第8章地下控制测量.doc

第8章 地下控制测量 城市轨道交通工程建设中的地下控制测量，是在隧道内建立施工测量控制网，该网是地下隧道掘进测量、设备安装测量和竣工测量等的基础。地下控制测量包括地下平面和高程控制测量。进行地下控制测量时，应利用直接从地面通过联系测量传递到地下的近井点作为测量起算点。81 平面控制测量811导线布设形式 通过联系测量传递至地下的起始点的坐标、方位和高程，是地下平面控制测量的基准，在进行地下平面控制测量前，应对这些点进行检核，当确定其稳定和可靠后才能以这些点作为起算点进行地下平面控制测量。 由于地下结构主要是隧道，因此平面控制测量的形式一般为导线。当施工竖井间隧道未贯通时，以支导线形式布设平面控制点，当施工竖井间隧道贯通后，则应将控制点构成附合导线。如果隧道间有联络道连接时，应通过联络道构成附合路线或结点网。地下导线测量一般分两级布设，在隧道掘进初期，由于距离短，不宜布设地下控制导线，但为了满足指导隧道施工的要求，应布设施工导线；当直线隧道掘进200m或曲线隧道掘进至100m距离后，才能进行地下平面控制测量，即按控制导线边长要求，从施工导线中隔点选择适宜的导线点组成或重新布设地下平面控制点，两级地下导线布设示意图见图81-1(图中虚线为施工导线，实线为控制导线。隧道内控制点间平均边长为150m，曲线隧道控制点间距不应小于60m。图811 两级地下导线布设示意图在贯通距离大于1500m时，为了提高导线测量精度，在导线中部或适当位置，通过采用加测陀螺方位、投点等方法所施测的高精度点和方位边，均应作为地下平面控制测量的已知数据。除此之外，为提高地下测量精度，地下平面控制还可以导线网或边角锁等形式布设。81-2导线点的埋设形式 隧道内导线点的埋设形式有多种，应根据施工方法和隧道结构形状确定，一般导线点可埋设在隧道结构的底板、边墙或拱顶上。导线点的形式一般有下列三种： (1)埋设在隧道结构底板的导线点形式 埋设在隧道结构底板的导线点形式见图812，该点为200mm100mm10mm规格的钢板，其与结构底板的钢筋焊在一起，并用混凝土与隧道结构底板浇筑牢固。在钢板上钻直径2mm的小孔，并镶上红或黄铜丝作为导线点标志。这种形式的导线点的特点是简单、钢板面积大、便于调线，如直接设置在轴线上对施工更为直观。缺点是容易受到损坏，观测时受施工影响大。 (2)埋设在隧道结构边墙的导线点形式 埋设在隧道结构边墙的导线点形式见图81-3。在隧道边墙设置具有强制仪器归心装置的观测台。虽然这种形式的导线点制造和安装较复杂，但观测时不受施工的影响、精度高，得到广泛应用。 图81-2底板上导线点形式 图81-3边墙强制归心仪器观测台 (3)埋设在隧道结构拱顶上的导线点形式埋设在隧道结构拱顶上的导线点形似“吊篮”形式，“吊篮”由搭建在隧道拱顶部互相分离的仪器台和观测人员站立平台组成，其形式见图814。同时仪器台应有强制仪器归心装置。“吊篮”形式的导线点虽然结构复杂，安装麻烦，但观测时不受施工的影响、精度高，在盾构施工中广泛应用。 图814隧道拱顶控制导线“吊篮”示意图 1一护栏；2一观测站台；3一仪器架设平台；4一仪器隧道内观测条件较差，但控制点埋设位置应尽量避开比较强的光源、热源、淋水等地方，控制点间视线距隧道壁应大于05m，埋设在隧道结构边墙的控制点应分别在隧道两侧布设，以避免或减弱旁折光影响。813测量精度要求 城市轨道交通工程地下平面控制测量是指导隧道沿着设计给出的轴线掘进，达到贯通的目的，并为满足贯通测量误差在50mm以内的要求所进行的平面控制测量工作。8131地下平面控制测量的支导线测量精度要求在隧道施工中，隧道内狭长的空间，使得洞内控制网的设计没有选择的余地，而只能采用支导线的形式进行地下平面控制测量。根据贯通测量的精度设计，地下平面控制测量是贯通测量的重要环节，由第22节贯通误差限值及误差分配设计，分配给地下控制测量的横向中误差为35mm,，众所周知，影响导线横向误差的主要来源是角度测量误差，由测角引起导线端点相对起点的横向中误差按等边直伸形导线估算，其最远点横向中误差可用下式计算： （8.1-1）式中支导线终点横向中误差 测角中误差(mm)； S支导线长度(m)； 一为； n支导线边数。 由此可以转换成测角中误差计算公式： (8l-2)其中 依据测量实践，令支导线终点横向中误差为35mm，支导线长度S为1500m，支导线边数n为10，则测角中误差为 因此，城市轨道交通工程测量规范GB 50308一-2008规定，测角中误差应在以内。 导线测量的测距中误差一般影响地下平面控制点的纵向误差，且现代测距误差一般不超过2mm，该误差对控制点的纵向误差影响很小。城市轨道交通工程测量规范GB50308一2008规定的测距中误差在3mm以内，在测量作业中很容易达到这一要求。8132地下平面控制点的测量精度要求 城市轨道交通工程测量规范GB 50308一2008除了对地下平面控制的支导线测量制定精度要求外，对控制点点位横向中误差满足贯通误差要求也制定了标准，并按式(81-3)计算贯通前地下平面控制点的横向中误差，以保证贯通测量精度。 (81-3)式中导线点横向中误差(Innl)； 贯通中误差(mm)； d控制导线长度(mm)； D贯通距离(mm)。8133重复测量精度要求 地下平面控制点在隧道贯通前应至少测量三次，并应与竖井定向同步进行。重合点重复测量坐标值的较差应小于30dD(mm)，其中d为控制导线长度，D为贯通距离，单位均为mm。满足要求时，应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道掘进。814测量方法 作为地下平面控制测量的支导线不可能一次布设完成，而是随着隧道的不断延伸，在一定距离后一个点一个点的逐步布设。在隧道施工过程中，每布设一个新点就需要进行测量。测量时，通常从支导线的起始点或经多次复测证明稳定的中间点开始。 城市轨道交通工程测量规范GB 503082008规定，导线测量应使用不低于(，)级以上的全站仪施测，左右角各观测两测回，左右角平均值之和与较差应小于，采用左右角观测时，在两个不同的盘位要变动零方向。边长往返观测各两测回，往返平均值较差应小于4mm。 由于隧道处在土层中，受其自身施工及外界环境的影响，所设置的地下导线点有可能发生位移，因此，隧道掘进至全长的13处、23处和距贯通面小于100m时，必须对地下控制点进行同精度全面复测，以确定其正确可靠。地下平面控制点除在上述三个阶段进行全面复测外，可视情况需要时在施工过程中随时进行复测。 在隧道施工过程中，从地面近井点测量到联系测量等工作至少要进行三次，有条件时，地下控制点复测要与地面近井点测量和联系测量同时进行。 另外，相邻竖井间或相邻车站间隧道贯通后，地下平面控制点应构成附合导线(网)，以增强控制网强度。815地下平面控制测量实例某地铁线路两车站间正在进行盾构掘进。地下控制点为埋设在隧道结构两侧的强制对中标志，为减少旁折光影响，强制归心仪器台交叉两侧布设，见图81-5所示。图81-5埋设在隧道结构两侧的强制对中标 施工时，平面控制导线测量多次进行延伸测量，现列出三次从地面控制点引测至地下导线控制点的成果供参考，见表811一表813。第一次平面控制导线测量计算表 表81-1点 号角 度()距 离(m)X(m)Y (m)地面控制点A2460351918462901地面控制点B9924782506041519950138近井点 X1325 25 2513618342498257719888564过渡点 X2116 09 336153522494991719904138隧道控制点DX3318 04 5271694762495581419889963隧道控制点DX4162 10 37814656792496988819721073隧道控制点DX5166 54 2322494865519576051第二次延伸到DX6平面控制导线测量计算表 裹81-2点 号角 度()距 离(m)X(m)Y (m)地面控制点A2460351918462901地面控制点B9924782506041519950138近井点 X1325 25 23O3618342498257719888565过渡点 X2116 09 217153521249499211990414l隧道控制点DX3318 06 02816947692495582119889968隧道控制点DX4162 09 41014656742496989519721076隧道控制点DX5166 54 30526932482494866719576054隧道控制点DX6170 27 1962486601219319726第三次延伸到DX7平面控制导线测量计算表 表81-3点 号角 度()距 离(m) X(m)Y (m)地面控制点A2460351918462901地面控制点B9924692506041519950138近井点 X1325 25 2383618232498257719888565过渡点 X2116 09 1461535262494992019904142隧道控制点DX3318 06 14716947662495581419889968隧道控制点DX4162 09 48014656552496990619721078隧道控制点DX5166 54 26826932462494868419576057隧道控制点DX6170 27 19632891122486604019319726隧道控制点DX7192 53 471248375251899205382 高程控制测量 地下高程控制测量是以通过竖井传递至地下的水准点为高程起算依据，采用水准测量方法，沿掘进隧道布设水准点，并确定隧道、设备在竖直方向的位置和关系的工作。821测量方法和布设形式 高程控制测量一般采用二等水准测量方法施测，每间隔距离200m，在隧道的底板或边墙上埋设一个高程控制点，也可利用地下导线点标志作为高程控制点。 地下水准路线布设可与地下施工导线测量路线相同，在隧道没有贯通前，地下水准路线均为支线，因此需要加强测站检核，并进行往返观测。同样隧道间有联络通道连接或相邻竖井、车站间隧道贯通后，应把支水准路线连接起来，使地下高程控制点构成结点水准网或附合水准路线。822点的埋设形式 高程控制点的埋设形式有多种，如在盾构施工的隧道可以利用管片上安装连接的底部螺栓作为控制点，亦可在管片底部直接埋设水准点标志，并要做好标识；在矿山法施工的隧道，可直接在隧道边墙或底板埋设水准点。选择水准点的埋设位置时，要注意能使水准尺直立。水准点的埋设位置和形式见图821。图 821水准点的埋设 位置和形式示意图823测量精度要求 地下高程控制测量精度要求应符合城市轨道交通工程测量规范GB 50308一2008二等水准测量相关技术要求，见表821。二等水准测量的主要技术要求 表821水准测量等级每千米高差中数中误差(mm)水准仪等级水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差(mm)偶然中误差全中误差与已知点联测附合或环线二等铟瓦尺或条码尺往返测各一次往返测各一次824测量方法 与平面控制测量一样，高程控制随着隧道的延伸逐步建立起来，在隧道贯通前应进行不少于三次的全面复测和检测。有条件时，地下高程控制点复测与联系测量、地面控制点检测同时进行。重复测量的高程点间的高程较差应小于5mm，满足要求时，应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道掘进。825测量实例某一地铁工程两车站间正在进行盾构掘进，为满足隧道施工测量要求，进行地下高程控制测量。 地下高程控制测量采用水准测量方法，在隧道内平均每150m设一地下施工水准点，各水准点连接成单一水准线路，并按二等水