測前、測后各按照地面常數(shù)觀測測前、測后各3測回，地下定向邊對向各三測回進行觀測，不考慮地面常測回，地下定向邊對向各三測回進行觀測

10、，不考慮地面常數(shù)觀測邊自身的方位角誤差，有定向中誤差：數(shù)觀測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 一般來說，兩井定向由于兩根吊錘線之間的距離遠遠一般來說，兩井定向由于兩根吊錘線之間的距離遠遠大于一井定向，因此能夠減小投點誤差對地下導線方位角大于一井定向，因此能夠減小投點誤差對地下導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，工地具備條件時應進行兩井定向備條件時應進行兩井定向 兩井定向兩井定向兩井定向的計算兩井定向的計算 1.計算各點在假定坐標系中的坐標計算各點

11、在假定坐標系中的坐標 2.計算假定坐標系和測量坐標系之間的夾角計算假定坐標系和測量坐標系之間的夾角 3.計算兩個坐標系的長度比計算兩個坐標系的長度比 4.按坐標變換公式計算各點在測量坐標系中的坐標按坐標變換公式計算各點在測量坐標系中的坐標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對于等邊直伸導線對于等邊直伸導線,井下連接誤差井下連接誤差2212)(1(mnniimmi兩井定向兩井定向關于兩井定向的幾個結論關于兩井定向的幾個結論地下導線的邊長應盡量拉長，從而減少測站數(shù)，以減少測地下導線的邊長應盡量拉長，從而減少測站數(shù)，以減少測角誤差對定向精度的影響；角誤差對定

12、向精度的影響；兩根吊錘線之間的距離應盡量長一些，如果距離太短，地兩根吊錘線之間的距離應盡量長一些，如果距離太短，地面控制測量誤差對定向精度的影響較大，面控制測量誤差對定向精度的影響較大，在地面測定兩吊錘線的坐標時，應適當布置測量圖形，使在地面測定兩吊錘線的坐標時，應適當布置測量圖形，使得兩點之間的相對橫向誤差盡量??；得兩點之間的相對橫向誤差盡量小；投點定向投點定向導線直接傳遞導線直接傳遞投點定向相對較為簡單投點定向相對較為簡單,誤差比較容易估算誤差比較容易估算;導線直接傳遞導線直接傳遞,可按嚴密平差的精度評定方法評定方位角精度可按嚴密平差的精度評定方法評定方位角精度全站儀自由設站法定向全站儀自

13、由設站法定向APMN井上地面井下地面CR1R2R3R4R5R6E全站儀自由設站法定向全站儀自由設站法定向全站儀自由設站法定向的精度全站儀自由設站法定向的精度井筒井筒6米直徑米直徑,觀測觀測4個點個點,測角精度測角精度10秒秒,測距精度測距精度2毫米毫米定向精度可達定向精度可達7秒秒地下控制測量地下控制測量地下控制網(wǎng)的形式地下控制網(wǎng)的形式 單導線單導線 雙導線雙導線 狹長邊角網(wǎng)狹長邊角網(wǎng) 高鐵高鐵CP控制網(wǎng)控制網(wǎng)地下控制測量地下控制測量高鐵高鐵CP控制網(wǎng)控制網(wǎng)地下控制測量地下控制測量測點埋設形式測點埋設形式5線 路 中 線地下控制測量地下控制測量測點埋設形式測點埋設形式111地下控制測量地下控制

14、測量測點埋設形式測點埋設形式地下控制測量地下控制測量地下控制測量應注意的問題地下控制測量應注意的問題 1.測點埋設的穩(wěn)定性很重要測點埋設的穩(wěn)定性很重要; 2.對于折光影響要充分重視對于折光影響要充分重視; 3.觀測環(huán)境要有保障觀測環(huán)境要有保障;誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計概念概念 誤差：一個測量值與其真值之差誤差：一個測量值與其真值之差 中誤差：誤差的數(shù)學期望，定義式如下中誤差：誤差的數(shù)學期望，定義式如下:)(lim22Enmn誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計概念概念 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，如果要求較嚴格，則規(guī)定兩倍中誤差為誤差為極限誤差，如果要求較嚴格，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計誤差分析和貫通誤差預計貫通誤差的來源：貫通誤差的來源： 地面控制測量誤差地面控制測量誤差 聯(lián)系測量誤差聯(lián)系測量誤差 地下控制測量誤差地下控制測量誤差 2322212mmmm誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計 對于隧道

16、貫通誤差來說對于隧道貫通誤差來說,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重誤差超限引起的后果比較嚴重,因此橫向誤差是關注的重點因此橫向誤差是關注的重點. 誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計地下控制測量誤差地下控制測量誤差支導線端點橫向貫通誤差影響值近似公式（單向開挖）支導線端點橫向貫通誤差影響值近似公式（單向開挖） 222)()(ylxqdlmRmm誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計地面控制測量誤差和聯(lián)系測量誤差地面控制測量誤差

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

18、題的問題誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計地面控制測量誤差和聯(lián)系測量誤差地面控制測量誤差和聯(lián)系測量誤差 從理論上來說，地面起始方位的方位角中誤差以及地面從理論上來說，地面起始方位的方位角中誤差以及地面近井點的點位中誤差，均可以按照平差理論中精度評定的近井點的點位中誤差，均可以按照平差理論中精度評定的方法得到。方法得到。 但實際上由于由于首級控制網(wǎng)的布設和隧道施工往往由但實際上由于由于首級控制網(wǎng)的布設和隧道施工往往由不同單位承擔，這些數(shù)據(jù)不易獲取。不同單位承擔，這些數(shù)據(jù)不易獲取。誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計地面控制測量誤差和聯(lián)系測量誤差地面控制測量誤差和聯(lián)系測量誤差 在

19、此情況下，地面控制測量誤差可以根據(jù)地面控制網(wǎng)復在此情況下，地面控制測量誤差可以根據(jù)地面控制網(wǎng)復測的結果大致進行估計。測的結果大致進行估計。 從地面起算邊向貫通面附近的一個導線點進行導線復從地面起算邊向貫通面附近的一個導線點進行導線復測，假定測量是沒有誤差的，這個導線點上的坐標不符測，假定測量是沒有誤差的，這個導線點上的坐標不符值就是由于地面起始數(shù)據(jù)的誤差造成的。把坐標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)對橫向貫通誤差的影響值，這個值可以認為是偏于安全的。差的影響值，這個值可以認為是偏于安全的。誤差分析和貫通誤差預計誤差分析和貫通誤差預計