桥隧选修8隧道控制测量

1、隧道控制测量隧道控制测量梁建昌梁建昌桥隧控制测量桥隧控制测量p 洞外控制测量洞外控制测量p 洞内控制测量洞内控制测量p 贯通测量贯通测量一、洞外控制测量一、洞外控制测量4贯通和贯通误差类型贯通和贯通误差类型u铁路隧道洞外控制测量目的：在各开挖洞口之间建立一精密的控制网，以便据此精确地确定各开挖洞口的掘进方向和开挖高程，使之正确相向开挖，保证准确贯通；u分为平面控制测量和高程控制测量两部分；1.洞外控制测量的任务洞外控制测量的任务u任务任务根据隧道工程特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并以适当精度测定其平面位置和高程。u作用作用控制全局，限制测量误差的传递和积累，保障测量工作的相对精度。一

2、、任务、特点和布设原则一、任务、特点和布设原则2. 洞外控制测量的特点洞外控制测量的特点1）控制网的大小、形状、点位分布，应与隧道工程的大小、形状相适应，点位布设要考虑施工放样的方便。 如：隧道控制网一定要保证隧道两端有控制点。2）洞外控制网的精度，不要求网的精度均匀，但要保证某一方向和某几个点的相对精度高。 如：隧道控制网要能保证贯通的横向贯通的准确性。3）坐标系宜采用独立坐标系，投影面的选择应满足“控制点反算的两点间长度与实地两点间长度之差尽可能小”的要求。 如：隧道施工控制网投影到隧道贯通面上3.洞外控制测量的布设步骤洞外控制测量的布设步骤1）搜集资料 初步设计控制网精度等级和网的类型3

3、）控制网优化 确定网点和网形4）制定实施方案。2）现场踏勘、交桩 初步选点，确定控制网方案4 .洞外控制网的布设原则洞外控制网的布设原则1）网形、网的大小主要取决于隧道工程的形状、规模、施工方法，以及确保进洞附近有足够的控制点。 如，山岭隧道两端控制点密度较大，中间过渡点相对较少。2）控制网必需具备必要的精度。 当前测量手段能达到的； 根据隧道工程要求所确定。3）投影面的选择应满足控制点反算的两点间长度与实地两点间长度之差尽可能小。4）地面高程控制网尽量采用几何水准方法，高程控制点可与平面控制点共用同一标石，也可单独设置。5）点位设置应稳定可靠，方便放样，不易被破坏。1.GPS网网二、洞外网形

4、式二、洞外网形式 GPS控制测量在隧道施工控制测量中已得到广泛的应用，而且取得优于常规控制测量的结果。 GPS网的布网原则同于常规的平面控制网。应在洞口处设点给出精确的进洞方向以指导隧道开挖，确保贯通质量。平面控制网的布网方案有中线法、精密导线法、三角锁网法、GPS测量。1）网点密度按工程需要确定）网点密度按工程需要确定 根据工程的大小、范围、精度和点位密度的要求布设网点，不过分地要求点位均匀，平均边长从几百米到几公里不等，以满足工程需要为原则。2）网点应满足一定的精度要求）网点应满足一定的精度要求 合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需

5、要。3）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业（1）GPS控制网布设的基本原则控制网布设的基本原则（2）网形设计）网形设计（3）保证）保证GPS工程控制网质量的主要措施工程控制网质量的主要措施1)减小天线相位中心变化和多路径的影响2)防止接收信号受到电干扰3)大气层折射影响的改正4)保证卫星星座质量和不丢失卫星信号2.导线网导线网 导线测量是洞外控制的一种主要方法，在隧道的洞外控制中广泛应用。 随着全站仪精度的提高，给导线测量提供了十分方便的条件。 导线测量相对于三角测量布设灵活，作业方便、计算简单， 导线测量的不足之处就是检核条件远不如三角测量。

6、形式：导线网、主副导线、单导线等。l 导线网方案导线网方案1）尽量沿中线布设成直伸型；2）布设为闭合环，尽可能增多环数，减少各环中导线点数；3）导线边边长尽量均匀；4）可布设成单导线、单闭合导线和狭长多环导线锁狭长多环导线锁；5）用全站仪时主、副导线环意义不大。隧道较短（1.7km），洞外直接采用一级导线控制测量方法1）一般地，2km以下的短隧道均可采用单闭合导线；2）当两端洞口控制点与国家三角点方便联测时，可采用单附合导线；3）除复杂的长大曲线隧道要采用GPS网、边角网或混合网外（不多见），几乎所有的中长隧道均可采用狭长的多环导线l 导线适用性导线适用性大瑶山隧道（14.295km）大秦线军

7、都山隧道（8.46km）朔石线雁门关隧道（10.764km）候月线云台山隧道（8.147km）横南线分水关隧道（7.228km）南昆线米花岭隧道（8.654km）湘黔复线新雪峰山隧道（3.693km）1）导线网包含四个闭合环；2）两洞口点进1(TC2)和出1 (TC8)纳入主网，进2 和出2为插点。 3）主网平均边长617.9m，最短边长315m，最长边1173m。洞口点至后视点（定向点）的最短边长(进2-TC1)为301.6m，导线边最大倾角24，平均倾角815。 4）由TCl610全站仪施测，测距标称精度为2mm+2ppm，测角精度1.5。水平角观测12测回，竖直角观测3测回，边长观测3测

8、回。5）估算的横向贯通误差为11.7mm。实际为5.9mm，限差为55mm。实例：实例：3.三角网（三角锁）三角网（三角锁） 三角锁相对导线网而言，检核条件多、精度可靠。 三角锁的布设最好在垂直于贯通面的方向直伸，图形最好以单三角形组成，宜简不宜繁； 角锁形状与大小应与工程大小直接对应； 可加测边长，组成边角网。 点不要布设在由于开挖而可能产生地表变形的地区 在隧道的每一个入口处都要布设一个三角点，该点最好纳入同级网。如无法纳人主网内，也可以是低一级插点，但当洞内有重要工程时，一般不宜采用插点插网形式。 隧道三角锁的观测精度，应根据贯通误差的允许值和布设图形确定。精度要求不宜太高，但应留有一定

9、的余地。 缺点是测角工作量大，受图形传距角大小的限制。l 以前多三角锁以前多三角锁 上世纪80年代前，80以上采用三角锁控制。成昆铁路隧道共427座中，123座实施了控制网，其中90使用三角锁形式。特点：特点： 图形结构坚强，精度高； 多余观测数多（益处：发现粗差和系统误差；缺点，外业强度大）；l 现多采用边角网现多采用边角网（全部角和部分或全部边） 可以放宽对传距角大小限制，对曲线隧道尤为合适。 1）利用归化中线利用归化中线方法：方法：1.将隧道中线的平面位置，测设在地表上;2. 反复核对改正误差.把洞口控制点确定下来，施工时就以这些控制点为准，将中线引入洞内。4.中线法中线法2）现场标定法

10、）现场标定法 设A、D两点为隧道中线在洞口处的已知点，且不通视。 按设计图纸求得AD的概略方位角，然后在现场按此方向以正倒镜延长直线的方法，将中线从A点延长至B 、C，最后至D 点，并量出DD间的距离。 用下式求得CC的距离，完成对C点的改正。 将经纬仪移到C，后视D点，再用上法延长直线至A，若直线不通过A点，再按上述方法计算在B点的偏距，并改正B点； 依此方法，直至使B、C二点都在AD直线上为止。 最后将B、C二点在地面上标定出来，作为向洞内引线的依据。归化中线法、现场标定法的优缺点归化中线法、现场标定法的优缺点优点：优点：可以不建立地面与洞内的控制网，测量和计算工作比较简单。缺点缺点：隧道

11、都位于山岭地区，地面起伏大、障碍物多，不论是放样工作还是测量工作，采用这种方法都很困难，且不易达到较高的精度，只适用于长度较短或贯通精度要求不高的隧道。 高程控制测量的任务是在各洞口（或井口）附近设立23个水准基点，以便于向洞内或井下传递高程之用。 可采用等级水准测量、光电测距三角高程测量。 对于矿山工程来讲，水准基点的精度应达到国家四等高程控制点的要求。 对于一些大型隧道工程而言，其水准测量等级的确定，一方面应视隧道的长度而言，另一方面应视地形起伏情况而定。即要满足相应等级水准对两洞口间水准线路长度的要求。5.隧道工程的高程控制测量隧道工程的高程控制测量37u如线路平面控制网（CP、CP）精

12、度能够满足隧道平面控制测量要求，应在线路平面控制网草础上扩展加密，建立隧道平面控制网；u如线路平面控制网精度不能满足要求或者隧道洞口两端线路平面控制网点不在一个投影带内，应建立隧道独立平面控制网，并与隧道洞口附近线路平面控制点联测；u独立的隧道平面控制网坐标系宜采用以隧道平均高程面为基准面，取隧道工程中心的经线作为坐标投影的中央子午线；以隧道长直线或曲线隧道切线为坐标纵轴（X）的施工独立坐标系；u隧道高程系统应与线路高程系统相同。三、铁路隧道洞外控制网布设要求三、铁路隧道洞外控制网布设要求 在每个洞口应测设不少于3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）2个高程控制点。 直线隧道

13、上，两端洞口应各确定一个中线控制桩，以两桩连线作为隧道的中线； 在曲线隧道上，应在两端洞口的切线上各确定两个间距不小于200 m的中线控制桩，以两条切线的交角和曲线要素为依据，来确定隧道中线的位置。 洞口传算方位角的边长不宜小于300m; 多采用直伸型，避免使用高标；1. 一般铁路隧道一般铁路隧道洞外网要求洞外网要求 平面控制网应尽可能包括隧道各洞口的中线控制点，即可以在施工测量时提高贯通精度，又可减少工作量。 同时进行高程控制测量,联测各洞口水准点的高程，以便引测进洞，保证隧道在高程方向准确贯通。 隧道长度大于1500 m时，应根据横向贯通误差进行平面控制网设计，估算洞外控制测量产生的横向贯

14、通误差影响值，并进行洞内测量设计。 水准路线长度大于5000m时，应根据高程贯通中误差进行高程控制网设计。例：例：为保证工程的贯通精度，应将隧道两洞口点，对于曲线隧道还应将两切线上的点ZD1、ZY、ZD3及ZD4包括在控制网内（见下图）。精确地测定两条切线的交角，从而精确地确定曲线元素。 洞外平面控制网应沿两洞口连线方同布设成多边形组合图形，构成闭合检核条件。 每个洞口平面控制点布设不应少于3个，便于向洞内引测导线。视线应离开旁遮障碍物1 m以上，通过水田、沙滩时，应适当增加视线高度。 用于向洞内传递方向的洞外联系边不宜短于500 m。隧道进、出口的中线控制桩或CP、CP应纳入隧道控制网。2.

15、 高铁洞外网要求高铁洞外网要求 GPS控制网应由各洞口子网联结组成，应控制全隧道（包括各种辅助坑道）的长度和方向，并将标定隧道中线（包括与隧道相关的线路中线）的控制点纳入控制网。各控制点至少应有2条GPS基线向量的观测值，多数点应有3条以上GPS基线向量的观测值。 洞口子网一般应布设成三角形或大地四边形，各控制点间应尽量通视。进洞联系边应为直接观测边，最大俯仰角不宜大于5。 洞口GPS控制点应方便用常规测量方法检测、加密、恢复和向洞内引测。 当洞口采用GPS测量特别困难时，可以只布设一条GPS定向联系边，然后选设两个辅助导线点一起构成洞口施工控制网。 洞外导线网应沿隧道两洞口连线方向布设成多边

16、形闭合环，每个导线环由46条边构成。导线边长应根据隧道长度和辅助分坑的分布情况，结合地形条件和仪器测程确定，宜采用长边。 三角形网应布设成线形三角锁或大地四边形，宜采用边角网进行观测。 导线网、三角形网进洞联系边最大俯仰角不宜大于15。控制网观测应在成像清晰稳定的时间内进行。地形和地面条件复杂、旁折光影响较大的地方，应选择最有利的观测时间观测。3.铁路隧道洞外高程控制测量方法铁路隧道洞外高程控制测量方法（1）任务）任务按照设计精度施测各开挖洞口附近水准点之间的高差，以按照设计精度施测各开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，以保证在高程方向按便将整个隧道的统一高程系

17、统引入洞内，以保证在高程方向按规定精度正确贯通，并使隧道各附属工程按要求的高程精度正规定精度正确贯通，并使隧道各附属工程按要求的高程精度正确修建。确修建。（2）高程控制测量方法：）高程控制测量方法：1）常采用水准测量方法）常采用水准测量方法2）光电测距三角高程）光电测距三角高程 当山势陡峻采用水准测量困难时，四、五等高程控制亦可当山势陡峻采用水准测量困难时，四、五等高程控制亦可采用光电测距三角高程的方法进行。采用光电测距三角高程的方法进行。（3）高程控制路线：）高程控制路线： 应选择连接各洞口最平坦和最短的线路，以期达到设站少、应选择连接各洞口最平坦和最短的线路，以期达到设站少、观测快、精度高

18、的要求。观测快、精度高的要求。 每一个洞口应埋设不少于每一个洞口应埋设不少于2个水准点，两水准点的位置，个水准点，两水准点的位置，以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰。以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰。3.控制网等级控制网等级4.控制网的等级确定控制网的等级确定根据地面、洞内控制网测量的一般情况，根据经济、有效等原则，选择仪器和作业方法，计算所能达到的精度指标，制定控制网的等级。由于测量手段的进步，高铁测量规范对贯通限差进行了修改。5.洞内外贯通限差的分配洞内外贯通限差的分配p 洞外、联系测量、洞内各占1/3,联系测量归为洞内部分。洞外平面控制测量误差产

19、生的横向中误差为：洞内平面控制测量误差产生的横向中误差为：p 洞外、洞内一端、洞内另一端各占1/3。洞外平面控制测量误差产生的横向中误差为：洞内平面控制测量误差产生的横向中误差为：6.隧道洞外控制网坐标系和投影面的选定隧道洞外控制网坐标系和投影面的选定 1 1）洞外网坐标系可选定任意平面直角坐标系）洞外网坐标系可选定任意平面直角坐标系 因洞内坐标系通常为一轴（X轴）平行于隧道方向，故须将洞外坐标转换至该坐标系中。 隧道方向：直线为进出洞口点连线；曲线取进、出洞口点的切线方向。该方向平移后作坐标轴时顾及不使坐标出现负值。cos-sinsincosxxxyyy oo3、8为洞口点，2、8为曲线两侧

20、切线上的点，4为交点JD2xy ：xy ：地面坐标系洞内坐标系在新坐标系中的方位角x: :选取隧道地面设计高程的平均高程面。通常取进、出洞口点的设计高程的平均高程面平均高程面。洞外网平差时，应把所有的已知边和观测边长化算到这一平面上。因洞外网的角观测值化算到该平面上时改正数较小，可认为洞外的角观测值即为该投影面上的角观测值。2 2）洞外网投影面选择）洞外网投影面选择秦岭特长铁路隧道控制网秦岭特长铁路隧道控制网 我国隧道修建技术上台阶的标志性工程； 我国首座一次建成基本平行的两座单线隧道所组成； 最大埋深1600m，长全长18.448 km； 我国第一条采用GPS全球定位仪定位； 全隧道仅中间一

21、个贯通面，实际贯通水平偏差12mm，高差2mm。典型的洞外控制网介绍典型的洞外控制网介绍（1）测量影响测量影响1）要求横向贯通中误差小于100 mm，远低于现行规范规定的250mm的要求。2）测区内相对高差约2 000 m；山徒林密，地形复杂，通视和交通条件极差，气候变化无常，昼夜温差悬殊，测量工作难度极大，不便于布设常规的三角网或导线网。（2）平面）平面GPS测量测量p B级网。p 全网由12个控制点组成，隧道两端各有六个控制点。p 采用异步环相连，并组成三角形和大地四边形；p 采用三台W i1d200 GPS接收机,相对静态定位的方法；p 观测执行全球定位系统（GPS）测量规范B级网规定。

22、p 水准路线全长120多公里；p 采用一等精密水准测量、加密重力点级重力测量；p 水准外业采用两台自动安平精密水准仪Zeiss Ni002及其配套的铟钢水准标尺，由两个外业小组同向进行；p 采用相对重力仪Lacoste对水准路线上每个水准点按加密重力点要求，分三条测线进行重力测量。（3）高程测量）高程测量二、洞内控制测量二、洞内控制测量l 洞内高程控制测量的目的洞内高程控制测量的目的 在洞内建立一个与地面统一的高程系统，确定各种隧道工程在竖直方向的位置及相互关系，保证隧道在竖直方向的正确贯通。l 洞内平面控制测量的目的洞内平面控制测量的目的 以必要的精度，按照与洞外控制测量统一的坐标系统，建立

23、洞内的控制系统，保证隧道工程在所要求的精度范围内贯通。一、洞内控制测量概述一、洞内控制测量概述1.目的目的洞内控制测量包括洞内平面控制测量、洞内高程控制测量。1）洞内平面控制测量实际上是导线测量；）洞内平面控制测量实际上是导线测量；洞内平面控制测量由于受隧道工程条件的限制，使得测量方法较为单一，只能敷设导线。导线在施工期间，只能布置成支导线的形式；2.特点特点（1）洞内平面控制测量的特点）洞内平面控制测量的特点2）只能按隧道的开挖形状布设只能按隧道的开挖形状布设，通常形成延伸状；，通常形成延伸状；3）随着坑道的开挖而逐渐向前延伸，不能一次布设完成；）随着坑道的开挖而逐渐向前延伸，不能一次布设完

24、成；5）洞内洞内导线必须与导线必须与洞外控制洞外控制网的坐标系统一致网的坐标系统一致；洞内导线起始边长、起始方位角和起始点坐标都必须由洞外控制网传递。设在洞口的洞外控制点同时是洞内导线的起始点，在导线进洞之前，必须对洞口控制点的坐标和进洞联系方向做检核。4）洞内工作环境较差，对导线测量干扰较大；）洞内工作环境较差，对导线测量干扰较大；7)布设布设洞内控制洞内控制导线，既要考虑导线，既要考虑到到贯通误差，又必须考虑贯通误差，又必须考虑放样精度及测设方便放样精度及测设方便；9）一般先）一般先敷设敷设施工导线，施工导线，指示坑道的掘进，指示坑道的掘进，当隧道开当隧道开挖到一定长度后才布置主要控制导线

25、。挖到一定长度后才布置主要控制导线。6)对于布设在两平行隧道中的支导线，宜利用对于布设在两平行隧道中的支导线，宜利用横洞横洞进行进行连测连测；当平行掘进两个隧道时，隔一段距离有横向隧道相连。经横洞连测，平差求出精确坐标和方位角之后，再向前开挖并传递坐标和方位角。1）高程测量线路一般与洞内导线测量的线路相同；）高程测量线路一般与洞内导线测量的线路相同； 通常利用洞内导线点作为高程点。高程点可埋设在顶板、底板或边墙上。2）在坑道贯通之前，高程测量线路均为支线；）在坑道贯通之前，高程测量线路均为支线； 需要往返观测及多次观测进行检核。3）一般低等级高程测量给出坑道在竖直面内的掘进）一般低等级高程测量

26、给出坑道在竖直面内的掘进方向，然后再进行高等级的高程测量进行检测。方向，然后再进行高等级的高程测量进行检测。 每组永久高程点应设置三个，永久高程点的间距一般以300500m为宜。（2）洞内高程控制测量的特点）洞内高程控制测量的特点常采用: 中线法 或 导线法两种形式。 1.中线法中线法 （新建铁路测量规范，以6“仪器为依据）适用于小于500 m的曲线隧道和小于1 000 m的直线隧道。 （高铁测量规范，以2“仪器为依据）适用于小于1500 m的曲线和直线隧道。 以洞外控制测量定测的洞口投点为依据，向洞内直接测设隧道中线点，并不断延伸作为洞内平面控制。 这是特殊的支导线形式，即把中线控制点作为导

27、线点。 若将测设的中线点，辅以高精度的测角、量距，可以计算出新点实际的精确点位，并和理论坐标相比较，根据其误差，再将新点移到正确的中线位置上，这种方法也可以用于较长的隧道。二、洞内平面控制测量二、洞内平面控制测量1）施工导线、基本导线、主要导线）施工导线、基本导线、主要导线 边开挖，边设置，精度低，边长短（2050m）。 由基本导线或主要导线点控制，以准确地指导开挖。 它的一部分点将作为后续的基本导线点。l 施工导线：施工导线：隧道施工中，为了方便的进行放样和开挖而布设的一种导线。2.导线导线 主要任务是检查和发现施工导线的粗差，纠正开挖的方向偏差，保证隧道按预计精度正确贯通。 边长为1002

28、00 m，通常利用施工导线点，并与之重合，这祥到检核和纠正的目的。 当隧道不超过2km时，这种基本导线可作为首级控制。l 基本导线：基本导线：为准确的指导开挖，保证隧道正确贯通而布设的精度要求较高的导线。 对于较长隧道，基本导线难保证隧道贯通处应达到的贯通精度，须布设边长更长的主要导线作为首级控制。 边长一般为150800m，导线点由合适的基本导线点组成。 一般为了提高主要导线的测定精度，减少外界条件的不利影响，主要导线点应力求靠近隧道的中心线布设。l 主要导线：主要导线：为满足较长隧道的贯通精度而布设的边长更长的首级控制。2）洞内导线特点）洞内导线特点 洞内导线是随着隧道的开挖而向前延伸，因

29、此只能敷设支导线或狭长形导线环； 测量工作间歇时间取决于开挖面的进展速度； 导线的形状完全取决于坑道的形状和施工方法； 只能用重复观测的方法进行检核，定期进行精确复测，以保证控制测量的精度； 洞内导线点不宜保存，观测条件差，标石顶面最好比洞内地面低2030 cm，上面加设坚固护盖。 导线点应布设在避免施工干扰、稳固可靠的地段，尽量形成闭合环。导线边以接近等长为宜，一般直线地段不短于200 m，曲线地段不宜短于70 m。（1）单导线）单导线 缺乏检测条件 测量转折角时最好半数测回测左角，半数测回测右角。（2）导线环）导线环 是长大隧道洞内控制测量的首选形式； 每增设一对新点，可按两点坐标反算距离

30、，然后与实地丈量比较。3）洞内导线形式洞内导线形式4） 导线点的设置导线点的设置(1) 应尽量沿线路中线（或边线）布设，边长要应尽量沿线路中线（或边线）布设，边长要接近等边，尽量避免长短边相接。接近等边，尽量避免长短边相接。 导线点应尽量布设在施工干扰小、通视良好且稳固的安全地段，视线距建筑物大于0.2m。 大断面的长隧道可布设成多边形闭合导线或主副导线环。 有平行导坑时，单导线应与正洞导线联测，以资检核。5）洞内导线布设的一般技术规则和注意事项）洞内导线布设的一般技术规则和注意事项(2)在进行导线延伸测量时，应对以前的导线点在进行导线延伸测量时，应对以前的导线点作检核测量。作检核测量。 在直

31、线地段，只作角度检测，在曲线地段，还要同时作边长检核测量。(3) 凡是构成闭合图形的导线网，都应进行平差计算，以凡是构成闭合图形的导线网，都应进行平差计算，以便求出导线点的新坐标值。便求出导线点的新坐标值。（4）每次建立新点，都必须检测前一个旧点的稳定性，）每次建立新点，都必须检测前一个旧点的稳定性，确认旧点没有发生位移，才能用来发展新点。确认旧点没有发生位移，才能用来发展新点。洞内导线等级的确定，取决于隧道工程的类型、范围及精度要求等。6）洞内导线的等级）洞内导线的等级a. 高速铁路上曲线隧道与直线隧道的洞内控制测量没有较大的区别。b. 洞内洞外平面控制网宜以边连接。c. 洞内平面控制网宜布

32、设成多边形导线环，每个环由46条边构成。一般情况下导线边长不宜小于400m，相邻边长的比不宜小于1：3。d. 长隧道宜布设成交叉双导线形式，以增加网的内部检核条件、提高网的可靠性。3.高速铁路隧道洞内控制网高速铁路隧道洞内控制网e. 隧道内导线点间视线应旁离洞内设施0. 2 m以上。f. 洞内平面控制网（包括洞口3个平控制点）应定期检查复测。隧道竣工后应与隧道内CP II控制点联测。844.观测和处理观测和处理（1）观测）观测洞内导线应随施工进度分期布设，建立新一期导线前，应按规范检测原有控制点。a. 测角时，必须经过通风排烟，使空气澄清以后，能见度恢复时进行。根据测量的精度要求确定使用仪器的

33、类型和测回数 ；b. 洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行；c. 洞内测量前应先将仪器开箱放置min左右，让仪器与洞内温度基本一致;d. 目标应有足够亮度，受光均匀柔和、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标；e. 完成规定测回数一半后，仪器和反射镜均应转动180重新对中整平，观测剩余测回数；f. 尽可能减小仪器对中和目标对中误差的影响；g. 单口掘进5 km和10 km左右时，可加测方位精度不低于5的陀螺定向边，以检核洞内导线。1）导线水平角观测）导线水平角观测洞内边长丈量，当使用光电测距仪测边时，应注意洞内排烟和漏水地段测距的状况，准确进行各项改正。 反射镜应有适度照明； 仪器和反射镜面应无水雾；

34、当坑道内水汽或粉尘浓度较大时，应停止测距，避免造成测距精度下降； 洞内有瓦斯时，应采用防爆测距仪； 为保证测距精度，边长很短时应采用钢尺量边。2）导线边长观测）导线边长观测a. 初次洞内导线测量的起算坐标和方位角应采用测量设计时确定的进洞联系边测量成果；a. 洞内导线引伸测量的起算坐标和方位角应采用经检测合格的前一期洞内导线测量成果；b. 洞内四等及以上导线平差应采用平密平差，一级导线可采用近似平差。c. 在矿山的重要贯通工程中，还应对导线边长加入归化到投影水准面和投影到高斯-克吕格投影面的改正。（2）处理）处理隧道工程的平面误差包括了地面平面控制测量误差、联系测量误差（有些工程无此项误差）以

35、及洞内导线测量误差。5.洞内导线测量的精度设计洞内导线测量的精度设计设隧道工程的极限误差为，若有联系测量，则洞外控制测量所允许的测量误差为洞内控制测量所允许的测量误差为洞外控制测量所允许的测量误差为：没有进行联系测量工作的隧道工程洞内控制测量所允许的测量误差为（1）直线隧道洞内导线精度设计直线隧道洞内导线精度设计直线隧道的洞内导线为等边直伸导线。u测角引起横向贯通误差，导线端点的横向误差为u边长误差只对隧道的纵向贯通误差产生影响。式中，MS为主要导线的边长中误差，为边长丈量偶然误差系数,S为基本导线的平均边长。当隧道两开挖洞口间长度大于4km，且洞内具有长边通视条件时，采用在基本导线基础上在成

36、洞部分用长边组成主要导线。 若为“洞口洞口”相向开挖，则导线测角中误差的设计值为：（2）曲线隧道洞内导线精度设计曲线隧道洞内导线精度设计一般按等影响原则 设计测角、量边精度：在实际工作中，可以预先给出洞内导线的测角量边精度指标，然后估计洞内导线的测量误差对横向贯通误差的影响，若估算值小于并接近允许值，则认为预设的精度指标可行。三、洞内高程控制测量三、洞内高程控制测量a. 洞内三等及以上的高程测量应采用水准测量，进行往返观测；四、五等也可采用光电测距三角高程测量的方法，应进行对向观测。b. 洞内水准测量分两级，级水准测量用以建立洞内高程测量的首级控制，其精度较高，基本上能满足贯通工程在高程方面的

37、精度要求；级水准测量作为I级水准点间的加密控制，精度较低。u洞内应每隔200500 m设立一对高程控制点以便检核。为了施工便利，应在导坑内拱部边墙至少每100 m设立一个临时水准点。c. 洞内 水准路线一般与洞内导线测量的路线相同，通常利用洞内导线点作为水准点。d. 洞内水准测量的施测方法与地面水准测量基本相同。e. 洞内高程控制网（包括洞口2个高程控制点）应定期检查复测。f. 隧道内水准点可能设在隧道顶板上，所以洞内水准测量还常使用倒尺法传递高程。g. 三角高程测量常用于倾角大于8的倾斜隧道中。h. 洞内测量结果的精度必须符合洞内高程测量设计要求或规定等级的精度。i.当隧道贯通之后，求出相向

38、两支水准路线的高程贯通误差，在允许误差以内时可在未衬砌地段进行调整。所有开挖、衬砌工程应以调整后的高程指导施工。五、洞内导线加测陀螺方位角五、洞内导线加测陀螺方位角1.陀螺经纬仪的原理和应用2.加测陀螺方位角的设计三、贯通测量三、贯通测量（1）贯通）贯通 为了加快掘进速度，缩短通风距离，改善工人作业条件，常在不同地点用几个工作面分段掘进同一隧道，使各分段隧道相通后仍能满足设计要求，这种工程称为贯通。一、贯通和贯通测量一、贯通和贯通测量1.贯通和贯通测量的概念贯通和贯通测量的概念1)相向贯通:两个工作面相向掘进2)同向贯通:两个工作面同向掘进3)单向贯通:从隧道一端向另一端的指定点掘进（2）贯通

39、的形式）贯通的形式1)两井间隧道贯通2)无竖井隧道贯通（3）贯通的种类）贯通的种类1)合理的精度 要在确定测量方案和测量方法正确的同时，保证贯通所必需的精度，过高或过低的精度要求都是不合适的;2)必须的检核 对所完成的每一项测量和计算工作都应有客观独立的检查校核，严格防止不应有的粗差出现。（5）贯通测量工作应遵循下列两条原则）贯通测量工作应遵循下列两条原则: 为了使两个或多个掘进工作面，按其设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。（4）贯通测量）贯通测量 因洞外、洞内控制测量、联系测量等的误差，导致相向开挖中放样出来的具有相同里程（贯通里程）的中线点在空间不相重合，此两点的空

40、间线段称为贯通误差。2. 贯通误差贯通误差1)纵向贯通误差纵向贯通误差:水平面内沿中线方向上的长度偏差;( (影响坡度、安全）影响坡度、安全）2)横向贯通误差横向贯通误差:水平面内垂直于隧道中心方向的偏差; （影响质量）（影响质量）3)高程贯通误差高程贯通误差:水平隧道的高程偏差。（影响坡度、质量）（影响坡度、质量）（1）贯通误差的限差）贯通误差的限差 贯通误差的限值，一般取中误差的2倍。 与两相向开挖洞口的长度及行业和规范有关。贯通限差贯通限差 (铁路测量技术规则铁路测量技术规则表表4.1.3)贯通限差贯通限差 (公路勘测规范公路勘测规范)（2）贯通误差分配）贯通误差分配1）横向贯通误差分配

41、）横向贯通误差分配2）高程贯通误差分配）高程贯通误差分配洞外山路崎岖，高差大，视野开阔；洞内路线短，高差小，有烟尘、水气、亮度差等不利因素。分配原则分配原则：将洞外与洞内按等影响原则等影响原则分配。hM：隧道总的高程贯通中误差允许值：洞外（内）高程贯通中误差的允许值hm整个隧道进、出口洞内对于横向贯通误差分别的影响值为：整个隧道进、出口洞内对于横向贯通误差分别的影响值为：0.583qqqMmM总的影响值为：总的影响值为：2qm设整个隧道通过平行导坑的横向坑道共具有设整个隧道通过平行导坑的横向坑道共具有 n 个贯通面，个贯通面， 则每个贯通面上横向贯通中误差容许值为：则每个贯通面上横向贯通中误差

42、容许值为：220.580.82qqqkmMMmnnn例：例：4km隧道，隧道，100qMmm，有，有30个平行导坑，则每个贯通面上个平行导坑，则每个贯通面上横向中误差的容许值：横向中误差的容许值：1000.820.821530qkMmmmn *对于平行导坑施工方式（贯通面很多）：对于平行导坑施工方式（贯通面很多）：例：例：测量部位测量部位横向中误差（允许值）（横向中误差（允许值）（mm）高高 程程中误差中误差（mm）两开挖洞口间长度（两开挖洞口间长度（km）44881010131317 1720洞外控制洞外控制3045609012015018洞内控制洞内控制40608012016020017洞

43、外、洞内总和洞外、洞内总和507510015020025025铁路测量技术规则铁路测量技术规则对横向、高程贯通精度要求对横向、高程贯通精度要求例：例：(50/2)250.71182hhhhMmmmmMmMmm 铁路隧道高程贯通总中误差：铁路隧道高程贯通总中误差：故洞、内外贯通中误差分别为：故洞、内外贯通中误差分别为：的线路最大长度最大长度为：按四等水准测量5kmmmm （）（）观测，则洞外（内）高程贯通允许中误差不超过18mm的线路22221813()5hkmmLkmm三等时的最大长度最大长度为：221835()3Lkm例：例：结论：一般地，隧道高程控制采用三、四等水准测量即可 满足要求。二、

44、贯通测量误差预计二、贯通测量误差预计 贯通测量误差预计，就是按照所选择的测量方案与测量方法，应用误差传播理论对贯通精度进行估算。 预计贯通实际偏差最大可能出现的限度，而不是预计贯通实际偏差的大小。 其目的是优化测量方案与选择适当的测量方法，做到对贯通心中有数。 在满足隧道工程生产要求的前提下，既不能由于精度太低而造成工程的损失，影响正常安全生产，也不能因盲目追求高精度而增加测量工作量。 隧道工程控制测量包括地面和洞内两部分，每一部分又分平面控制测量和高程控制测量。u地面平面控制测量常采用三角网、电磁波测距导线、 GPS网。u洞内平面控制测量主要采用钢尺量边导线和电磁波测距导线进行。另外还可对某

45、些边加测陀螺方位角。u地面和洞内的高程控制，一般都采用水准测量的方法。 贯通误差预计可分为两井间隧道贯通测量误差预计、井下导线加测坚强陀螺定向边后的隧道贯通测量误差预计等。1.两井间隧道贯通测量误差预计两井间隧道贯通测量误差预计在进行贯通测量误差预计时，要考虑地面测量误差、井巷联系测量误差及井下测量误差的综合影响。（1）贯通相遇点）贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计在水平重要方向上的误差预计贯通相遇点K在水平重要方向上的误差来源包括:1） 地面平面控制测量误差、2）联系测量中的定向测量误差3）井下平面控制测量误差。（2）贯通相遇点）贯通相遇点K在在高程上的误差预计在在高程上的误差预计 贯通

46、相遇点K在高程上的误差来源:1）地面水准测量误差2）导入高程误差3）井下水准测量和三角高程测量误差。（1）贯通相遇点）贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计在水平重要方向上的误差预计1）地面平面控制测量误差地面平面控制测量误差引起引起 点点K在重要方向在重要方向x 上上的贯通误差预计的贯通误差预计 地面采用GPS布网时的贯通误差预计 地面采用导线布网方案时的贯通误差预计 地面采用三角网(锁)时的贯通误差预计p 1用GPS以合适精度测设两井井口附近的近井点，而且两近井点之间应尽量通视。如图，A、B为两井的近井点，K点为贯通相遇点。由于地面GPS测量误差所引起的K点在x 方向上的贯通误差可按下式估

47、算：=cosABxSABMM上22()ABSMabS -近井点A和B直接的边长中误差-两近井点连线与贯通重要方向x 轴之间的夹角AB式中：p 1 地面采用地面采用GPS布网时的贯通误差预计布网时的贯通误差预计如图，J、C为进出口点，A、B为定向点，G 为贯通点，在不考虑边长SJG、SCG和连结角的误差的情况下，由进、出口推算出贯通点的坐标差的权函数式：由GPS网的测量误差所引起隧道贯通误差，可以根据进、出口点及其定向点的坐标值及其协方差矩阵，由贯通点的设计坐标、贯通面的方位角等信息，编写贯通误差影响值的程序，在微机上进行。p 2根据平差后的方差和协方差根据平差后的方差和协方差设未知数函数的线性

48、化权函数式为：则由协因数传播律可得权函数的权倒数（协因数）和互协因数，即：因此，可计算出XG、 YG的协因数qX、 qY ，以及它们的互协因数qXY ，乘以GPS网的验后单位权方差，即可得到贯通点坐标差的方差和协方差，由它们可以计算贯通点的零点相对误差椭圆，该椭圆在贯通面上的投影即为GPS网的横向贯通误差影响值如图，为测定曲线隧道两个洞口点A和F的相对位置，沿着隧道延伸的方向，在地面上布设了一条支导线，引起隧道横向贯通误差的地面导线测量误差包括，导线测角误差m、导线量边误差ml和洞口两端起始边方位角误差。 地面采用导线布网方案时的贯通误差预计地面采用导线布网方案时的贯通误差预计p 1按支导线形

49、式估算则由于地面导线测量误差而引起的横向贯通误差可以表示为：实际工作中，洞外导线总是要布设为附和、环形或网形，通过平差，测角测边精度都会产生增益，故按支导线进行横向贯通误差估算将偏于安全。一般地，在洞外布设闭合导线或附合导线，进行严密平差，评定出进洞点A与进洞点B两点之间在x 方向上的相对点位中误差和两条进洞点后视边坐标方位角之间的相对中误差。然后按下式计算出地面导线测量误差对于贯通的影响：22222=2ABAByyxxRRMMM上-两个进洞点A与B在x 方向上的相对点位中误差；-两条进洞点后视边坐标方位角之间的相对中误差；-进洞点A和B与K点连线在y 轴上的投影长。式中：p 2按附合导线平差后估算 地面采用三角网地面采用三角网(锁锁)时的贯通误差预计时的贯通误差预计在方向间接平差中，可按求平差未知数函数的精度的方法估算横向贯通误差，另外还有零点误差椭圆法，上述两种方法都属于严密估算方法。可利用控制网通用平差程序（可考虑基本条件）在微机上进行，能适合各种网形，使用简便，具有普遍推广意义。如图，当两井相距较远且地势不平坦时，可布设三角网(锁)的形式。再由近井点A和B分别向两个井口敷设近井导线。 p 1按求平差未知数函数的精度的方法估算横向贯通误差按求平差未知数函数的精度的方