隧道测量技术总结带标识重点

隧道测量1隧道洞外控制测量 2一、中线法 2二、精密导线法 3三、三角测量 3四、三角锁和导线联合控制 4五、GPS测量 4六、高程控制测量 52隧道洞外、洞内联系测量 6一、进洞关系的计算和进洞测量 6二、由洞外向洞内传递方向和坐标 9三、由洞外向洞内传递高程 93隧道洞内控制测量 10一、平面控制测量 10二、洞内高程测量 124隧道洞内中线测量 13一、洞内中线测量 13二、洞内临时中线的测设 135隧道施工测量 14一、导坑延伸测量 14二、上下导坑的联测 15三、隧道结构物的施工放样 15四、竣工测量 166隧道贯通误差预计 16一、贯通误差概述 16二、贯通误差预计 17隧道测量的主要任务：在勘测设计阶段是提供选址地形图和地质填图所需的测绘资料，以及定测时将隧道线路测设在地面上，即在洞门前后标定线路中线控制桩及洞身顶部地面上的中线桩；在施工阶段是保证隧道相向开挖时，能按规定的精度正确贯通，并使建筑物的位置符合规定，不侵入建筑限界，以确保运营安全。勘测设计阶段的测量工作比较简单，前面已作过介绍，本章主要介绍隧道施工测量。1隧道洞外控制测量隧道的设计位置，一般在定测时已初步标定在地表面上。在施工之前先进行复测，检查并确认各洞口的中线控制桩，当隧道位于直线上时，两端洞口应各确定一个中线控制桩，以两桩连线作为隧道洞内的中线；当隧道位于曲线上时，应在两端洞口的切线上各确认两个控制桩，两桩间距应大于200m。以控制桩所形成的两条切线的交角和曲线要素为准，来测定洞内中线的位置。由于定测时测定的转向角、曲线要素的精度及直线控制桩方向的精度较低，满足不了隧道贯通精度的要求，所以施工之前要进行洞外控制测量。洞外控制测量的作用，是在隧道各开挖口之间建立一精密的控制网，以便根据它进行隧道的洞内控制测量或中线测量，保证隧道的准确贯通。洞外控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。洞外平面控制测量常用的方法有：中线法、精密导线法、三角测量、三边测量、边角测量或综合使用，此外还可以采用GPS测量。一、中线法所谓中线法，就是将隧道线路中线的平面位置，按定测的方法先测设在地表上，经反复核对无误后，才能把地表控制点确定下来，施工时就以这些控制点为准，将中线引入洞内。一般在直线隧道短于1000m，曲线隧道短于500m时，可以采用中线作为控制。如图14－1所示，A、C、D、B作为在A、B之间修建隧道定测时所定中线上的直线转点。由于定测精度较低，在施工之前要进行复测，其方法为：以A、B作为隧道方向控制点，将经纬仪安置在C´点上，后视A点，正倒镜分中定出D´点；在置镜D´点，正倒镜分中定出B´点。若B´与B不重合，可量出B´B的距离，则自D´点沿垂直于线路中线方向量出D´D定出D点，同法也可定出C点。然后再将经纬仪分别安在C、D点上复核，证明该两点位于直线AB的连线上时，即可将它们固定下来，作为中线进洞的方向。若用于曲线隧道，则应首先精确标出两切线方向，然后精确测出转向角，将切线长度正确地标定在地表上，以切线上的控制点为准，将中线引入洞内。中线法简单、直观，但其精度不太高。二、精密导线法导线法比较灵活、方便，对地形的适应性比较大。目前在光电测距仪已经普及和其精度不断提高的情况下，有条件的单位，导线法应当是隧道洞外控制形式的首选方案。精密导线应组成多边形闭合环。它可以是独立闭合导线，也可以与国家三角点相连。导线水平角的观测，应以总测回数的奇数测回和偶数测回，分别观测导线前进方向的左角和右角，以检查测角错误；将它们换算为左角或右角后再取平均值，可以提高测角精度。为了增加检核条件和提高测角精度评定的可行性，导线环的个数不宜太少，最少不应少于4个；每个环的边数不宜太多，一般以4～6条边为宜。在进行导线边长丈量时，应尽量接近于测距仪的最佳测程，且边长不应短于300m；导线尽量以直伸形式布设，减少转折角的个数，以减弱边长误差和测角误差对隧道横向贯通误差的影响。我国大瑶山隧道长14.3km，洞外控制采用导线网，取得了很好的效果。导线的测角中误差按下式计算，并应满足测量设计的精度要求。（14－1）式中——导线环的角度闭合差（″）；——一个导线环内角的个数；N——导线环的个数。导线环（网）的平差计算，一般采用条件平差或间接平差。边与角按下式定权（14－2）式中——导线测角中误差，按式（14－1）计算，并宜用统计值；——导线边长中误差，宜用统计值。当导线精度要求不高时，亦可采用近似平差。三、三角测量三角测量的方向控制较中线法、导线法都高，如果仅从横向贯通精度的观点考虑，则它是最理想的隧道平面控制方法。三角测量除采用测角三角锁外，还可采用变角网和三边网。但从精度、工作量、经济方面综合考虑，以测角三角锁为好。三角锁一般布置一条高精度的基线作为起始边，并在三角锁另一端增设一条基线，以资检核；其余仅只有测角工作，按正弦定理推算边长，经过平差计算可求得三角点和隧道轴线上控制点的坐标，然后以控制点为依据，确定进洞方向。四、三角锁和导线联合控制这种方法只有在受到特殊地形条件限制时才考虑，一般不宜采用。如隧道在城市附近，三角锁的中部遇到较密集的建筑群，这时使用导线穿过建筑群与两端的三角锁相连结。用于隧道施工控制测量的三角锁或导线环，在布设中除了前面所述要求之外，还应注意以下几点：1．使三角锁或导线环的方向，尽量垂直于贯通面，以减弱边长误差对横向贯通精度的影响。2．尽量选择长边，减少三角形个数或导线边个数，以减弱测角误差对横向贯通精度的影响。3．每一洞口附近测设不少于三个平面控制点（包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点），作为引线入洞的依据，并尽量将其纳入主网中，以加强点位稳定性和入洞方向的校核。4．三角锁的起始边如果只有一条，则应尽量布设于三角锁中部；如果有两条，则应使其位于三角锁两端，这样不仅利于洞口插网，而且可以减弱三角网测量误差对横向贯通精度的影响。5．三角锁中若要增列基线条件时，应将基线设于锁段两端，但此时起始边的测量精度应满足下列要求：（14－3）否则，不应加入基线条件。三角测量误差对横向贯通精度的影响估算方法1.按照严密公式计算(公式与方法见《新建铁路测量规范（条文说明）》)112345678方法2.按导线估算（偏于安全，目前不提倡）五、GPS测量GPS是全球定位系统的简称，它的原理和使用，可参看第十六章GPS测量。隧道施工控制网可利用GPS相对定位技术，采用静态或快速静态测量方式进行测量。由于定位时仅需要在开挖洞口附近测定几个控制点，工作量少，而且可以全天候观测，目前已得到应用。隧道GPS定位网的布网设计，应满足下列要求：1．定位网由隧道各开挖口的控制点点群组成，每个开挖口至少应布测4个控制点。整个控制网应由一个或若干个独立观测环组成，每个独立观测环的边数最多不超过12个，应尽可能减少。2．网的边长最长不宜超过30km，最短不宜短于300m。3．每个控制点应有三个或三个以上的边与其连接，极个别的点才允许由两个边连接。4．GPS定位点之间一般不要求同视，但布设洞口控制点时，考虑到用常规测量方法检测、加密或恢复的需要，应当同视。5．点位空中视野开阔，保证至少能接收到4颗卫星信号。6．测站附近不应有对电磁波有强烈吸收和反射影响的金属和其它物体。六、高程控制测量洞外高程控制测量的任务，是按照设计精度施测两相向开挖洞口附近水准点之间的高差，以以便将整个个隧道的统统一高程系系统引入洞洞内，保证证按规定精精度在高程程方面正确确贯通，并并使隧道工工程在高程程方面按要要求的精度度正确修建建。高程控制的二、三三等采用水水准测量。四四、五等可可采用水准准测量，当当山势陡峻峻采用水准准测量困难难时，亦可可采用光电电测距仪三三角高程的的方法测定定各洞口高高程。每一一个洞口应应埋设不少少于2个水准点点，两水准准点之间的的高差，以以安置一次次水准仪即即可测出为为宜。水准测量的精度度，一般参参照表144－1即可。表14－1等级水准准测量的路路线长度和和仪器精度度测量部位测量等级每公里高差中数数的偶然中中误差(mm)两开挖洞口间的的水准路线线长度(km)水准仪等级水准尺类型洞外二≤1.0＞36S0.5、S1线条式因瓦水准准尺三≤3.013～36S1线条式因瓦水准准尺S3区格式水准尺四≤5.05～13S3区格式水准尺洞内二≤1.0＞32S1线条式因瓦水准准尺三≤3.011～32S3区格式水准尺四≤5.05～11S3区格式水准尺由上述各种方法法比较看出出，中线法法控制形式式最简单，但但由于方向向控制较差差，故只能能用于较短短的隧道；；三角测量量方法其方方向控制精精度最高，故故在光电测测距仪未广广泛使用之之前，是隧隧道控制最最主要的形形式，但其其三角点的的布设要受受到地形、地物条件的限制，而且基线边要求精度高，使丈量工作复杂，平差计算工作量大；精密导线法，在光电测距仪的测程和精度不断提高的今天，由于布设简单、灵活、地形适应性强、外业工作量少，因而逐渐成为隧道控制的主要形式，只要在水平角测量时适当增加测回数，就可弥补其方向控制不如三角测量之不足。而且光电测距导线和光电测距三角高程可以同时进行，大大减少了野外工作量，是今后隧道控制中应首选的方案；GPS测量是目前正处于试验阶段的一种全新控制形式，随着其价格的降低、精度的提高、理论的完善，势必成为将来最有前途的控制形式。2隧道洞外、洞内内联系测量量一、进洞关系的的计算和进进洞测量洞外控制测量完完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩和洞外控制网联系起来。由于控制网和线路中线两者的坐标系不一致，应首先把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐标系统内，故必须先进行坐标变换计算，得到控制点在变换后的新坐标。其坐标变换计算公式可以采用解析几何中的坐标转轴和移轴计算公式。一般在直线段以线路中线作为x轴；曲线上则以一条切线方向作为x轴。用线路中线点和控制点的坐标，反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量的数据。把中线引入洞内，可按下列方法进行：直线隧道1．移桩法如图14－2所所示，空口口两端线路路控制点A、B、C、D是按定测测精度测设设的，它们并不是严格格位于同一一条直线上上。经精测测A、B、C、D后，可以以A为原点，AAB方向为为纵轴，计计算出C、D两点相应应的偏离值值yc、yd和β角，将经经纬仪分别别安置在CC和D上，拔角角量出垂线线yc和yd，即可移移桩定出CC‘和D‘点，再将将经纬仪安安置于D‘点，照准准C’即得进洞洞方向。当当偏移量较较大时，为为保持原设设计的线路路平面位置置和方向的的一致性，可可用洞口两两端的A、D两点连线线作纵轴，将将B、C移至中线线上。2．拔角法如图14－3，当当以AD为坐标标纵轴时，可可根据A、B及C、D点的坐标标，反算出出水平角α和β，即可得得到进洞方方向。通常常为了施工工测量方便便，亦可将将B、C两点移到到中线上的的B‘、C’点上。曲线隧道曲线隧道两端洞洞口的每条条切线上已已有两个投投点的坐标标在控制网网中得到，如如图14－4中的AA、G和D、E。经坐标标变换后，以以A点为坐标标系原点，AG的切线方向为y轴，其进洞关系的计算步骤如下：1．坐标变换后，得得到A、G、D、E各点的新新坐标。根根据这些新新坐标反算算得到AGG、DE的方位位角；两方方位角相减减得到曲线线精测的转转向角α，它的精度度较之定测测角值精确确，并与各各点的坐标标相一致。2．计算交点的坐坐标因为AG切线与与

y轴重重合或平行行，故JDD的x坐标为零零或选定值值，它是已已知的；只只需计算出出JD的y坐标值即即可。（14－4）3．根据精测算得得的α和选定的的曲线半径径R和缓和曲曲线长，计计算出曲线线要素T、L、、、、、。4．选定洞口外面面一个中线线控制桩的的里程，使使其和定测测里程一致致，例如选选定A点。由此此从A推算隧道道范围内其其它中线控控制点的里里程，到隧隧道另一端端洞口外的的中线控制制点上出现现断链，这这是由于精精测长度和和定测长度度不一致所所致，这种种里程称为为隧道施工工里程。5．计算任一中线线点的坐标标要想在洞中测设设出任一中中线点的位位置，必须须先知道该该点的施工工里程，使使它与曲线线控制桩的的施工里程程相比较，才才能确定该该点是在直直线上，还还是在曲线线上，并且且知道该点点距中线控控制桩有多多远。由于于任一中线线点的位置置不同，所所以计算坐坐标的方法法也不同，现现分别说明明如下：(1)中线点在直直线上如图14－4所所示，进口口洞门在一一直线上，而而N1点在出口口端的另一一直线上。在在已知各点点的施工里里程DK进口、DKN1（不能能用定测里里程）的情情况下，则则x进口＝0y进口＝DK进口口－DKA（14－5）(2)中线点在缓缓和曲线上上首先计算出它们们的切线坐坐标（计算算到mm或0.1mmm），然然后将切线线坐标转换换为统一坐坐标。例如在图14－－5中，统一一坐标系的的坐标轴为为x、y轴；ZH端的切切线坐标系系为x‘、y’轴；HZ端的切切线坐标系系为x‘’、y‘’轴。假假设统一坐坐标系的yy轴平行于于x‘轴，则中中线点N2、N3的统一坐坐标推算如如下：（14－6）（14－7）式中、———N2点的切线线坐标；、——N3点的切切线坐标。(3)中线点在圆圆曲线上当中线点位于圆圆曲线上时时，最好通通过圆心来来计算它们们的坐标。如图14－6中中，N4点在圆曲曲线上，则则圆心O的统一坐坐标为：（14－8）而ON4的坐标方方位角为：：（14－9）（14－10）按上述方法计算算出测设中中线点的坐坐标后，再再根据控制制网点的坐坐标，反算算出两点间间的距离和和方位角，利利用极坐标标法即可确确定洞门的的位置和进进洞方向。如如图14－7，H为出口洞洞门的设计计位置，DD、E为切线方方向的控制制点，根据据D、H点坐标可可以算出距距离SDH及方位位角αDH；根据据D、E坐标可以以算出方位位角αDE，根据据两方位角角之差可以以求得水平平角β。将经纬纬仪按在DD点，后视视E点，转一一角度β，沿此方方向丈量距距离SDH，即可可定出洞门门出口位置置H点。二、由洞外向洞洞内传递方方向和坐标标为了加快施工进进度，隧道道施工中除除了进出洞洞口之外，还还会用斜井井、横洞或或竖井来增增加施工开开挖面。为为此就要经经由它们布布设导线，把把洞外导线线的方向和和坐标传递递给洞内导导线，构成成一个洞内内、外统一一的控制系系统，这种种导线称为为联系导线线，如图144－8。联系导导线属支导导线性质，其其测角误差差和边长误误差直接影影响隧道的的横向贯通通精度，故故使用中必必须多次精精密测定、反反复校核，确确保无误。当由竖井进行联联系测量时时，可以采采用垂准仪仪光学投点点、陀螺经经纬仪定向向的方法，来来传递坐标标和方位。隧道联系测量方位角传递误差差一井定向二井定向盾构施工测量陀螺经纬仪测定定方位角三、由洞外向洞洞内传递高高程经由斜井或横洞洞向洞内传传递高程时时，一般均均采用往返返水准测量量，当高差差较差合限限时取平均均值的方法法。由于斜斜井坡度较较陡，视线线很短，测测站很多，加加之照明条条件差，故故误差积累累较大，每每隔10站左右右应在斜井井边脚设一一临时水准准点，以便便往返测量量时校核。近近年来用光光电测距三三角高程测测量的方法法来传递高高程，已得得到愈来愈愈广泛的应应用，大大大提高了工工作效率，但但应注意洞中温度度的影响，以以及应采用用对向观测测的方法。经由竖井传递高高程时，过过去一直采采用悬挂钢钢尺的方法法，即在井井上悬挂一一根经过检检定的钢尺尺（或钢丝丝），尺零零点下端挂挂一标准拉拉力的重锤锤，如图114－9所示，在在井上、井井下各安置置一台水准准仪，同时时读取钢尺尺读数l1和l2，然后再再读取井上上、井下水水准点的尺尺读数a、b，由此可可求得井下下水准点BB的高程：：HB=HA+a-[[(l1-l2)+Δt+Δk]-bb（14－11）式中HA———井上水准准点A的高程；；a、b——井上、井下水准准尺读数；；l1、l2——井上、井下钢尺尺读数，LL＝l1-l2；Δt——钢尺温度改正数数，Δt＝αL（t均-t0）；α——钢钢尺膨胀系系数，取11.25××10-5/℃；t均———井上、井井下平均温温度；t0———钢尺检定定时的温度度；Δk———钢尺尺长长改正数，Δk=(L÷l)×Δl；l和Δl分别是钢尺的名义长度和它的尺长改正数。如果在井上装配配一托架，安安装上光电电测距仪，使使照准头向向下直接瞄瞄准井底的的反光镜测测出井深DDh，然后在在井上、井井下用两台台水准仪，同同时分别测测定井上水水准点A与测距仪仪照准头转转动中心的的高差（aa上－b上）、井下下水准点BB与反射镜镜转动中心心的高差（b下－a下），即可求得井下水准点B的高程HB，如图14－10所示。HB=HA+（a上上－b上）+（b下－a下）（14－12）式中HA为井上上水准点AA的已知高高程。用光电测距仪测测井深的方方法远比悬悬挂钢尺的的方法快速速、准确，尤尤其是对于于50m以上上的深井测测量，更显显现出其优优越性。3隧道洞内控制测测量一、平面控制测测量为了给出隧道正正确的掘进进方向，并并保证准确确贯通，应应进行洞内内控制测量量。由于隧隧道洞内场场地狭窄，故故洞内平面面控制常采采用中线或或导线两种种形式。（一）中线形式式中线形式是是指洞内不不设导线，用用中线控制制点直接进进行施工放放样。一般般以定测精精度测设出出新点，测测设中线点点的距离和和角度数据据由理论坐坐标值反算算，这种方方法一般用用于较短的的隧道。若若将上述测测设的新点点，再以高高精度测角角、量距，算算出实际的的新点精确确点位，再再和理论坐坐标相比较较，若有差差异，应将将新点移到到正确的中中线位置上上，这种方方法可以用用于曲线隧隧道5000m、直线线隧道10000m以以上的较长长隧道。导线形式导线形式是是指洞内控控制依靠导导线进行，施施工放样用用的正式中中线点由导导线测设，中线点的精精度能满足足局部地段段施工要求求即可。导导线控制的的方法较中中线形式灵灵活，点位位易于选择择，测量工工作也较简简单，而且且具有多种种检核方法法；当组成成导线闭合合环时，角角度经过平平差，还可可提高点位位的横向精精度。导线线控制方法法适用于长长隧道。洞内导线与洞外外导线比较较，具有以以下特点：：洞内导线线是随着隧隧道的开挖挖逐渐向前前延伸，故故只能敷设设支导线或或狭长形导导线环，而而不可能将将全部导线线一次测完完；导线的的形状完全全取决于坑坑道的形状状；导线点点的埋石顶顶面应比洞洞内地面低低20～30cmm，上面加设设护盖、填填平地面，以以免施工中中遭受破坏坏。洞内导线一般常常采用下列列几种形式式：单导线半数数测回测左左角，半数数测回测右右角。导线环如图图14－11所示，每每测一对新新点，如55和5‘，可按两两点坐标反算5～5‘的的距离，然然后与实地地丈量的55～5‘距离比较较，这样每每前进一步步均有检核核。3．主副导线环如图14－12所示，双双线为主导导线，单线线为副导线线。副导线线只测角不不量距离，主主导线既测测角又量距距离。按虚虚线形成第第二闭合环环时，主导导线在3点处能以以平差角传传算3～4边的方位位角；以后后均仿此法法形成闭合合环。闭合合环角度平平差后，对对提高导线线端点的横横向点位精精度很有利利；并可对对角度测量量加以检查查，同时根根据角度闭闭合差还可可以评定测测角精度；；另一方面面又节省了了副导线大大量的测边边工作。主主副导线环环在洞内控控制中应推推广使用。4．交叉导线如如图14－13所示，并并行导线每每前进一段段交叉一次次，每一个个新点由两两条路线传传算坐标（如如5点坐标由由4和4‘两点传算算），最后后取平均值值；亦可以以实量5～5‘的距离，来来检核5和5’的坐标值值。交叉导导线不作角角度平差5．旁点闭合环如图14－14所示，A、B为旁点。旁旁点闭合环环一般测内内角，作角角度平差；；旁点两侧侧的边长，可可测可不测测。当有平行导坑时时，还可利利用横通道道将正洞和和导坑联系系起来，形形成导线闭闭合环。无论是采用中线线形式，还还是采用导导线形式作作洞内控制制，在测量量时应注意意以下几点点：1．每次在建立新新点之前，必必须检测前前一个老点点的稳定性性，只有在在确认老点点没有发生生变动时，才才能用它来来发展新点点。2．尽量形成闭合合环、两条条路线的坐坐标比较、实量距离与反算距离的比较等检查条件，以免发生错误。3．导线应尽量布设设为长边或或等边，一一般直线地地段不短于于200mm，曲线地地段不宜短短于70mm。4．洞内丈量工具，在在使用前应应与洞外控控制网丈量量工具比长长。5．以导线形式作作为洞内平平面控制时时，正式中中线点由临临近的导线线点以极坐坐标法测设设在地面上上之后，应应在中线点点上安置经经纬仪，以以任何两个个已知坐标标的点为目目标测其角角度。用实实测角值与与坐标反算算的角值比比较，以检检查中线点点测设的正正确性，如如图14－15，中线线点5由导线点点C测设出来来之后，将将经纬仪安安置在5点上，测测出检查角角和坐标反反算出的角角值比较。二、洞内高程测测量洞内高程测量应应采用水准准测量或光光电测距三三角高程测测量的方法法。洞内高高程应由洞洞外高程控控制点向洞洞内测量传传算，结合合洞内施工工特点，每每隔2000m至500mm设立两个个高程点以以便检核；；为便于施施工使用，每每隔1000m应在在拱部边墙墙上设立一一个水准点点。采用水准测量时时，应往返返观测，视视线长度不不宜大于550m；采采用光电测测距三角高高程测量时时，应进行行对向观测测，注意洞洞内的除尘尘、通风排排烟和水气气的影响。限限差要求与与洞外高程程测量的要要求相同。洞洞内高程点点作为施工工高程的依依据，必须须定期复测测。当隧道贯通之后后，求出相相向两支水水准的高程程贯通误差差，并在未未衬砌地段段进行调整整。所有开开挖、衬砌砌工程应以以调整后的的高程指导导施工。4隧道洞内中线测测量一、洞内中线测测量隧道洞内施工，是是以中线为为依据来进进行。当洞洞内敷设导导线之后，导导线点不一一定恰好在在线路中线线上，更不不可能恰好好在隧道的的结构中线线上（即隧隧道轴线上上）。而隧隧道衬砌后后两个边墙墙间隔的中中心即为隧隧道中心，在在直线部分分则与线路路中线重合合；曲线部部分由于隧隧道衬砌断断面的内外外侧加宽不不同，所以以线路中心心线就不是是隧道中心心线，如图图14－16所示。隧隧道中线的的测设方法法有下列两两种：（一）由导线测测设中线用精密导线进行行洞内隧道道控制测量量时，为便便于施工，应应根据导线线点位的实实际坐标和和中线点的的理论坐标标，反算出出距离和角角度，利用用极坐标法法，根据导导线点测设设出中线点点。一般直直线地段150～200m；曲线线地段600～100mm，应测设设一个永久久的中线点点。由导线建立新的的中线点之之后，还应应将经纬仪仪安置在已已测设的中中线点上，测测出中线点点之间的夹夹角，如图图14－17所示，将将实测的检检查角与理理论值相比比较；另外外实量4～5点的距离离，亦可与与理论值比比较，作为为另一种检检核，确认认无误即可可挖坑埋入入带金属标标志的混凝凝土桩。（二）独立的中中线法若用独立的中线线法测设，在在直线上应应采用正倒倒镜分中法法延伸直线线；在曲线线上一般采采用弦线偏偏角法。测测规要求采采用独立中中线法时，永永久中线点点间距离：：直线上不不小于1000m，曲曲线上不小小于50mm。二、洞内临时中中线的测设设为了知道隧道洞洞内开挖方方向，随着着向前掘进进的深入，平平面测量的的控制工作作和中线工作也需紧紧随其后。当当掘进的延延伸长度不不足一个永永久中线点点的间距时时，应先测测设临时中中线点，如如图14－18中的1、2……等，点间间距离，一一般直线上上不大于330m，曲曲线上不大大于20mm，临时中中线点应该该用仪器测测设。当延延伸长度大大于永久中中线点的间间距时，就就可以建立立一个新的的永久中线线点，如图图中的e。永久中中线点应根根据导线或或用独立中中线法测设设，然后根根据新设的的永久中线线点继续向向前测设临临时中线点点。当掘进进长度距最最新的导线线点B大于一个个导线的设设计边长时时，就可以以建立一个个新的导线线点C，然后根根据C点继续向向前测设中中线点（图图14－18）。当当采用全断断面法开挖挖时，导线线点和永久久中线点都都应紧跟临临时中线点点。这时临临时中线点点要求的精精度也较高高。5隧道施工测量隧道是边开挖、边边衬砌，为为保证开挖挖方向正确确、开挖断断面尺寸符符合设计要要求，施工工测量工作作必须要紧紧紧跟上，同同时要保证证测量成果果的正确性性。一、导坑延伸测测量当导坑从最前面面一个临时时中线点继继续向前掘掘进时，在在直线上延延伸不超过过30m，曲曲线上不超超过20mm的范围内内，可采用用“串线法”延伸中线线。用串线线法延伸中中线时，应应在临时中中线点前或或后用仪器器再设置两两个中线点点，如图144－19中的1‘、2’，其间距距不小于55m。串线线时可在这这三个点上上挂上垂球球线，先检检验三点是是否在一直直线上，如如正确无误误，可用肉肉眼瞄直，在在工作面上上给出中线线位置，指指导掘进方方向。当串串线延伸长长度超过临临时中线点点的间距时时（直线为为30m、曲曲线为200m），则则应设立一一个新的临临时中线点点。如果用激光导向向仪，将其其挂在中线线洞顶部来来指示开挖挖方向，可可以定出1100m以以外的中线线点，如图图14－20所示。这这种方法对对于直线隧隧道和全断断面开挖的的定向，既既快捷又准准确。在曲线导坑中，常常用弦线偏偏距法和切切线支距法法。弦线偏偏距法最方方便，如图图14－21所示，A、B为曲线上上已定出的的两个临时时中线点，如如要向前定定出新的中中线点C，要求BCC=AB==s，则从从B沿CB方向量量出长度ss，同时从从A量出偏距距d，将两尺尺拉直使两两长度分划划相交，即即可定出DD点，然后后在D、B方向上挂挂三根垂球球线，用串串线法指导导B、C间的掘进进，掘进长长度超过临临时中线点点间距时，由由B沿DB延伸方方向量出距距离s，即可测测设出新的的临时中线线点C。偏距d可按下列列近似公式式计算圆曲线部分缓和曲线部分（14－13）式中s———临时中线线点间距；；R——圆曲线半径；——缓和曲线全长；；——B点到ZHH（或HZ）的距距离。二、上下导坑的的联测采用上、下导坑坑开挖时，每每前进一段段距离后，上上部的临时时中线点和和下部的临临时中线点点应通过漏漏斗联测一一次，用以以改正上部部的中线点点或向上部部导坑引点点。联测时时，一般用用长线垂球球、光学垂垂准器、经经纬仪的光光学对点器器等，将下下导坑的中中线点引到到上导坑的的顶板上，如如图14－22所示。移移设三个点点之后，应应复核其准准确性；测测量一段距距离之后及及筑拱前，应应再引至下下导坑核对对，并尽早早与洞口外外引入的中中线闭合。三、隧道结构物物的施工放放样(一))隧道开挖挖断面测量量在隧道施工中，为为使开挖断断面能较好好的符合设设计断面，在在每次掘进进前，应在在开挖断面面上，根据据中线和轨轨顶高程，标标出设计断断面尺寸线线。分部开挖的隧道道在拱部和和马口开挖挖后，全断断面开挖的的隧道在开开挖成形后后，应采用用断面自动动测绘仪或或断面支距距法测绘断断面，检查查断面是否否符合要求求；并用来来确定超挖挖和欠挖工工程数量。测测量时按中中线和外拱拱顶高程，从从上至下每每0.5mm（拱部和和曲墙）和和1.0mm（直墙）向向左右量测测支距。量量支距时，应应考虑到曲曲线隧道中中心与线路路中心的偏偏移值和施施工预留宽宽度。仰拱断面测量，应应由设计轨轨顶高程线线每隔0..5m（自自中线向左左右）向下下量出开挖挖深度。(二)结构物的施工放放样在施工放样之前，应应对洞内的的中线点和和高程点加加密。中线线点加密的的间隔视施施工需要而而定，一般般为5～10m一点点，加密中中线点可以以铁路定测测的精度测测定。加密密中线点的的高程，均均以五等水水准精度测测定。在衬砌之前，还还应进行衬衬砌放样，包包括立拱架架测量、边边墙及避车车洞和仰拱拱的衬砌放放样，洞门门砌筑施工工放样等一一系列的测测量工作。四、竣工测量隧道竣工以后，应应在直线地地段每500m，曲线线地段每220m，或或者需要加加测断面处处，以中线线桩为准，测绘隧道的实际净空。测绘内容包括：拱顶高程、起拱线宽度、轨顶水平宽度、铺底或仰拱高程，如图14－23所示。当隧道中线统一一检测闭合合后，在直直线上每2200～500mm、曲线上上的主点，均均应埋设永永久中线桩桩；洞内每每1km应埋埋设一个水水准点。无无论中线点点或水准点点，均应在在隧道边墙墙上画出标标志，以便便以后养护护维修时使使用。14－6隧道贯通误差预预计一、贯通误差概概述隧道施工进度慢慢，往往成成为控制工工期的工程程。为了加加快施工进进度，除了了进、出口口两个开挖挖面外，还还常采用横横洞、斜井井、竖井、平平行导坑等等来增加开开挖面。因因此，不管管是直线隧隧道还是曲曲线隧道，开挖总是沿线路中线不断向洞内延伸，洞内线路中线位置测设的误差，就逐步随着开挖的延伸而逐渐积累；另一方面，隧道施工时基本上都是采用边开挖、边衬砌的方法，等到隧道贯通时，未衬砌部分也所剩不多，故可进行中线调整的地段有限。于是，如何保证隧道在贯通时（包括横向、纵向、高程方向），两相向开挖施工中线的相对错位不超过规定的限值，是隧道施工测量的关键问题。但是，在纵向方面所产生的贯通误差，一般对隧道施工和隧道质量不产生影响，从我国隧道施工调查中得知，一般不超过±320mm，即使达到这种情况，对施工质量也无影响，因此规定这项限差无实际意义；高程要求的精度，使用一般水准测量方法即可满足；而横向贯通误差（在平面上垂直于线路中线方向）的大小，则直接影响隧道的施工质量，严重者甚至会导致隧道报废。所以一般说贯通误差，主要是指隧道的横向贯通误差。《铁路测量技术术规则》对对隧道贯通通误差的限限值见表114—2。表14—2贯通误差的限差差两开挖洞口长度度(km)＜44～88～1010～1313～1717～20横向贯通误差((mm)100150200300400500高程贯通误差((mm)50二、贯通误差预预计影响横向贯通误误差的因素素有：洞外外和洞内平平面控制测测量误差、洞洞外与洞内内之间联系系测量误差差。《铁路测量技术术规则》规规定，洞外外、洞内控控制测量误误差，对每每个贯通面面上产生的的横向中误误差不应超超过表144—3的规定。表14—3洞外、洞内控制制测量的贯贯通精度要要求测量部位横向中误差(mmm)高程中误差(mmm)两开挖洞口间长长度(km)＜44～88～1010～1313～1717～20洞外3045609012015018洞内40608012016020017洞外、洞内总和和507510015020025025注：本表不适用用于设有竖竖井的隧道道洞外、洞内控制制测量，产产生在贯通通面上的横横向中误差差，按下列列公式计算算：1．导线测量（14—14）式中——由由于测角误误差影响，产产生在贯通通面上的横横向中误差差(mm)，即即（14—15）——由由于测边误误差影响，产产生在贯通通面上的横横向中误差差(mm)，即即（14—16）其中——由由导线环闭闭合差求算算的测角中中误差（″）；———导线环在在隧道相邻邻两洞口连连线的一条条导线上各各点至贯通通面的垂直直距离（mm）；———导线边边边长相对中中误差；———导线环在在隧道相邻邻两洞口连连线的一条条导线上各各边在贯通通面上的投投影长度（m）。2．三角测量三角测测量的计算算公式可参参考《铁路路测量技术术规则》中中给出的有有关公式，也也可以按导线测量的的误差公式式计算。其其方法是选选取三角网网中沿中线线附近的连连续传算边边作为一条导线进进行计算。但但式（144—14）（14—15）（14—16）中：：———由三角网网闭合差求求算的测角角中误差（″）；———所选三角角网中连续续传算边形形成的导线线上各转折折点至贯通通面的垂直直距离；——取取三角网最最弱边的相相对中误差差；——所所选三角网网中连续传传算边形成成的导线各各边在贯通通面上的投投影长度。例：现以导线为例例，说明洞洞外、洞内内控制测量量误差对横横向贯通精精度影响值值的估算方方法。首先按导线布点点，绘出11：100000的导导线平面图图，如图114—24。0—1—2—3—4—5为单导线线，0、5为洞外导导线的始终终点，使yy轴平行于于贯通面；；由各导线线点向贯通通面方向作作垂线，其其垂足为00‘、1’、2‘、3’、4‘、5’；除导线线点的始终终点0、5之外，量量出各点垂垂距Rx1、Rx2、Rx3、Rx4（用比比例尺量，凑凑整到100m即可）。然然后以同样样精度量出出各导线边边在贯通方方向上的投投影长度（即即的长度），将将各值填入入表14—4。表14—4洞外导线测量误误差对横向向贯通精度度影响值计计算表各点的投影垂距距各边的投影长度度点名（m）(m2)线段(m)(m2)140016000000～1140196002150225001～24016003250625002～316025600448023040003～47049004～513016900设导线环的测测角中误差差为：式中——导导线环的角角度闭合差差；——一个导线线环内角的的个数；N——导线环的的个数。导线边长相对中中误差为：：则洞内控制无论是是中线形式式，还是导导线形式，一一律按导线线看待，所所以其估算算方法与洞洞外导线测测量完全相相同，但有有两点要注注意：（1）两洞口处的控控制点，在在引入洞内内导线时需需要测角，其其测角误差差算入洞内内测量误差差。故计算算洞外导线线测角误差差时，不包包括始、终终点的值，而而计算洞内内导线测角角误差时，如如图14—25中的、，它们应应归入洞内内估算值中中。（2）两洞口引入的洞洞内导线不不必单独计计算，可以以将贯通点点当作一个个导线点，从从一端洞口口控制点到到另一端洞洞口控制点点，当作一一条连续的的导线来计计算，如图图14—25中，从从0到h看成一条条导线，其其计算值见见表14—5。表14—5洞内导线测量误误差对横向向贯通精度度影响值计计算表各点的投影垂距距各边的投影长度度点名（m）(m2)线段(m)(m2)069047610000～a00a5102601000a～b00b3301089000b～c00c11012100c～d00d00d～e00e17028900e～f00f3501225000f～g00g5102601000g～h603600h6303969000设洞内测角中中误差洞内测边相对中中误差则洞外、洞内测量量误差，对对隧道横向向贯通精度度的影响总总值为：按表14—3中中《测规》要要求，两开开挖洞口间间的长度小小于4kmm时，横向向贯通中误差应小于于±50mmm，现估算算值为±40.44mm，故故可认为设设计的施测测精度能够够满足隧道道横向贯通通精度的要要求，设计计是合理的的。洞内控制测量设设计平面控控制测量设设计洞内内平面控制制测量在未未贯通前都都是支导线线。当接到到隧洞工程程开挖任务务时，首先先要根据洞洞室相向或或单向开挖挖长度及设设计贯通精精度要求，对对洞内导线线进行设计计，估算预预期的误差差、确定导导线施测的的等级，以以保证洞室室开挖轴线线的正确，即即贯通精度度，更为合合理、经济济的选择测测量设备及及测量方案案。根据隧洞设计开开挖图，按按一定比例例尺在CADD或图纸上上绘出隧洞洞开挖平面面图及贯通通面位置，充充分考虑开开挖施工时时洞内的测测量环境（如通视条件及出渣等对测量的影响）、以及测量精度的提高，合理的选出导线点位置，并展于图上。支导线的终终点是支导导线精度的的最弱点，横横向贯通中中误差是由由导线测角角误差及导导线边长误误差所引起起，而横向向贯通中误误差主要影影响隧洞的的贯通精度度，下面主主要分析横横向贯通中中误差。根据误差传传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，则可得导线测角中误差所引起的横向贯通中误差myβ为：该式是隧洞洞工程横向向贯通中误误差常用的的估算公式式。在绘绘制好的略略图上量取取各个导线线点到贯通通面的距离离Rx和各导线线边在贯通通面上的投投影长度Dx，再根据据本工程项项目所投入入的仪器设设备精度确确定测角中中误差mβ和测量边边长的精度度ms//s，代入2.11.3式中计算算，当mmy小于隧洞洞横向贯通通中误差允允许值时则则可进行，否否则应选择择合符精度度要求的仪仪器设备或或调整线路路及测量方方案等重新新计算，直直至满足贯贯通精度要要求。2.11.3式也可根根据本单位位的仪器设设备及技术术水平，假假设其中的的一个mβ或ms//s值来求另另外一个参参数。根据据选定的mβ和ms//s值来确定导导线测量的的等级，并并严格按确确定的等级级技术要求求进行施测测，来指导导隧洞的开开面位置开开挖。洞内高程控制测测量设计隧洞洞洞内高程的的控制测量量精度直接接影响的是是竖向贯通通中误差，通通常是根据据水准测量量或三角高高程测量误误差引起的的竖向贯通通中误差来来确定高程程控制测量量的等级。mh=±m△△L2..2.1式中：mmh--竖向贯通通中误差；；L—洞内高程程测量路线线的全长，m；m△--按测段往往返测的高高差不符值值计算的每每公里高差差中数的偶偶然中误差差，mm；由2.11.1式得：m△=mhL2..2.2式中L可根据图图上拟定的的路线量取取或取3～5倍洞轴线线的长度。确定水准路路线方案后后，在表1中查取大大于或等于于根据2.22.2式计算出m△的数值，选选取相应的的高程控制制测量等级级。确定高程测测量的等级级后，选取取方便施测测、经济合合理，又能能保证高程程传递精度度的测量方方法，如水水准测量、三三角高程测测量，严格格按相应的的技术要求求进行施测测。以上探析的的洞内控制制测量设计计计算方法法适应于相相向开挖长长度为8kmm以内的隧隧洞开挖，也也可作为相相向开挖长长度超过8kmm洞内平面面控制测量量的专门技技术设计，但但为保证设设计贯通精精度要求，洞洞内导线还还应进行提提高精度的的特别技术术设计，如如采用陀螺螺经纬仪加加测方位角角，检测测测角中的粗粗差及控制制测角误差差的累积；；选取合理理的导线路路线方案；；改善测量量环境等等等测量设备备及方法。对于在8kmm以内的隧隧洞勘测设设计院提供供了专用首首级控制网网时，则施施工单位不不用单独进进行洞内控控制测量的的设计，采采用低于首首级控制网网一等级的的技术要求求进行施测测洞内控制测量精精度的估算算平面控制测量精精度的估算算考虑到洞内内导线按设设计等级施施测后，因因洞内通视视条件的限限制及施工工等多方面面的影响，而而造成未能能按设计路路线进行施施测，洞内内作业面狭狭小，如排排风不畅，空空气质量差差，红外线线测量仪器器反射信号号太弱，往往往无法进进行测量工工作，针对这种种情况，则则要根据已已施测的成成果对该导导线进行精精度估算。对直伸型隧隧洞，则采采用直伸支支导线终点点的点位误误差作为洞洞内横向贯贯通中误差差：MBz=±mmSβ2n＋(mβρL)22n+11.53式中：nn—导线边数数；mβ—测角中误误差，s；mss---测边相对对中误差；；L—导线全长,kmm；非直伸型隧隧洞用非直直伸支导线线终点的点点位误差作作为横向贯贯通中误差差：MBf=±mmSβ2n＋(mβρL)22∑Dy2式中：nn—导线边数数据mβ——测角中误误差，s；mss---测边相对对中误差；；L—导线全长,kmm；∑Dy2–导线重心心到各导线线点距离的的平方和（导导线重心为为导线各点点坐标X、Y值的平均均值），m2；对还未施测测的导线点点位仍以设设计拟定的的点位计算算出各相应应数值，只只要MBzz,MBBf值不大于于洞内设计计横向贯通通中误差就就可。高程控制测测量精度估估算根据2..2.1式计算高高程传递终终点的精度度，该式中中m△为：m△=±14n[△△△R]式中：△—测段往返返测高差不不符值；R—测段的长长度；n—测段数；该种高程控控制测量精精度的估算算方法适用用于水准测测量及三角角高程测量量。提高洞内控制测测量精度的的几点建议议1、严格按按设计的控控制测量等等级相关技技术要求进进行施测，施施测中尽量量采用三联联脚架法，但但要注意各各基座与棱棱镜及仪器器有无隙动动、气泡有有无偏离、对对中偏离是是否较大等等等，如有有上述情况况则要对仪仪器进行检检修校正，找找出问题所所在；2、隧洞每开挖到一一定长度时时要及时增增设基本导导线点，指指导开挖的的临时点要要控制在2~33个以内，且且要进行经经常性的检检测其正确确性，确保保洞室开挖挖的正确；；3、隧洞每开挖到一一定阶段或或一定长段段时要及时时对导线进进行检测、复复测及精度度估算，对对因其它原原因而改变变设计路线线方案时要要对精度进进行估算；；4、导线要尽可能布布设成似等等边直伸型型导线，在在测量环境境允许范围围内尽可能能的选长边边；5、要严格进行边长长的投影计计算，正确确计算各点点平面坐标标；6、三角高程测量时时，要严格格按操作程程序进行，如如垂直角的的观测要同同测距在同同一次照准准时完成，对对于三角高高程等级在在三等或高高于三等时时则要采取取一些提高高精度的措措施进行施施测，如隔隔点设站法法、提高对对中精度等等等；7、对贯通面较多的的隧洞，要要考虑到隧隧洞全部贯贯通后的轴轴线情况，对对洞内有砼砼衬砌时，还还要对相向向挖的两条条导线进行行附合，并并进行贯通通误差分配配或平差处处理，保证证洞内砼衬衬砌形体的的正确。工程实例：［例7--1］某铁路路隧道为直直线隧道，设设计长度为为L=11136..29mm，洞外平平面控制设设计为单导导线，其布布设如图。试试确定测量量等级并判判定该设计计方案能否否满足贯通通的精度要要求。图解相关数据A、F为导线的始、终终点，亦为为隧道洞口口控制点。以洞外导线的始始点A做为坐标标系原点，以以隧道中线线按里程增增加方向为为X轴正向向，建立测测量坐标系系。在地形形图上，各各导线点AA、B、C、D、E、F在贯通面面方向上的的垂足分别别为A′、B′，C′、D′、E′、F′，量算出出各导线点点的垂距RX及各各导线边在在贯通面方方向上的投投影长度dy，其结结果于表7-3中。确定隧道洞外平平面控制测测量等级本例隧隧道长度小小于2km，根根据表7--5洞外外导线测量量适用长度度知，洞外外导线可布布设为五等等，即导线测角中误差差为mβ=±4.0″，边长相对中误差差为ml/l=1//200000。估算洞外导线测测量误差对对贯通的影影响洞外导导线测量误误差对贯通通的影响列列表计算如如下表7-3洞外导导线测量误误差对横向向贯通影响响各导线点至贯通通面的垂距距RX各导线边在贯通通面方向的的投影长度度dy点名RX（m）RX2（m2）导线边dy（m）dy2（m2）B400160000A~B14019600C15025500B~C401600D25062500C~D16025600E480230400D~E704900

E~F13016900∑

475400∑

68600=13.4==±13.1（mm）==±18.7（mm）洞外导线测量中中误差对隧隧道的影响响预计是18.77mm，其允许值是30mm，显然该洞洞外导线测测量设计可可行。注意：计算洞外导导线测角误误差影响值值时，不应应计入始、终终点（即洞洞口控制桩桩）。但在在引入洞内内导线时，两两洞口控制制桩上需测测角，故其其测角误差差应计入洞洞内的测量量误差。隧道洞外控制测测量直线隧道长度大大于10000m，曲曲线隧道长长度大于500m，均应应根据横向向贯通精度度要求进行行隧道平面面控制测量量设计。两相邻开挖洞口口（包括横横洞口、斜斜井口）高高程路线长长度大于55000mm，应根据据高程贯通通精度要求求进行隧道道高程控制制测量设计计。对于直线隧隧道，洞外外平面控制制测量的目目的主要是是获取两端端洞口较为为精确的点点的平面位位置和引测测进洞的方方向；对于曲线隧道，洞洞外平面控控制测量除除具有与直直线隧道相相同的目的的外，还在在于间接求求算隧道所所在曲线的的转向角及及两端洞口口控制桩与与交点的相相对位置，进进而按设计计选配的圆圆曲线半径径和缓和曲曲线长重新新确定隧道道中线的位位置。建立洞外平面控控制的常用用的方法有有：中线法法、精密导导线法、三三角网和GPS网等。中线法先将洞内线线路中线点点的平面位位置测设于于地面，经经检核确认认该段中线线与两端相相邻线路中中线能够正正确衔接后后，方可以以此作为依依据，进行行引测进洞洞和洞内中中线测设。中线法一般般只能用于于短于10000m的直线隧隧道和短于于500m的曲线隧隧道的洞外外平面控制制。精密导线法用导线方式建立立隧道洞外外平面控制制时，导线线点应沿两两端洞口的的连线布设设。导线点的位置应应根据隧道道的长度和和辅助坑道道的数量及及分布情况况，并结合合地形条件件和仪器测测程选择。导线最短边长不不应小于3300m，相相邻边长的的比不应小小于1：3，并尽量量采用长边边，以减小小测角误差差对导线横横向误差的的影响导线的水平角一一般采用方方向观测法法。当水平平角只有两两个方向时时，可按奇奇数和偶数数测回分别别观测导线线的左角和和右角，这这样可以检检查出测角角仪器的带带动误差，数数据处理时时可以较大大程度地消消除此项误误差的影响响。导线的内业计算算一般采用用严密平差差法，对于于四、五等等导线也可可采用近似似平差计算算隧道洞外导线应应组成闭合合环，一个个控制网中中导线环的的个数应不不少于44个；每每个环的边边数约为4~6条，应尽尽可能将两两端洞口控控制点纳入入到导线网网中。三角网法三角测量建立隧隧道洞外平平面控制时时，一般是是布设成单单三角锁的的形式。对于直线隧道，一一排三角点点应尽量沿沿线路中线线布设。条条件许可时时，可将线线路中线做做为三角锁锁的一条基基本边，布布设为直伸伸三角锁。以以减小边长长误差对横横向贯通的的影响。对于曲线隧道，应应尽量沿着着两洞口的的连线方向向布设，以以减弱边长长误差对横横向贯通的的影响。洞外高程控制测测量洞外高程控制测测量的任务务，是按照照测量设计计中规定的的精度要求求，以洞口口附近一个个线路定测测点的高程程为起算高高程，测量量并传算到到隧道另一一端洞口与与另一个定定测高程点点闭合。闭合的的高程差应应设断高，或或推算到路路基段调整整。这样，既既使整座隧隧道具有统统一的高程程系统，又又使之与相相邻线路正正确衔接，从从而保证隧隧道按规定定精度在高高程方面正正确贯通，保保证各项建建筑物在高高程方面按按规定限界界修建。隧道高程控制测测量一般采用水淮测测量，对于于四、五等等高程控制制测量也可可采用光电电测距三角角高程测量量。洞外高高程测量的的等级划分分高程控制测量误误差对高程程贯通精度度的影响受洞外或或洞内高程程控制测量量的误差影影响，贯通通面上所产产生的高程程中误差按按下式估算算：式中：mΔ为每千米水准测测量高差中中数的偶然然中误差，以以mm计；L为洞外或洞内两两开挖洞口口间水准路路线长度，以以km计。每千米水准测量量高差中数数的偶然中中误差计算算某铁路直线线隧道，设设计长度为为52466m，分别别由两端洞洞口相向开开挖。两端端洞口分别别埋设四个个水准点：：BM233、BM233－1和BM244、BM244－1，其中BMM23和BM244为定测测线路水准准点。洞外外高程控制制测量设计计为四等水水准测量，布布设六个临临时水准点点。各测段段水准路线线长度、往往返测高差差观测值及及高程计算算列于表中中，试计算算每千米水水准测量高高差中数的的偶然中误误差mΔ，并估算算mΔh。洞外内控制测量量学习总结结隧道施工测量可可分为洞外外控制测量量和洞内控控制测量。控控制测量的的目的是建建立洞内和和洞外的控控制网，以以保证隧道道工程在两两个或多个个开挖面的的掘进中，使使施工中线线在贯通面面上的横向向及高程能能满足贯通通精度的要要求，并符符合路面及及纵断面的的技术标准准。洞外平面控制测测量的主要要内容是：：1、对设计单位所交交付的洞外外中线方向向以及长度度和水准基基点的高程程等进行复复核；2、设置各开挖洞口口的引测投投点，以利利施工时据据以进行洞洞内控制测测量；3、测定相向开挖洞洞口各控制制点的相对对位置，并并和路线中中心线联系系以便根据据洞口控制制点进行开开挖，使隧隧道按设计计的方向和和坡度以及及规定的精精度贯通。洞内控制测量的的内容是：：1、依据经过校核过过的隧道洞洞口的投点点，将其引引伸人洞，作作为隧道开开挖和衬砌砌的依据。2、平面控制网的选点工作，应结合隧道平面线型及洞口(包括辅助坑道口)的投点需要并考地形地物，力求图形刚强简单。在确保精度的前提下，还应充分考虑观测条件、测站的稳定程度等。各测站均应埋设混凝土金属标桩。洞口投点的位置，应便于引测进洞，尽量避免施工于扰。各掘进洞口至少设一个投点，并尽量纳入控制网内，只有在条件不允许时，方可用插点形式与控制网联系。当洞口位于曲线线上时，应应在曲线上上或曲线附附近增设1个投点，以以利于拨角角进洞。当当洞口位于于直钱上时时，也可于于洞口前后后各设1个测点，其其间距不宜宜小于200m，以便沿沿隧道中线线延伸直线线进洞。隧道施工工测量时的的一般规定定如下：1．隧道施施工测量的的精度隧道施工工控制测量量的精度应应以中误差差衡量，最最大误差(极限误差)规定为中误误差的两倍倍。2．隧道施施工测量的的准备工作作隧道施工工测量时应应做好下列列准备工作作：(1)长隧道设设置的精密密三角网或或精密导线线网，应定定期对其基基准点和水水准点进行行校核，(2)隧道洞外外水准点、中中线点应根根据隧道平平纵面以及及隧道长度度等定期进进行复核，洞洞内控制点点应根据施施工进度设设定。3．隧道洞洞内施工测测量隧道洞内内施工测量量时，各种种桩点必须须稳定可靠靠，且通视视良好。水水准点应设设在不易损损坏处，并并加以妥善善保护。测测量仪器、工工具在使用用前应作检检校，以保保持仪器和和工具的技技术状态符符合使用要要求。使用用光电测距距仪时，应应按其使用用规定要求求进行。4．隧道平平面控制测测量的要求求隧道平面面控制测量量的精度、隧隧道内两相相向施工中中线在贯通通面上的极极限误差、由洞外和洞口内控制测量误差引起在贯通面上产生的贯通误差上的影响值、洞内导线测角、测距的精度以及两洞口水准点间往返测量的高差不符值均应符合《公路隧道勘测规程}(JTJ063-855)的规定。5．隧道竣工实测资料隧道竣工后应提交贯通误差实测成果和说明、贯通测量技术成果书、净空断面测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图。隧道洞外控制网网设计与数数据处理软软件及其应应用长梁山13kkm铁路隧道GPS网与精密密导线网设设计与数据据处理的计计算结果。在高等级公路与铁路建设过程中，会遇到许多隧道，而且有许多是长隧道，如秦岭18.4km铁路隧道等。如何保证隧道的正确贯通是隧道工程中至关重要的一环，而隧道洞外平面控制测量的精度和质量直接影响地下两相向开挖面在横向上的准确贯通。以往的隧道洞外平面控制网在采用三角锁、边角锁、导线等常规手段进行布设和观测时需要首先进行网的设计。从已有的计算分析［4］可以看出，任意布设的隧道GPS网并不能满足横向贯通误差的精度要求，因此也必须进行网的设计。本文介绍的隧道洞外控制网设计与数据处理软件(TSDDP)不仅能进行常规网的设计，而且能进行GPS网的设计，对实测的常规网与GPS网能够进行数据处理和贯通误差的计算。用该软件系统进行了长梁山13km铁路隧道GPS网与精密导线网的设计与数据处理。一、软件的数学模型对于常规测量观测值如边长、方向、方位角等仅需按常规方法建立误差方程，由于隧道控制经常采用分级布网，即主网与洞口点网，各级网按不同的精度进行方向观测，软件在数据处理时采用了Schreiber法则消除测站未知数。设一个测站有N个方向观测值vi，其权为pi，则有观测方程：vi=-zi+aiix+biy+…+li权为pi(1)消去定向角未知知数zi后的虚拟拟误差方程程为：vi′=aix+biiy+…+li权为pi(2)一个测站的和方方程为：［vipi］=［aipi］x+［bipi］y+…+［lipi］权为(3)若定向角取取一测站各各方向算得得的定向角角的加权平平均值，则则有［lipi］=0。由于于只顾及平平面位置，因因此在设计计阶段可把把GPS三维基线线矢量简化化为一条边边长与一个个方位角的的观测值，并并列出其误误差方程式式，边长误误差方程式式中观测值值的权ps=，m2S=a2+b2S2，a、b为由仪器器厂商提供供或检定求求得的加常常数和乘常常数误差，方位角误差按与边长误差相同且二者相互独立来确定，因此方位角误差方程式的权为。合并法方程就可解出各点的坐标方差-协方差阵，进而可以按下式计算横向贯通误差：(4)式中，m0为单单位权中误误差，Qxx为坐标标协因数矩矩阵，fP为横向贯贯通误差微微分式坐标标改正数的的系数阵。隧道GPS控制网的数据处理采用地面观测值与GPS网三维联合平差模型，其运算程序中采用的是经过改进的TGPPS软件平差计算程序，具有与贯通误差计算的接口。二、软件功能与特点1.软件功能该软件不仅能进行GPS网及常规网隧道控制测量设计计算，包括对GPS网以及常规网的精度估算、贯通误差的计算，对GPS网中含有常规观测值进行处理，而且能进行GPS网及常规网实测数据的处理工作，包括闭合差计算、平差处理和贯通误差的计算等。首先建立C：＼TSDDP子目录，然后将安装盘上的文件拷贝到该目录中，执行TSDDP进入图1所示的主菜单。(1)系统设置系统设置包括路径设置、系统帮助和退出系统三项内容。路径设置给出计算时数据输入、输出的路径；系统帮助给出该软件的使用说明；退出系统则退出本软件系统。(2)控制网设计控制网设计包括编辑数据、精度估算、显示结果三项内容。编辑数据要求用户按照输入数据的格式将控制网设计数据输入到文件TNDSN.DAT中，该文件中包含各点近似坐标以及连线信息，GPS基线以及边长、方向等观测值均用连线信息表示，无需输入观测值。精度估算会计算出各点的点位精度、相对误差以及贯通误差等。(3)GPSS网闭合差差计算GPS网闭合差差计算包括括自动搜索索闭合环、编编辑闭合环环数据、进进行闭合差差计算和显显示闭合差差结果四项项内容。该该功能来源源于TGPPPS软件。(4)GPS网平差计计算平平差计算包包括编辑数数据、平差差计算、显显示结果三三项内容。平平差计算的的输入数据据文件ADJUUST.DDAT一般来自TGPPPS软件数据据采集的结结果，其中中第二行的的第四个控控制参数取取1时为简单单平差结果果；取2时为详细细结果，详详细结果中中包括各次次迭代、三三维坐标及及误差椭圆圆以及方差差-协方差。平平差结果文文件ADJUUST.OOUT中包含平平差后点位位坐标、误误差椭圆、观观测值的改改正数、平平差值以及及转换参数数等数据。(5)常规平面控制网平差计算常规平面控制网平差计算包括编辑数据、平差计算、显示结果三项内容。平差前应收集已知坐标数据、观测结果(边长、方向值及方位角)，并将观测值注在网的略图上，然后将各种数据输入到CVTADJ.DAT文件中。首先，计算各待定点的近似坐标及闭合差：对三角网、边角网、测边网可计算三角形角度闭合差、测角极条件闭合差、测边极条件闭合差；导线网闭合差分为双定向、单定向、无定向单导线，分别计算其闭合差。组成误差方程和法方程并求逆，可以进行无定向及有定向导线网、三角网、边角网、测边网的平差计算，最后求得待定点的点位坐标及点位精度、各观测值的改正数及平差值、各边的方位角等数据。若第一次解出的未知数的改正数较大，则一般需再迭代一次，也可一直迭代到改正数是0为止。(6)贯通误差计算贯通误差计算包括编辑数据、GPS网贯通误差计算、常规网贯通误差计算和显示结果四项内容。在贯通误差计算前应将定向点的点号、贯通面的坐标以及贯通面的方位等数据输入到文件PIERCE.DAT中。GPS网贯通误差计算时，需要GPS网平差计算结果ADJUST.OUT文件、贯通数据文件PIERCE.DAT及方差-协方差文件。常规网贯通误差计算时，需要常规网平差计算结果CVTADJ.OUT文件、贯通数据文件PIERCE.DAT及方差-协方差文件。贯通误差计算结果文件PIERCE.OUT中包含定向点的方差-协方差阵、定向边方位精度以及贯通误差。1.常规网与GPS网设计长梁山隧道在进出口间布设有四个斜井(如图2)，洞外平面控制测量采用GPS和常规精密导线同时进行。为满足横向贯通误差的精度要求，需进行导线网与GPS网的设计，在设计之前应准备好各控制点的近似坐标及设计网型。如图3，常规导线布设了两条并行主导线，角度按二等导线的精度观测，即用T2经纬仪测12测回，测角中误差为1″，斜井插网观测9测回，测角中误差为1.8″。由于实地地形的限制，导线边长较短，平均边长在1km左右，边长观测的精度为±(3mm+2×10-6D)，主导线共有28个点，斜井各控制点均连在并行主导线上。按图3的导线网估算的最弱点点位中误差为±2.276cm,平均点位中误差为±1.638cm。假设贯通面坐标位于中间，运用TSDDP软件估算的进出口间的贯通误差如表1。图2长梁山隧道洞洞口及斜井井图3导线网略图GPS测量由于无需通视，因此只需布设各洞口直接服务于进洞测量的点位，每个洞口有三到四个点，形成了由23个点组成的隧道GPS网。GPS网中各洞口内部点之间的基线均有相互独立的观测值，相邻洞口的独立基线不少于4条，进口与出口也进行了直接联测，按一般静态观测进行估算，GPS网最弱点点位中误差为±0.752cm，平均点位中误差为±0.658cm,估算的进出口间的贯通误差见表1。表1导线网与GPS网贯通误差估算结果PN1PN2PN3PN4导线网贯

通误差/cmGPS网贯通

误差/cmACDF4.635.24ACDE4.898.91AGDF4.657.22AGDE4.919.86ABDF4.916.96ABDE5.159.86从估算的结结果来看，导导线网以任任意组合的的定向边均均能满足铁铁路隧道对对洞外横向向贯通误差差的要求。从从表1的计算结结果可以看看出，GPS网以DE为进洞方方位点时横横向贯通误误差比以DF为进洞方方位点时大大许多，这这主要是由由于DE边长仅300m左右，而DF边长700m左右。由于GPS基线的加加常数误差差较大(一般静态态观测为5mmm)，因此计计算结果中中DE边的方位位误差比DF边的方位位误差大得得多。从该该隧道精密密导线的估估算结果可可以看出，以以不同边长长的方位点点定向，其其精密导线线的横向贯贯通误差的的变化较小小。因此，与与常规测量量相比，GGPS用于隧道道控制测量量时更应注注意定向边边长的选择择。

2.常规网与GPS网数据处处理

实实测导线网网构成15个独立闭闭合环，其其闭合差最最低可达到到1/20万，网中有有不同等级级的方向观观测值，采采用整体联联合平差方方法进行点点位误差的的评定以及及横向贯通通中误差的的计算。导导线网以A为起算点点，A到D的方位(0°)为起算方方位按间接接整体平差差，平差后后的最弱点点点位误差差小于18mmm。GPS网实测了了比设计网网形更多的的基线，闭闭合差均满满足规定的的限差要求求。平差时时固定A点的三维维坐标，A到D的方位角角固定为0°，平差后后的旋转角角为250°°43′47″，最弱点点的点位误误差小于3mm。以实测测精密导线线网和GPS网的平差差结果可计计算出进出出口间的横横向贯通中中误差，计计算结果［［3］表明：导导线网和GPS网均达到到了设计的的精度要求求，从进洞洞方向值来来看，两者者的差值均均较小。若若按直线隧隧道对进洞洞方位精度度的要求，两两者之差为为倍，取2倍中误差差作为极限限误差，则则所有方位位差值均在在限差之内内，从而说说明本软件件对常规网网及GPS观测数据据处理的理理论、方法法、程序是是正确的，能能够在实际际中推广使使用。极坐标断面测量量法极坐坐标系的建建立图—1是一个隧道断面面，垂直方方向（高程程）为纵轴轴，用H表示；水水平方向（距距线路中线线的距离）为为横轴，用用B表示。圆心纵坐标等于于路线设计计高程减设设计高程线线至隧道中中心的距离离乘横坡比比，加圆心心至路面的的高度。用用公式（1-11）表示。O=S-b×ii+h＝Ｓ－4.111×0..02+11.69（1---1）圆心横坐标等于于１０m（假定线线路中心横横坐标为１１０米）。加加线路中心心至隧道中中心的距离离1.2数据采采集：1.2.1待待测断面站点放样可放出路中线、隧隧中线或距距路中线任任意宽度的的点位，记记录其地面面高程、线线路中线至至待测断面面站点的距距离等。1.2.2断断面测量仪器置于待测断断面，(竖直度盘盘定天顶方方向为0度，顺时时针注记)望远镜瞄瞄准另一导导线点或中中线点定向向后，转仪仪器正镜瞄瞄准线路边边线法线方方向，也就就是保证测测量的竖直直角读数，线线路中线一一侧为2700-3600度，线路路边线一侧侧为0-990度。记录录仪器高、观观测的竖直直角、斜距距。根据个个人习惯，亦亦可记录水水平距离和和高差。如如隧道内干干扰大，可可在仪器定定向前，竖竖直度盘调调至９０度度或２７００度，置水水准尺于水水准点上，读读取塔尺读读数来校核核视线高。测测量数据记记录于表--221.3测量数数据处理为了与CASSIO系列可编编程计算器器编程使用用附号一致致，部分附附号按汉语语拼音首位位为代码，并并启用“轴交点”一词。FX—45000断面测量计计算程序如如下：程序名：SSDDM((隧道断面-1))L1Lb10L2{J,DD}L3Normm:T=JJ/100000L4I=InntT+IInt(ffracTT×1000)/600+fraac(frracT××100))/36L5H=G++Y+Reec(D,,I)L6B=100+L+NN×WL7O=SS-4.111×0..02+11.69L8C=(ppoI(BB-15..11,HH-O)-R))×1000:Fixx1:“Pc=”◢L9Gotoo0G--测站地地面高程Y--仪器高高J--观测的的竖直角D--斜距L--线路中中线至测站站的距离S--线路中中线设计高高程R--半径H--实测纵纵坐标B--实测横横坐标O--圆心处处的设计纵纵坐标C--实测偏偏差（输出出用‘pc==’表示）I--T为计计算过程对对J的替换N--修正符符(当仪器不不是置在中中线上，且且各种原因因引起测量量的竖直角角读数，线线路中线一一侧不是2700-3600度，线路边线一侧不不是0-990度时，计计算结果偏偏差超常，无无需重测，输“-1”修正即可。其它情况输入“+1”，测站不能设在隧道中线时，测站至隧道中线的距离尽可能大于一米为益)角度输入，如203°233′12″输入20332312266°033′18″输入66003180°0′′10″输入10即可。其它输入单位均均为m，输出单单位为cm。本程序仅适用于于单心圆隧隧道断面测测量，如遇遇多心圆隧隧道，可根根据实测的的横坐标或或纵坐标，用用判断语句句确定采用用不同的半半经和设计计坐标，只只需对程序序适作调整整。计算轴交点坐标轴交点纵坐标等于测站地面面高程加仪仪器高；轴轴交点横坐坐标等于１０加线线路中心至至测站的距距离。1.3.2计计算所测断断面各点的的实测坐标标实测纵坐标等于于轴交点纵纵坐标加竖直角的的余弦乘斜距。实实测横坐标标等于轴交点横横坐标加竖直角的正弦