1、1,第七章 隧 道 控 制 測(cè)量,第1節(jié) 概述 第2節(jié) 洞外控制網(wǎng)布設(shè)方案 第3節(jié) 隧道洞外控制測(cè)量對(duì)橫貫通誤差影響值的估算 第4節(jié) 隧道洞外控制測(cè)量 第5節(jié) 線(xiàn)路進(jìn)洞關(guān)系計(jì)算 第6節(jié) 豎井聯(lián)系測(cè)量 第7節(jié) 洞內(nèi)控制導(dǎo)線(xiàn)的設(shè)計(jì)及控制導(dǎo)線(xiàn) 第8節(jié) 洞內(nèi)控制測(cè)量 第9節(jié) 洞內(nèi)中線(xiàn)測(cè)設(shè) 第10節(jié) 貫通誤差的測(cè)定與調(diào)整,2,要 點(diǎn),1、隧道測(cè)量的目的、測(cè)量工作內(nèi)容 2、隧道貫通測(cè)量概念 3、隧道 貫通誤差、橫向貫通誤差 4、洞外控制各方法比較 5、洞內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)控制的特點(diǎn)（P282） 6、隧道貫通精度預(yù)計(jì)實(shí)質(zhì)（橫向貫通中誤差的估算）,3,7-1 概述,（1）保證隧道相向開(kāi)挖時(shí)，能按規(guī)定的精度正確貫通； （2

2、）使各建筑物的位置和尺寸符合設(shè)計(jì)規(guī)定，不使侵入建筑限界，以確保運(yùn)營(yíng)安全。,一、目的：,二、測(cè)量?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介：,（1）洞外控制測(cè)量,各洞口外兩點(diǎn)納入控制網(wǎng)，洞口投點(diǎn)包含其中。 曲線(xiàn)隧道時(shí)，必須包含切線(xiàn)上的轉(zhuǎn)點(diǎn)，以便精確確定轉(zhuǎn)向角及曲線(xiàn)其他元素。 首級(jí)不便，插點(diǎn)形式也可（如上圖） 。,測(cè)規(guī)：直線(xiàn)隧道1000 m，曲線(xiàn)隧道500 m，即須平面控制設(shè)計(jì)，高程路線(xiàn)5000 m 即須高程控制設(shè)計(jì)。,4,（2）洞內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量,將洞外的坐標(biāo)系統(tǒng)通過(guò)洞口、橫洞、豎井或斜井傳遞到地下。,(a)豎井 (b)平洞 (c)斜井,通過(guò)地下坑道，（用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的方法）建立洞內(nèi)(地下)控制系統(tǒng)。,（3）洞內(nèi)控制測(cè)量,5,6,（4）

3、洞內(nèi)施工測(cè)量（中線(xiàn)測(cè)設(shè)、細(xì)部放樣等）,（5）竣工測(cè)量,隧道長(zhǎng)度表、凈空表、隧道回填斷面圖、水準(zhǔn)點(diǎn)表、中樁表、斷鏈表、坡度表等。,隧道測(cè)量的首要問(wèn)題：貫通精度 由于多工作面（橫洞、豎井、斜井、平行導(dǎo)坑等）而導(dǎo)致貫通面存在貫通誤差。其中以橫向貫通誤差對(duì)工程影響最大 。 貫通誤差調(diào)整,從洞外及洞內(nèi)的各項(xiàng)測(cè)量工作，緊密?chē)@一個(gè)中心如何保證貫通誤差特別是橫向貫通誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi),7,7-2 洞外控制網(wǎng)的布設(shè)方案,一、洞外平面控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案,測(cè)規(guī)要點(diǎn)： 每個(gè)洞口應(yīng)測(cè)設(shè)不少于23個(gè)平面控制點(diǎn)（包括洞口投點(diǎn)及其相聯(lián)系的三角點(diǎn)或?qū)Ь€(xiàn)點(diǎn)）2個(gè)高程控制點(diǎn)。 直線(xiàn)隧道上，兩端洞口應(yīng)各確定一個(gè)中線(xiàn)控制樁作為隧道

4、的中線(xiàn)；在曲線(xiàn)隧道上，應(yīng)在兩端洞口的切線(xiàn)上各確定兩個(gè)間距不小于200 m的控制樁，以精確曲線(xiàn)元素。 洞口傳算方位角的邊長(zhǎng)不宜小于300m; 避免使用高標(biāo)； 同時(shí)進(jìn)行高程控制測(cè)量,聯(lián)測(cè)各洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，以便引測(cè)進(jìn)洞，保證隧道在高程方向準(zhǔn)確貫通。 主網(wǎng)與插網(wǎng)（點(diǎn)）作整體平差。 因多采用直伸型，故減少方向測(cè)量誤差，是提高橫向貫通精度的關(guān)鍵,8,三角測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量等級(jí)和測(cè)角精度,水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)和測(cè)量精度（mm）,測(cè)規(guī)P2,注：表中 R 為測(cè)段長(zhǎng)度，L 為附合路線(xiàn)長(zhǎng)度，F(xiàn) 為環(huán)線(xiàn)長(zhǎng)度，均以 km 計(jì),光電測(cè)距儀測(cè)距限差（mm）,9,1、三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)方案,（1）以前多采用三角鎖。 上世紀(jì)80年代前，80

5、以上采用三角鎖控制。成昆鐵路隧道共427座中，123座實(shí)施了控制網(wǎng)，其中90使用三角鎖形式。 特點(diǎn)： 圖形結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)，精度高； 多余觀測(cè)數(shù)多（益處：發(fā)現(xiàn)粗差和系統(tǒng)誤差；缺點(diǎn)，外業(yè)強(qiáng)度大）； （2）現(xiàn)多采用邊角網(wǎng)（全部角和部分或全部邊） 可以放寬對(duì)傳距角大小限制，對(duì)曲線(xiàn)隧道尤為合適。,2、導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)方案（三維導(dǎo)線(xiàn)）,（1）盡量沿中線(xiàn)布設(shè)成直伸型； （2）布設(shè)為閉合環(huán)，盡可能增多環(huán)數(shù)，減少各環(huán)中導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)數(shù)； （3）導(dǎo)線(xiàn)邊邊長(zhǎng)盡量均勻、傾角不宜過(guò)大； （4）可布設(shè)成單導(dǎo)線(xiàn)、單閉合導(dǎo)線(xiàn)和狹長(zhǎng)多環(huán)導(dǎo)線(xiàn)鎖； （5）用全站儀時(shí)主、副導(dǎo)線(xiàn)環(huán)意義不大；,10,導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)特點(diǎn)：,布網(wǎng)自由、靈活，適應(yīng)性好； 工作量小，1/3

6、的三角測(cè)量； 內(nèi)業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單。,大瑤山隧道（14.295km） 大秦線(xiàn)軍都山隧道（8.46km） 朔石線(xiàn)雁門(mén)關(guān)隧道（10.764km） 候月線(xiàn)云臺(tái)山隧道（8.147km） 橫南線(xiàn)分水關(guān)隧道（7.228km） 南昆線(xiàn)米花嶺隧道（8.654km） 湘黔復(fù)線(xiàn)新雪峰山隧道（3.693km） 深圳梧桐山公路隧道 北京地鐵復(fù)興門(mén)折返線(xiàn)工程 等等。,工程應(yīng)用實(shí)例： 上世紀(jì)80年代以來(lái)，因全站儀的普及，導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)已成為隧道控制的主要方案。如：, （1）定測(cè)中線(xiàn)是采用光電測(cè)距儀測(cè)設(shè)的，且施工不設(shè)輔助導(dǎo)坑時(shí)，可采用單導(dǎo)線(xiàn)； （2）一般地，2KM以下的短隧道均可采用單閉合導(dǎo)線(xiàn)； （3）當(dāng)兩端洞口控制點(diǎn)與國(guó)家三腳電方便聯(lián)測(cè)

7、時(shí)，可采用單附合導(dǎo)線(xiàn)； （4）除復(fù)雜的長(zhǎng)大曲線(xiàn)隧道要采用GPS網(wǎng)、邊角網(wǎng)或混合網(wǎng)外（不多見(jiàn)），幾乎所有的中長(zhǎng)隧道均可采用狹長(zhǎng)的多環(huán)導(dǎo)線(xiàn),11,（1）布置簡(jiǎn)況： 導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)包含四個(gè)閉合環(huán)：TC14-TC1-TC2-TC13-TC14；TC2-TC3-TC4-TC11- TC12-TC13-TC2；TC4-TC5-TC6-TC9-TC10-TC11-TC4；TC6-TC7-TC8-TC9-TC6 兩洞口點(diǎn)進(jìn)1（TC2）和出1 （TC8）納入主網(wǎng)，進(jìn)2 和出2為插點(diǎn)，進(jìn)出洞口處各有三個(gè)控制點(diǎn)。 主網(wǎng)平均邊長(zhǎng)617.9m，最短邊長(zhǎng)315m，最長(zhǎng)邊1173m。洞口點(diǎn)至后視點(diǎn)（定向點(diǎn)）的最短邊長(zhǎng)（進(jìn)2-TC1

8、的邊長(zhǎng)）為301.6m，導(dǎo)線(xiàn)邊最大傾角24，平均傾角815。 由TCl610全站儀施測(cè)，測(cè)距標(biāo)稱(chēng)精度為2mm+2ppm，測(cè)角精度1.5。主網(wǎng)水平角觀測(cè)12個(gè)測(cè)回，附網(wǎng)觀測(cè)9個(gè)測(cè)回（亦應(yīng)觀測(cè)12個(gè)測(cè)回為好），豎直角觀測(cè)3個(gè)測(cè)回，邊長(zhǎng)觀測(cè)3個(gè)測(cè)回。 估算的橫向貫通誤差為11.7mm（見(jiàn)算例7-2），實(shí)際為5.9mm，限差為55mm，,隧道貫通面,隧道為雙洞直線(xiàn)型，全長(zhǎng)3.02km和3.01km，三維導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)作平面控制。,12,3、隧道洞外導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)加測(cè)陀螺方位角方案,（1）陀螺方位角誤差獨(dú)立 （2）增加約束條件 （3）工作量減輕 （4）陀螺經(jīng)緯儀具有相應(yīng)精度,4、GPS控制網(wǎng),GPS定位技術(shù)用于隧道洞外

9、控制測(cè)量具有非常多的優(yōu)越性，目前已有不少成功的先例，其廣闊的發(fā)展前景可能使GPS控制測(cè)量成為隧道洞外控制測(cè)量的主要方法,5、隧道洞外控制網(wǎng)坐標(biāo)系和投影面的選定,（1）洞外網(wǎng)坐標(biāo)系可選定任意平面直角坐標(biāo)系 說(shuō)明： 因洞內(nèi)坐標(biāo)系通常為一軸（X軸）平行于隧道方向，故須將洞外坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至該坐標(biāo)系中。 隧道方向：直線(xiàn)為進(jìn)出洞口點(diǎn)連線(xiàn)；曲線(xiàn)取進(jìn)、出洞口點(diǎn)的切線(xiàn)方向。該方向平移后作坐標(biāo)軸時(shí)顧及不使坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值。,13,3、8為洞口點(diǎn)， 2、8為曲線(xiàn)兩側(cè)切線(xiàn)上的點(diǎn) 4為交點(diǎn)JD2，,洞口投點(diǎn),地面坐標(biāo)系,洞內(nèi)坐標(biāo)系,在新坐標(biāo)系中的方位角,坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)公式：,這里，,（2）洞外網(wǎng)投影面選擇 選取隧道地面設(shè)計(jì)高程的

10、平均高程面 通常取進(jìn)、出洞口點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程的平均高程面。 洞外網(wǎng)平差時(shí)，應(yīng)把所有的已知邊和觀測(cè)邊長(zhǎng)化算到這一平面上， （因洞外網(wǎng)的角觀測(cè)值化算到該平面上時(shí)改正數(shù)較小，可認(rèn)為洞外的角觀測(cè)值即為該投影面上的角觀測(cè)值）。,14,同洞外平面須作單獨(dú)控制,依據(jù)高程貫通的允許值定等級(jí)。 以原洞外水準(zhǔn)點(diǎn)作起始點(diǎn)，在每個(gè)洞口至少埋設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn) 水準(zhǔn)路線(xiàn)應(yīng)形成閉合環(huán)，或者敷設(shè)兩條互相獨(dú)立的水準(zhǔn)線(xiàn)路 可利用全站儀，平面、高程控制測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，實(shí)踐表明光電測(cè)距三角高程可以代替三、四等水準(zhǔn)。, 坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)公式推導(dǎo)：,同理,故,（從坐標(biāo)正算的角度理解該公式?。?二、洞外高程控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案,15,7-3 洞外控制測(cè)量對(duì)

11、橫向貫通 誤差影響值的估算,貫通面,理論貫通點(diǎn),一、隧道貫通誤差及其限差,進(jìn)口貫通點(diǎn),出口貫通點(diǎn),16,fx,fh,fy,（影響里程、坡度）,（影響質(zhì)量）,（影響坡度）,全微分,縱向誤差對(duì)坡度影響,高程誤差對(duì)坡度影響,僅考慮縱向貫通誤差時(shí)：,僅考慮高程貫通誤差時(shí)：,17,橫向貫通誤差不超過(guò)規(guī)定的限值，是隧道測(cè)量的關(guān)鍵。過(guò)大時(shí)隧道會(huì)侵入建筑界限，迫使炸毀大段襯砌！,貫通誤差的限差：,貫通誤差的限值，一般取中誤差的2倍。與兩相向開(kāi)挖洞口的長(zhǎng)度及行業(yè)和規(guī)范有關(guān)。,縱向限差：,貫通限差 (鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)則表4.1.3),貫通限差 (公路勘測(cè)規(guī)范),與在哪里貫通無(wú)關(guān),視儀器及現(xiàn)場(chǎng)而定,18,二、貫通誤差

12、分配,對(duì)橫向、高程貫通精度要求(鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)則表4.1.4 ),本表不適于設(shè)有豎井,指在測(cè)量設(shè)計(jì)時(shí)橫向貫通中誤差（允許值）給予洞外、洞內(nèi)控制的中誤差分配值。作為測(cè)量設(shè)計(jì)時(shí)的允許值使用，即計(jì)劃測(cè)量精度時(shí)不得超過(guò)它。見(jiàn)下表：,19,稱(chēng)為：對(duì)橫向貫通誤差的“影響值”,容易知道：當(dāng)設(shè)有 i 個(gè)豎井時(shí)：,可見(jiàn)，開(kāi)挖面愈多，則對(duì)洞外控制的精度要求就愈高。,對(duì)于平行導(dǎo)坑施工方式（貫通面很多），則需如下分析： 仍是“三分天下”，整個(gè)隧道進(jìn)、出口對(duì)于橫向貫通誤差分別的,影響值為：,它們總的影響值為：,若整個(gè)隧道通過(guò)平行導(dǎo)坑的橫向坑道共具有 n 個(gè)貫通面，則每個(gè)貫通面上橫向貫通中誤差容許值為：,例：4km隧道，

13、,，有30個(gè)平行導(dǎo)坑，則每個(gè)貫通面上,橫向中誤差的容許值：,公式,20,2、高程貫通誤差分配,洞內(nèi)、外水準(zhǔn)特點(diǎn)： 洞外山路崎嶇，高差大，視野開(kāi)闊； 洞內(nèi)路線(xiàn)短，高差小，也有煙塵、水氣、亮度差等不利因素 分配原則：將洞外與洞內(nèi)按等影響原則分配（“二分天下”）。,中誤差不超過(guò)18mm的線(xiàn)路最大長(zhǎng)度為：,則洞外（內(nèi)）高程貫通允許,易得，三等時(shí)的最大長(zhǎng)度為：,公路隧道 還要長(zhǎng),21,結(jié)論：一般地，隧道高程控制采用三、四等水準(zhǔn)測(cè)量即可滿(mǎn)足要求；這時(shí)也可光電測(cè)距三角高程法，與平面一起進(jìn)行（邊長(zhǎng)控制在300 m 之內(nèi)）。,例7-1：設(shè)鐵路隧道長(zhǎng)度為9km，施工方案分別有0、1、2個(gè)豎井。 試問(wèn)： （1）洞外

14、平面控制對(duì)橫向貫通的影響值最大為多少? （2）為滿(mǎn)足洞外高程貫通的精度要求應(yīng)采用何等水準(zhǔn)測(cè)量? 解： （1）查表知橫向貫通誤差的限差為200mm，則橫向貫通中誤差允許值為Mq=100mm。,依公式：,（2）對(duì)于高程,故：,依據(jù)規(guī)范，采用四等水準(zhǔn)即可。,22,三、洞外平面控制測(cè)量對(duì)橫向貫通誤差影響值的估算,思路：視洞內(nèi)及洞內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量的所有觀測(cè)值都看作為無(wú)誤差的觀測(cè)值，只考慮洞外控制測(cè)量的誤差，然后從兩邊相向推算出貫通點(diǎn)的坐標(biāo)，其坐標(biāo)差即為 x 和 y 軸方向的貫通誤差。,目的：找出洞外控制測(cè)量的誤差與貫通誤差的關(guān)系，即“影響值”。,理解：其應(yīng)用在于 （1）判斷依據(jù)選定的控制等級(jí)（允許的測(cè)角中誤差和允許的測(cè)距相對(duì)中誤差）求出的影響值是否超限 （2）根據(jù)實(shí)際的測(cè)量精度計(jì)算洞外控制測(cè)量帶給貫通的“實(shí)際誤差”。,23,0,n,(A),(B),s1,1,s2,2,si,i,sn,n,1,2,i-1,i,n-1,進(jìn)口,出口,隧道中線(xiàn),1,2,i-1,i,n-1,A,A,B,貫通面方向,E,24,14-3隧道施工測(cè)