隧道测量培训

1、隧道工程控制测量隧道工程控制测量一、隧道工程测量（土建阶段）的中心任务一、隧道工程测量（土建阶段）的中心任务二、隧道工程测量的内容二、隧道工程测量的内容三、误差分析和贯通误差预计三、误差分析和贯通误差预计一、隧道工程测量（土建阶段）的中心任务一、隧道工程测量（土建阶段）的中心任务 保证隧道在规定的限差内正确贯通，隧道结构按照保证隧道在规定的限差内正确贯通，隧道结构按照设计要求准确就位，是隧道工程土建阶段的中心任务设计要求准确就位，是隧道工程土建阶段的中心任务总体质量目标：总体质量目标： 确保全线建筑物、构筑物、设备、管线安装按设计准确就位；避确保全线建筑物、构筑物、设备、管线安装按设计准确就位

2、；避免因施工控制测量、放样测量超差而造成重大设计变更和工程事故。免因施工控制测量、放样测量超差而造成重大设计变更和工程事故。质量指标：质量指标：1 1、施工控制测量满足规范及施工要求，隧道贯通中误差横向不超过、施工控制测量满足规范及施工要求，隧道贯通中误差横向不超过 50mm 50mm，高程不超过，高程不超过 25mm 25mm；( (提高控制测量各环节的精度提高控制测量各环节的精度) )2 2、施工放样测量满足规范和验收要求，盾构施工按设计要求准确就、施工放样测量满足规范和验收要求，盾构施工按设计要求准确就位；位；( (设计复核、起算点复核、引测正确、放样复核设计复核、起算点复核、引测正确、

3、放样复核) )3 3、隧道结构不侵入建筑限界，设备不侵入设备限界。、隧道结构不侵入建筑限界，设备不侵入设备限界。二、隧道工程测量的内容（以地铁工程为例）二、隧道工程测量的内容（以地铁工程为例） 地面控制测量地面控制测量 联系测量联系测量 地下控制测量地下控制测量 施工放样测量施工放样测量 其他测量工作（变形监测、断面测量、竣工测量等）其他测量工作（变形监测、断面测量、竣工测量等）地面控制测量地面控制测量地面控制网的形式地面控制网的形式平面：平面：GPS网网 边角网边角网 三角网三角网 导线网导线网高程：水准网（几何水准高程：水准网（几何水准 三角高程三角高程 GPS水准）水准）联系测量联系测量

4、联系测量的目的：联系测量的目的： 通过竖井等将地面的坐标，方位和高程传递到井通过竖井等将地面的坐标，方位和高程传递到井下，建立隧道内起算控制依据。下，建立隧道内起算控制依据。 联系测量联系测量联系测量的方法联系测量的方法 平面联系测量平面联系测量 联系三角形法联系三角形法 陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法铅锤仪法 两井定向两井定向 投点定向投点定向 导线直接传递导线直接传递 全站仪自由设站全站仪自由设站联系测量联系测量联系测量的方法联系测量的方法 高程联系测量高程联系测量 悬吊钢尺悬吊钢尺 悬吊钢丝悬吊钢丝联系三角形测量联系三角形测量cabcab联系三角形测量联系三角形测量ATcOOba1c1b2111

5、11A M联系三角形测量联系三角形测量联系三角形平差计算联系三角形平差计算222222cos2-abcabcaabccbcc测计33cbaVVV联系三角形测量联系三角形测量n联系三角形应为伸展形状，角度和应接近于零，在任何情况下，角都不能大于3；nb/a的数值应大约等于1.5；n两弦线之间的距离，应尽可能布置长一些；n当联系三角形未平差时传递方向应选择经过小角的路线。联系三角形测量联系三角形测量n联系三角形测量定向精度2222)()()(poosoommmm2)(som2)(om2)(pom式中：为边长丈量误差所引起的计算角度的误差；为角度观测误差的影响；为用弦线投点误差的影响。联系三角形测量

6、联系三角形测量当地面和地下联系三角形的形状相似时当地面和地下联系三角形的形状相似时有：有：)(2)(222baatgmmsso如果 =0.8mm， =3 ，a =4.5m，b/a =1.5 则 6 . 4)(somsm联系三角形测量联系三角形测量当地面和地下联系三角形的形状相似时，可得：当地面和地下联系三角形的形状相似时，可得：2221221)(2)(ababmmmo在实际工作中，可以认为地下方向观测的误差约等于地面上方向误差的一倍半，即m1=1.5m。若再取b/a=1.5，则 2229 .3025. 25 . 1125. 32)(mmmommo5 . 5)(如前所述地面测角中误差规定为4，于

7、是方向中误差为m=3。故得： 5 .16)(om联系三角形测量联系三角形测量当竖井深度约20米，两弦线间距为5米时，其投点误差引起的方向误差大约为 8)(pom将以上所得的各项数值代入，得到地下控制网起始方向角的误差为：1985 .166 . 4)()()(222222poosoommmm联系三角形测量联系三角形测量悬吊钢丝的注意事项1、防止侧向风的影响，或者水桶液面受滴水影响产生激振，影响钢丝投点精度；因此观测时竖井最好停止通风和人员上下走动；2、钢丝较长时，摆动周期较长（25米时10秒），观测时要至少注视钢丝一个周期；3、钢丝加上荷重后产生弹性伸长、荷重较大时还会产生蠕变伸长，要防止重锤托

8、底。 陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向铅锤仪法定向陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向铅锤仪法定向 陀螺仪能够精确测定真北方位（地球自转轴方向），陀螺仪能够精确测定真北方位（地球自转轴方向），利用附带的经纬仪可以测定测线边与真北方位的夹角，所利用附带的经纬仪可以测定测线边与真北方位的夹角，所以陀螺经纬仪可以间接测定坐标方位角。以陀螺经纬仪可以间接测定坐标方位角。 子午线收敛角：某一点上真北方位与坐标北方位之间子午线收敛角：某一点上真北方位与坐标北方位之间的夹角。的夹角。陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向铅锤仪法定向陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向铅锤仪法定向陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向的精度铅锤仪法定向的精度目前陀螺仪标称精

9、度有目前陀螺仪标称精度有20秒秒 如Wild的GAK-1 SOKKIA 的GP2103R3 GP3103R3 GPxX10秒 如长沙徕赛的AGT-1 3秒 德国 GYROMAT 2000 GYROMAT 3000铅锤仪有铅锤仪有 Wild的的 NL 1/20万万 其他其他1/10000，1/50000等等隧道工程控制测量陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向铅锤仪法定向秒秒陀螺仪陀螺仪+铅锤仪法定向的精度铅锤仪法定向的精度标称精度标称精度20秒的陀螺仪秒的陀螺仪,按照地面常数观测测前、测后各按照地面常数观测测前、测后各3测回，地下定向边对向各三测回进行观测，不考虑地面常测回，地下定向边对向各三测回进行观测

10、，不考虑地面常数观测边自身的方位角误差，有定向中误差：数观测边自身的方位角误差，有定向中误差：5 .112620m两井定向两井定向两井定向两井定向两井定向的精度两井定向的精度 一般来说，两井定向由于两根吊锤线之间的距离远远一般来说，两井定向由于两根吊锤线之间的距离远远大于一井定向，因此能够减小投点误差对地下导线方位角大于一井定向，因此能够减小投点误差对地下导线方位角精度的影响。所以两井定向的精度较一井定向高，工地具精度的影响。所以两井定向的精度较一井定向高，工地具备条件时应进行两井定向备条件时应进行两井定向 两井定向两井定向两井定向的计算两井定向的计算 1.计算各点在假定坐标系中的坐标计算各点

11、在假定坐标系中的坐标 2.计算假定坐标系和测量坐标系之间的夹角计算假定坐标系和测量坐标系之间的夹角 3.计算两个坐标系的长度比计算两个坐标系的长度比 4.按坐标变换公式计算各点在测量坐标系中的坐标按坐标变换公式计算各点在测量坐标系中的坐标两井定向两井定向两井定向的精度两井定向的精度 总误差总误差 222下上mmmi对于等边直伸导线对于等边直伸导线,井下连接误差井下连接误差2212)(1(mnniimmi两井定向两井定向关于两井定向的几个结论关于两井定向的几个结论地下导线的边长应尽量拉长，从而减少测站数，以减少测地下导线的边长应尽量拉长，从而减少测站数，以减少测角误差对定向精度的影响；角误差对定

12、向精度的影响；两根吊锤线之间的距离应尽量长一些，如果距离太短，地两根吊锤线之间的距离应尽量长一些，如果距离太短，地面控制测量误差对定向精度的影响较大，面控制测量误差对定向精度的影响较大，在地面测定两吊锤线的坐标时，应适当布置测量图形，使在地面测定两吊锤线的坐标时，应适当布置测量图形，使得两点之间的相对横向误差尽量小；得两点之间的相对横向误差尽量小；投点定向投点定向导线直接传递导线直接传递投点定向相对较为简单投点定向相对较为简单,误差比较容易估算误差比较容易估算;导线直接传递导线直接传递,可按严密平差的精度评定方法评定方位角精度可按严密平差的精度评定方法评定方位角精度全站仪自由设站法定向全站仪自

13、由设站法定向APMN井上地面井下地面CR1R2R3R4R5R6E全站仪自由设站法定向全站仪自由设站法定向全站仪自由设站法定向的精度全站仪自由设站法定向的精度井筒井筒6米直径米直径,观测观测4个点个点,测角精度测角精度10秒秒,测距精度测距精度2毫米毫米定向精度可达定向精度可达7秒秒地下控制测量地下控制测量地下控制网的形式地下控制网的形式 单导线单导线 双导线双导线 狭长边角网狭长边角网 高铁高铁CP控制网控制网地下控制测量地下控制测量高铁高铁CP控制网控制网地下控制测量地下控制测量测点埋设形式测点埋设形式5线 路 中 线地下控制测量地下控制测量测点埋设形式测点埋设形式111地下控制测量地下控制

14、测量测点埋设形式测点埋设形式地下控制测量地下控制测量地下控制测量应注意的问题地下控制测量应注意的问题 1.测点埋设的稳定性很重要测点埋设的稳定性很重要; 2.对于折光影响要充分重视对于折光影响要充分重视; 3.观测环境要有保障观测环境要有保障;误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计概念概念 误差：一个测量值与其真值之差误差：一个测量值与其真值之差 中误差：误差的数学期望，定义式如下中误差：误差的数学期望，定义式如下:)(lim22Enmn误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计概念概念 极限误差规定的依据：极限误差规定的依据： 大于一倍中误差的偶然误差出现的可能性为大于一倍中误差的偶

15、然误差出现的可能性为32%，大，大于二倍中误差的偶然误差出现的可能性为于二倍中误差的偶然误差出现的可能性为5%，大于三倍中，大于三倍中误差的偶然误差出现的可能性为误差的偶然误差出现的可能性为3，因此一般规定三倍中，因此一般规定三倍中误差为极限误差，如果要求较严格，则规定两倍中误差为误差为极限误差，如果要求较严格，则规定两倍中误差为极限误差。极限误差。误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计贯通误差的来源：贯通误差的来源： 地面控制测量误差地面控制测量误差 联系测量误差联系测量误差 地下控制测量误差地下控制测量误差 2322212mmmm误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计 对于隧道

16、贯通误差来说对于隧道贯通误差来说,一般情况下纵向误差一般情况下纵向误差(里程方向里程方向)和竖向误差和竖向误差(高程高程)比较容易控制比较容易控制, 横向误差较难控制横向误差较难控制,而横向而横向误差超限引起的后果比较严重误差超限引起的后果比较严重,因此横向误差是关注的重点因此横向误差是关注的重点. 误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计地下控制测量误差地下控制测量误差支导线端点横向贯通误差影响值近似公式（单向开挖）支导线端点横向贯通误差影响值近似公式（单向开挖） 222)()(ylxqdlmRmm误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计地面控制测量误差和联系测量误差地面控制测量误差

17、和联系测量误差 地面控制测量的误差和联系测量误差综合反映在地下地面控制测量的误差和联系测量误差综合反映在地下起始数据上。具体而言，即反映在地下起始点的点位误差起始数据上。具体而言，即反映在地下起始点的点位误差和地下起始方位的误差上。和地下起始方位的误差上。 根据个人经验，一般情况下地下起始点点位精度基本根据个人经验，一般情况下地下起始点点位精度基本与近井点的点位精度相当。与近井点的点位精度相当。 各种联系测量手段所能达到的方位角传递精度在前面已各种联系测量手段所能达到的方位角传递精度在前面已经介绍过，而地面起始方位的误差估计，是一个比较复杂经介绍过，而地面起始方位的误差估计，是一个比较复杂的问

18、题的问题误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计地面控制测量误差和联系测量误差地面控制测量误差和联系测量误差 从理论上来说，地面起始方位的方位角中误差以及地面从理论上来说，地面起始方位的方位角中误差以及地面近井点的点位中误差，均可以按照平差理论中精度评定的近井点的点位中误差，均可以按照平差理论中精度评定的方法得到。方法得到。 但实际上由于由于首级控制网的布设和隧道施工往往由但实际上由于由于首级控制网的布设和隧道施工往往由不同单位承担，这些数据不易获取。不同单位承担，这些数据不易获取。误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计地面控制测量误差和联系测量误差地面控制测量误差和联系测量误差 在

19、此情况下，地面控制测量误差可以根据地面控制网复在此情况下，地面控制测量误差可以根据地面控制网复测的结果大致进行估计。测的结果大致进行估计。 从地面起算边向贯通面附近的一个导线点进行导线复从地面起算边向贯通面附近的一个导线点进行导线复测，假定测量是没有误差的，这个导线点上的坐标不符测，假定测量是没有误差的，这个导线点上的坐标不符值就是由于地面起始数据的误差造成的。把坐标闭合差投值就是由于地面起始数据的误差造成的。把坐标闭合差投影在隧道贯通面上，大致可得地面起始数据对横向贯通误影在隧道贯通面上，大致可得地面起始数据对横向贯通误差的影响值，这个值可以认为是偏于安全的。差的影响值，这个值可以认为是偏于安全的。误差分析和贯通误差预计误差分析和贯通误差预计