工程测量学课程设计---隧道工程贯通测量技术设计.docx

目 次一、工程概况 二、控制网的布设（包括隧道内外） 三、测量方案的实施 四、贯通误差预计 五、组织安排 六、质量与安全保障措施七、经费预算 八、技术总结杨家峪-吕家村隧道工程贯通测量技术设计一、 工程概况门头沟区位于北京城区正西偏南，东经1152500至1161007，北纬394834至401037之间。东西长约62公里，南北宽约34公里，总面积1455平方公里。其东部与海淀区、石景山区为邻，南部与房山区、丰台区相连，西部与河北省琢鹿县、涞水县交界，北部与昌平区、河北省怀来县接壤。属太行山余脉，地势险要“东望都邑，西走塞上而通大漠”，自古为兵家必争之地。 门头沟区地处华北平原向蒙古高原过渡地带，地势西北高，东南低。境内总面积的985为山地，平原面积仅占15。西部山地是北京西山的核心部分，山体高大，层峦叠嶂，海拔1500米左右的山峰160余座。东部山地处于北京西山边缘，山体较小，山势渐缓，其东南部的兔儿庄海拔仅73米，为境内最低点。 门头沟区属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥。降水量年际变化大，最多为9701毫米(1977年)，最少为3774毫米(1997年)，年平均降水量约600毫米。 吕家村位于门头沟区正南地理位置优越，为改善该地区的交通状况，现由吕家村到杨家峪打一隧道来改变现有的交通问题。隧道总长1321.2659m，约1.3km.隧道从杨家峪，吕家村同时相向开挖，两队的掘进速度保持相同。隧道的开通能够方便杨家村、张家村、吕家村的居民与杨家峪居民的联系，减少了各村民出行要绕行或走山路的烦恼。同时，杨家峪-吕家村隧道也促进了各村之间的贸易交流与经济发展，使各村之间相互带动发展，更好地实现新农村建设。二、 控制网的布设1、坐标系统的选择本工程平面坐标系统选用1954北京坐标系，高程系统选用1985国家高程基准。2、地面控制测量（1）地面平面控制测量 方案一：地面平面控制测量采用布设一级支导线的方法进行布设，首先地面运用双频GPS接收机采用静态测量的方式基于国家的基点测出GPS-01点、GPS-02点。地面部分布设成支导线“GPS01- GPS02-03-04 -B”和“GPSO2-GPS01-01-02-A。导线略图如图1所示，其中GP01、GP02点为已知点，A、B为硐口点。要求对导线进行严密平差在各种限差满足各种规范要求的前提下，消除可以消除的误差影响。要求各导线点之间相互通视，方便角度观测和距离量测。测量仪器选用2级全站仪进行测角量边，角度观测2个测回，测角中误差为5，方位角闭合差应小于。边长测量4个测回，一测回最大互差为5mm，单程测回间最大互差为7mm，测距中误差为15mm，测距相对中误差应小于1/30000，导线全长相对闭合差应小于1/15000，外业观测成果均要符合各项限差要求。图1 地面平面控制网导线图方案二：地面平面控制测量采用布设二级GPS网的方法进行布设，首先地面运用四台双频GPS接收机采用静态测量的方式分段进行观测，将所有定向点都进行观测。网形略图如图2所示，A、B为硐口点。用双频GPS接收机观测各GPS点。然后将接收到的数据进行解算和分析。图2 地面平面GPS控制网略图（2）地面高程控制测量 采用地面四等水准测量的方法，导线点兼做水准点进行往返测量。观测方法采用双面尺法，观测顺序为后后前前，视线长度不超过100m，前后视距差不超过5m，前后视距累积差不超过10m，视线离地面最低高度为0.2m，红黑面读数之差小于3mm，红黑面高差之差小于5mm，每公里高差中数中误差为10mm，往返互差不超过，n为测站数。3、隧道控制测量（1）隧道平面控制测量隧道平面控制测量采用地下五等导线测量的方法，隧道布设成曲线隧道，分别从隧道两端的进硐点开始。曲线段布设成圆曲线，圆曲线两端为直线隧道，其中圆曲线半径R=875.1348m，转折角=595200，切线T=503.9025m，曲线L=913.9389m，外矢距E=134.7061m，切曲差q=93.8661m。随着隧道的不断掘进，平均直线段每隔100m左右布设一个导线点，曲线段每隔80m布设一个导线点，总计有16个导线点，导线略图如下。仪器选用2级全站仪进行测角量边，角度观测2个测回，测角中误差为4。边长测量4个测回，一测回最大互差为10mm，单程测回间最大互差为15mm，边长相对中误差不大于1/5000。独立进行两次测量，取两次测量的角度及边长的平均值。图3 隧道导线测量略图（2）隧道内高程控制测量隧道内高程测量分别以两进出口点为高程基点，用四等水准测量和三角高程测量分别进行观测，导线点兼做水准点进行往返测量。要求水准测量每测站用两次仪器高法进行观测如图4，两次仪器高之差应大于10cm，高差互差应不大于5mm。由于井下高程点有的设在顶板上程点在顶板上时，应在读数前加“-”号后，再进行运算。有的设在底板上，高差hi的计算公式都是hiaibi(即后视读数-前视读数)。只是当高程点在顶板上时，应在读数前加“-”号后，再进行运算。进行往返测量，往返测量高差的较差应小于mm，R为水准路线长度，取平均值作为最后结果。每条水准路线分别进行两次独立测量，达到规范的要求后取平均值作为最后的结果。图4 井下水准测量4、联系测量 进硐点即开切点，通过硐口点与进硐点的联测将隧道外的平面坐标和高程导入到隧道内。如下图所示，后视方向为隧道外导线边的末边，其测设要素包括硐口点水平转折角和硐口点至进硐点水平距S。在硐口点架设经纬仪用极坐标法测设出进硐点。 进硐点设定后，用进硐点至硐口点连线的方位与进硐点处隧道中线的设计方位角计算进硐点处的标定角1，在进硐点架设经纬仪，后视硐口点，顺时针拨转1给出进硐点处隧道的初始掘进方向，倒转望远镜再反方向上设置3个木桩指导隧道的掘进。图5.联系测量略图三、 测量方案的实施 根据选定的测量方案和测量方法进行施测并计算。每一施测和计算工作环节，均须有可靠的检核，要进行复测复算，防止产生粗差。并将施测实际测量精度与所要求的精度进行比较，若发现实际测量精度低于设计中所要求的精度时，找出原因，采取提高实测精度的相应措施，进行重测。根据掘进工作的需要，及时延长隧道的中线和腰线。在直线段每隔50m，在曲线段每隔20m，设一中线点，并测有高程；在施测中我们坚持每炮放线，用红漆绘好炮眼后方可开钻，并进行检查测量。为了更好的完成任务，详细地编制了杨家峪-吕家村隧道贯通测量设计书，以此为依据，按照隧道设计规范规定的方法和限差要求进行施测。从2012年9月开工到2014年6月安全准确贯通，历时22个月，在吕家村东与杨家峪南相向掘进贯通。地面导线长为2470.5175m，地下导线长为1351.6754m。根据选定的测量方案，选择应用莱卡2，测距精度为（0.005+5*106），以两个测回测量水平角。每边往返测量边长，往返各测4个测回，一测回内各读数之间较差后取平均。由已知的规范可知高程贯通误差为50mm,高程贯通中误差为25mm。计算可得出高程闭合差的允许值。采用四等水准进行测量远远满足要求。选用S3水准仪进行测量，往测一次，按照四等水准测量的要求进行“后后前前，黑红黑红”的读数顺序。具体技术要求如下：表1 导线测量的主要技术要求等级导线长度(Km)平均边长(Km)测角中误差()测距中误差(mm)测距相对中误差(mm)测回数方位角闭合差()相对闭合差三等1431.820610四等91.52.51846一级40.551524二级2.40.2581513三级1.20.1121512注：表中n为测站数；当测区测图的最大比例尺为1:1000时，一、二、三级导线的平均边长及总长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定的2倍。表2 闭合环或附合线路边数的规定等级二三四一级二级闭合环或附合线路的边数68101010表3 地面水准测量等级及使用仪器要求等级两洞口间水准线路长度/km水准仪型号标尺类型二36、线条式因瓦水准尺三1336线条式因瓦水准尺区格式木质水准尺四513区格式木质水准尺表4 铁路测量对地下导线测量的规定测量部位测量方法测量等级测角精度（）适用长度（km）边长相对中误差洞内导线测量二1.0直线720曲线3.5201/50001/10000三1.8直线3.57曲线2.53.51/50001/10000四2.5直线2.53.5曲线1.52.51/50001/10000五4.0直线2.5曲线1.51/50001/10000表5 铁路隧道贯通的允许偏差两开挖洞口间的长度/Km448810101313171720横向贯通允许偏差/mm100150200300400500高程贯通允许误差/mm50表6 接收机的选用 等级项目二三四一级二级单频/双频双频或单频双频或单频双频或单频双频或单频双频或单频标称精度（10mm+3ppmD）（10mm+3ppmD）（10mm+3ppmD）（10mm+3ppmD）（10mm+3ppmD）观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数22222表7 各级GPS测量作业的基本技术要求项目 等级 方法二三四一级二级卫星高度角（）相对 快速1515151515有效观测卫星数相对快速445454545观测时段数相对22221重复设站数快速2222时段长度（）相对快速906020451545154515数据采样间隔（）相对 快速10601060106010601060PDOP相对 快速66888表8 GPS测量精度分级等级平均距离（km）a(mm)b(ppmD)最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8万四210101/4.5万一级110101/2万二级115201/1万四、 贯通误差预计方案一：导线网误差预计1、贯通相遇点K 在水平重要方向上的误差预计 1) 地面导线测量误差引起贯通点K在方向上的误差表9.地面导线点值计算表(参考附图3)导线点Ry/m01569.7570324623.018302566.3012320697.0508A551.0000303601.03370363.48904030.926404313.780198457.9308B663.4415440154.58831491564.548表10.地面导线边长及计算表导线长度/m()GPS01-01509.3474144 53 010.669101-02441.8670179 33 060.999902-A259.8333176 35 530.9965GPS02-03554.0862178 07 450.998903-04350.9492 132 20 110.453604-B354.434480 48 150.02552470.51754.1435表11.隧道导线点值计算表（参考附图3）导线点Ry/m进硐点C575.5169331219.7488直圆点E449.7153202243.85111380.4436144737.32232308.101894926.71703233.274754417.07594156.567024513.2255578.5987677.75641曲中点Q00678.5987677.756417156.567024513.22558233.274754417.07599308.101894926.717010380.4436144737.3223圆直点F449.7153202243.851111550.0133302514.6364进硐点D651.0578423876.27542111642.557表12.隧道导线边长及计算表导线边长度/m()C-E170.3593120 52 38 0.2634E-178.6758118 18 030.22481-278.6758113 08 53 0.15452-378.6758107 59 440.09543-478.6758102 50 340.04944-578.675897 41 240.01795-Q78.675892 32 140.0020Q-678.675887 23 050.00206-778.675882 13 550.01837-878.675877 04 450.05008-978.675871 55 350.09629-1078.675866 46 260.155510-F78.675861 37 160.2259F-11119.137259 04 560.264011-D118.069359 04 560.26401351.67541.8833 （1）测角误差引起的贯通点K在方向上的误差 （表9） =0.0209m （2）量边误差引起的贯通点K在方向上的误差 = 0.0216m （表10） 其中， ， 是各边与轴方向的夹角。 2）地下导线测量误差引起贯通点在方向上的误差 (1）测角误差引起的贯通点在方向上的误差 （表11）=0.0199m (2）量边误差引起的贯通点在方向上的误差 (表12) 0.0146m 3)硐口点与进硐点联系测量误差引起贯通点在X方向上的误差 （1）进硐点A独立三次联测引起贯通点在方向上的误差 =0.0062m （2）进硐点B独立三次联测引起贯通点在方向上的误差 =0.0074m4）贯通在水平重要方向上的总中误差 =0.0401m （5）贯通在水平重要方向上的预计误差 M=2Mx=20.0401m=0.0802m0.1m 2. 贯通相遇点在高程方向上的误差 （1）地面水准测量引起的贯通点高程误差 (表10) =0.011m 其中为每公里高差中数中误差。 （2）地下水准测量引起的贯通点高程误差 (表12) =0.0174m （3）贯通在高程上的总中误差预计 =0.0146m （4）贯通在高程上的预计误差 Mh贯 =2 =0.0292m0.05m 对照精度要求，此方案可行方案二：GPS网误差预计1、 贯通相遇点K 在水平重要方向上的误差预计GPS网中COSAB=842532, SAB =1224.7280m，RoyA=551.0000m，RoyB=663.4415m (附图5)1) 地面GPS测量误差引起贯通点K在方向上的误差 Mx上 =M SABCOSAB=0.0024m其中，M SAB=abS，a15mm，b2010-6，S= SAB AB是两硐口点A，B的连线与贯通重要方向x轴之间的夹角 2）地下导线测量误差引起贯通点在方向上的误差 （表11）=0.0199m (2）量边误差引起的贯通点在方向上的误差 (表12) 0.0146m 3）硐口点与进硐点联系测量误差引起贯通点在方向上的误差 （1）进硐点A独立三次联测引起贯通点在方向上的误差 =0.0062m （2）进硐点B独立三次联测引起贯通点在方向上的误差 =0.0074m4）贯通在水平重要方向上的总中误差 Mx=Mx上2+Mx下2+Mxl上2+Mx进2+Mx出2 =0.0266m5）贯通在水平重要方向上的预计误差 Mx贯=2Mx=20.0266m=0.0532m0.1m 2、 贯通相遇点在高程方向上的误差 （1）地面水准测量引起的贯通点高程误差 (表10) =0.0171m 其中为每公里高差中数中误差。 （2）地下水准测量引起的贯通点高程误差 (表12) =0.0174 （3）贯通在高程上的总中误差预计 =0.0173m （4）贯通在高程上的预计误差 Mh贯 =2 =0.0346m0.05m对照精度要求，此方案可行经过计算，两种方案均满足精度要求。经比较，GPS网的精度要比导线网的精度高，又由于采用GPS观测节省人力、物力、财力和时间，所以地面选用GPS控制网。五、组织安排 1、任务划分 本工程地面导线全长2470.5175米，地下部分导线长度为1351.6754米，水准路线均与导线线路相同。 根据杨家峪-吕家村隧道的特点，由测绘三个分队来完成此任务，具体安排如下。 地面部分由测绘一分队来承接，地下部分分别由测绘二、三分对承接。人员如下： 单位 位置人员 备注 测绘一分队 地面部分 50 测绘二分队 进硐口A 50 测绘二分队 横洞 100 测绘三分队 进硐口B 50 测绘三分队 横洞 100 合计 3502、工期安排 隧道施工工期为22个月(不含施工准备时间)。具体时间如下： 施工准备：2012-09-01前完成。 洞口工程：进口地表注浆、改移道路、洞口开挖防护 2012-09-01-2012-11-1。 横洞施工：2012-11-01-2013-06-01.开挖：2012-11-30-2013-06-01.衬砌: 2012-11-30-2013-08-30 沟槽、压浆、整修:2013-08-30-2014-06-01六、质量与安全保障措施1、施工前对施工方案，工艺流程，检测手段和方法等进行检查。2、施工过程中对施工放样，布孔，成孔，装药，爆破效果等进行全过程检查。3、洞内的测量桩是各种测量后的依据，选桩尽量选在通视良好不宜破坏及使用方便的地方。4、正洞开挖前，必须把中隔墙保护好。5、地道内的一切作业人员都必须经过安全操作培训，特殊工种必须持有上岗证。6、对施工现场的道路，出渣，进料及材料的堆放场地，成品加工的制作场地，应详细做出布置和安排。对风，水，电，路等设施做出统一安排，布局合理，并在进洞前基本完成，达到标准。7、进入地道的人员都必须按规定佩带安全防护用品，遵守规则。车辆和行人必须各行其道。8、遇有不良地质和涌水地段，应先治水，短开挖，弱爆破，先护顶，强支护，早衬砌的原则，稳步前进。必要时进行超前钻孔探明地质情况采取预防措施。9、地道施工必须全天候对工作面进行安全监护或观察，施工队必须建立监察制度。同时设置观察仪器。10、各施工队应建立接班制度，安全交接。11、开挖人员到达工作面时应先检查工作面是否处于安全状态，支护是否牢固。12、洞内爆破时必须统一指挥，并由专业人员作业。13、进行爆破时所有人员必须撤离现场，其安全距离为200米以外。14、爆破后必须进行通风排烟，15分钟后方可进入。15、爆破作业，两工作面相近距离20米以内时，一侧装药放炮，另一侧人员应撤离到安全地点。两侧同时爆破是，必须由施工人员统一指挥。16、严格按局ISO9002质量体系运行。17、指挥部设安质部，公司设专职质检员、工班设兼职质检员负责质检工作。18、严把原材料关。做到不进不合格材料、不存放不合格材料、不使用不合格材料。19、灌注砼左右对称、分层连续进行，捣固密实。拱顶灌注利用泵送砼压力及附着式振动器灌注密实。20、严格进行压浆充填作业，砼背后空隙充填密实。21、专业化施工。22、在确保工程质量和工期的前提下，减少浪费，以节约成本。七、经费预算预算是施工图设计文件的重要组成部分。预算经审定后，按预算承包的工程，预算