某著名院校《土木工程测量》PPT课件第16章_隧道测量.ppt

隧道测量，工程测量第16章，16-1隧道测量概要16-2隧道洞外平面测量16-3隧道洞内平面测量16-4隧道高程测量16-5隧道工程测量16-6隧道变形测量16-7隧道竣工测量，第16章隧道测量，16-1隧道测量概要一， 隧道施工特点1 .隧道施工介绍2 .隧道长度的划分3 .隧道测量特征、16-1隧道测量概要、二、隧道测量内容1 .隧道施工所需的主要测量工作如下： (1)洞外控制测量(2)洞内控制测量(4)隧道施工测量(5)竣工测量； 16-1隧道测量概述二、隧道测量内容二.隧道测量的主要目的是在隧道相对挖掘时，保证以规定的精度正确贯穿，使各建筑物的位置和尺寸符合设计规定，不侵入建筑界限，确保运行安全。 隧道穿越误差分类(1)横贯误差(2)纵贯误差(3)标高穿越误差、16-1隧道测量概要、3、隧道穿越测量的含义3 .隧道穿越误差的特征纵贯误差仅影响距离的标高误差影响坡度的横向误差影响隧道的质量。 不同隧道施工对贯通误差允许值各有具体规定。 隧道穿越时如何保证两侧开挖的工程中线封闭差(包括横向、纵向及海拔方向)不超过规定的限值，已成为隧道测量的重要问题。 16-1隧道测量概述、三、隧道穿越测量的含义4 .铁路隧道穿越误差的界限，由于测距精度的提高，纵向产生的穿越误差一般不会影响隧道施工和隧道质量，表中对纵向误差没有具体规定，但必须小于隧道长度的1/2000。 16-2隧道洞外平面控制测量、隧道洞外控制测量的目的是通过在各钻孔之间建立精密的控制网，准确确定各钻孔的掘进方向，确保正确的贯通。 洞外平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路穿越区域地形和环境等条件进行，始终采用以下方法。 16-2隧道洞外平面控制测量，一、GPS测量法采用GPS相对定位技术，采用静态测量方式进行。 测量时，只需在各挖掘开口附近测量几个控制点的坐标，功量少，精度高，而且能够24小时365天观测，因此是中大规模隧道外控制测量的优先方案。 16-2隧道洞外平面控制测量，一是GPS测量法隧道GPS控制网的布局应满足以下要求： (1)控制网由隧道各钻孔口的控制点群组成，各钻孔口至少应分布4个控制点；(2)基线最长超过30km (16-2隧道洞外平面控制测量，每个控制点必须连接三个或更多个边，并且极其单独的点必须允许连接两个边，(4)确保能够接收到至少四个卫星的信号，其中，在较宽的视野内，每个控制点不得超过300米测量所附近没有对电磁波有强吸收和反射影响的金属和其他物体(6)各挖掘口的控制点和开口部的投入点的台阶差不要太大，尽量减小垂线偏移的影响。 16-2隧道洞外平面控制测量，二、精密导线法1 .一般要求在隧道入口与出口之间，从测量设计阶段规定的中心线或中心线沿一定距离布设导线，用精密测量的方法测量各导线点和隧道两端控制点。 导线采用长边，最好尽可能笔直布线。 据此，能够减少转换角的数量，减弱边长误差和测角误差对隧道的横贯误差造成的影响。16-2隧道孔外平面控制测量，2 .为了提高精度计算检测条件的增加和角度精度评估的可行性，导线必须构成多边形导线的闭环或具有多个闭环的闭环导线的网，导线的环数不得过少，各环的边数不得过多。 测规是一个控制网，规定读取环路的数不宜少于4个的每个环路的边数优选为46条。 16-2隧道孔外平面控制测量、2 .精度计算导线环角度封闭差应小于等于=(16-2 )式中的m设计所需的测量角误差( )，n导线环的内角个数。 导线的实际测角误差应通过下式计算，满足控制测量设计等级的精度要求。 (16-3)N导线环的总个数。16-2隧道洞外平面控制测量，3 .导线水平角的观测要求，16-2隧道洞外平面控制测量，3、中线法在地表测量隧道中线的平面位置，反复核对修正误差后，确定洞口控制点，施工时以这些控制点为基准将中线导入洞内。 中线法平面控制简单直观，但适用于精度不高、长度短或贯通精度不高的隧道。 16-2隧道洞外平面控制测量，四、三角网法将测量角三角链布置在隧道进出口之间，以高精度基线为起始边，在三角链的另一端增设基线，增加检测与和平差的条件。 三角测量的方向控制比中线法、导线法高，从提高横贯精度的观点来看，是理想的隧道平面控制方法。 16-3隧道洞内平面控制测量，应随着隧道施工过程中挖掘的进展，不断提示隧道的掘进方向。 正确完成施工放样，防止误差积累，为保证最后的正确贯穿方向，进行孔内平面控制测量。 隧道洞内平面控制测量结合洞内施工特点。 由于场地狭小，施工干扰大，厅内平面控制始终采用中线和精密导线两种形式。 16-3隧道孔内平面控制测量，一、精密导线法1 .一般特征孔内导线与孔外导线相比，孔内导线随着隧道的挖掘而向前方延伸，因此只能铺设支导线或细长导线的环， 具有不能一次性测定贯通孔内全部导线的特征的测定作业的间歇时间依赖于挖掘面的行进速度的导线的形状(直伸或弯曲)只能通过重复观测完全依赖于坑道的形状和施工方法的分支导线或细长导线环的方法来检查，定期进行正确的再检查， 保证测量精度的孔内配线点不得保存，观测条件差，标石顶面比孔内地面低2030cm，上面设置坚固的保护罩，使地面平整，注意保护罩不与标石顶点接触，以免在孔内运输和施工中被破坏。 16-3隧道洞内的平面控制测量，一、精密导线法2、洞内导线采用多种形式： (1)单导线布线柔软，但检测条件不足。 测量转角时，希望一半测量左，一半测量右，加强检查。 施工过程中应定期检查各导点的稳定情况。 16-3隧道洞内的平面控制测量，(2)导线如图16-2所示，是生长隧道洞内的控制测量的优先形式，具有良好的检查条件，而且每增设新的点，例如5和5 ，在2点坐标上反算55 的距离，与实地测量的55 距离进行比较、16-3隧道孔内的平面控制测量，(3)主、副引线环如图16-3所示，图中的双线为主引线，单线为副引线。 主导线测量角和边的长度，副配线只测量角不测量边，增加角度的检查条件。 在形成第二闭合环的情况下，可以将主布线形成为虚线的形状，以便能够在两点使34边的方位角均衡。16-3隧道洞内平面控制测量、3、洞内导线进行平面控制时应注意： (1)每创建一个新点，检查前一个旧点的稳定性，确保旧点没有位移，发展新点。(2)配线点应避免工程干扰，配置在可靠的地区，尽量形成闭环。 引线的边最好接近等长，一般的直线区间不应该在200m以上，曲线区间不应该在70m以下。 (3)测角时，通过通风排烟，使空气澄清后视野恢复时进行。 根据测量的精度要求，确定使用设备的类型和测量次数。 (4)测量孔内侧的长度，用钢尺测量时，钢尺使用必须经过检测的光电测距仪测量边时，要注意孔内的排烟和漏水区域的测距情况，正确修正各项目。 16-3隧道洞内平面控制测量，二、中线法采用直接线性法，即根据洞外控制测量的开口投入点，在洞内直接测量隧道中线点，作为洞内平面控制进行延长。 这是一种特殊的支导线形式，以中线控制点为导线点，直接进行施工放样。 此方法通常适用于小于500m的曲线隧道和小于1000m的直线隧道。 16-3隧道洞内的平面控制测量，三、陀螺传感器定向法陀螺传感器可直接测量方位角。 早期陀螺传感器由于定向精度不高，主要用于矿山、水利等需求较低的隧道施工测量。 随着技术的进步，新型陀螺传感器在性能、自动化程度、精度等方面有了很大改进。 陀螺传感器正确测量方位角，结合精密光电测距仪的边长测量，该方法在隧道测量中的应用前景越来越广泛。 在16-4隧道高程控制测量、相关测量规范中，在隧道的各施工开口处设置2个以上高程控制点，同时进行高程控制测量，测量各开口处的水准点高程，保证隧道正确贯通高程方向并开挖，16-4隧道高程控制测量、一、洞外高程控制测量1、 根据目标洞外海拔控制测量设计精度测量各开挖洞口附近水准点之间的高低差，将整个隧道的统一海拔系统引入洞中，保证沿海拔方向正确贯穿，按照要求的海拔精度正确建设隧道的各附属工程。 16-4隧道海拔控制测量、2、方法海拔控制始终采用水平测量方法，但在山势陡峭、水平测量困难的情况下，三、四、五等海拔控制也可以采用光电测距三角海拔的方法进行。 随着新型精密全站仪的出现与使用，在特定条件下，光电测距三角高程可以有条件地代替二等几何水准的测量。 海拔控制路线应选择连接各开口部最平坦最短的线路，满足设置站少、观测快、精度高的要求。 在每个开口处埋设两个以上的水准点，相互检查的两个水准点的位置，可以设置一次仪表进行测量，不妨碍施工。 16-4隧道高程控制测量、3、精度要求、表16-5各等级测量的路线长度和仪器等级的规定、16-4隧道高程控制测量、2、孔内高程控制测量1、目的孔内高程控制测量通过联络测量将孔外高程控制点的高程引导至孔内，作为孔内高程控制和隧道构筑物施工放样的基础，隧道正确地在垂直方向贯通16-4隧道高程控制测量、2、方法厅内水平测量和厅外水平测量的方法基本相同，(1)由于隧道穿过前，厅内水平路线是水平支线，因此其特征在于多次观测和检查。 (2)孔内三等以上海拔测量应采用水准测量，进行往复观测，四、五等应采用光电测距三角海拔测量的方法进行对向观测。 (3)在孔内每隔200500m设定标高控制点进行检查。 为方便施工，坑内拱墙应至少每隔100米设置一个临时水准点。 16-4隧道高程控制测量，(4)孔内高程点必须定期重新测量。 在安装新水准点之前，检查前面水准点的稳定性，注意不要出错。(5)由于孔内的施工干扰较大，因此大多使用翻倒吊尺来传递海拔，如图16-4所示，阶梯差的计算公式为hAB=a-b，但对于零端位于顶部的翻倒吊尺(图中b点倾倒)，读取值作为负值进行计算，记录时吊尺的读取值b点海拔： HB=HA a-(-b)=HA a b、16-4隧道海拔控制测定、16-4隧道海拔控制测定、3、精度大厅内测定结果的精度必须满足大厅内海拔测定设计要求或规定等级的精度(参照表16-5 )。 隧道穿越后，求出相对的两级路线的标高穿越误差，如果在允许误差以内，可以在未复盖工区进行调整。 钻井、衬砌工程均应按调整后的海拔指导施工。16-4隧道高程控制测量、16-5隧道施工测量、一、隧道进洞测量在隧道开挖前，根据洞口控制测量的结果，测量洞口控制点的坐标和高程，并根据设计要求计算洞口待机点的设计坐标和高程，通过坐标逆运算，在洞口待机点和洞口控制点(或洞口投入点)之间也可以用极坐标或其他方法测量挖孔方向，放样孔门内的定点。 这是隧道洞外和洞内的连接测量(挖洞测量)。 16-5隧道施工测量、洞门施工测量在洞口斜面标出中垂线位置，指导按设计坡度开坡工作。 坡口完成后，在孔幕上测量隧道断面的轮廓线，可进行孔门开挖施工。 16-5隧道施工测量，2 .正常进洞关系计算和进洞测量完成后，将各洞口线路的中线控制桩与洞口控制网连接起来，施工测量方便，因此也可以建立施工坐标系。 如果控制网和线路中线的坐标系不一致，首先应将孔外控制点和中线控制桩的坐标放入同一坐标系，必须首先进行坐标变换。 一般在直线隧道中，在以线路中心线为x轴的曲线隧道上，以切线方向为x轴，确立施工坐标系。 使用控制点和设置在隧道内的线路的中心点的坐标，逆算2点的距离和方位角，确定进入孔中测量的数据。 将中心线引入洞中，可采用以下方法进行： 16-5隧道施工测量，(1)直隧道进洞直隧道进洞计算比较简单，始终采用拨号法。 如图16-6所示，a、d是隧道的开口部的投影点，位于线路的中心线上，设AD为坐标的纵轴方向，则能够从通过孔外控制测量所决定的a、b、c、d点的坐标倒算坐标，分别计算放大角1和2。 设置放样时，机器分别设置在a点、b点的d点，看到c点，相应地拨动角度1和2，就能得到隧道口的进入方向。 16-5隧道施工测量、16-5隧道施工测量、(2)曲线隧道进洞曲线进洞测量一般有两种方法。 一种是孔洞投入点移动桩法，另一种是孔洞控制点与曲线任意点的关系计算法。 1 )开口投点移动桩法计算测量时原投点相对于中心线(理论中心线)的偏移量和移动桩角度，将其移动到正确的中心线，计算移动桩后该点的隧道施工行进距离和切线方向，并在该点设置仪器，即可按照第11章的曲线测量方法，测量洞窟门的位置和洞窟门内的其他中心线点。 16-5隧道施工测量，2 )洞口控制点与曲线任意点的关系计算法将洞口控制点坐标和曲线整体转换为同一工程坐标系。 即使应该测量的点位于切线、缓和曲线、圆曲线上，也可以根据其距离计算施工坐标，在开口部的控制点设置机器，用极坐标法测量开口部的待机点。16-5隧道工程测量、二、洞内工程中线测量隧道洞内掘进工程按中线进行。 在孔中铺设导线后，导线的点不一定在线路的正中间，也不一定在隧道的轴线上。(隧道衬砌后的两个壁的间隔的中心是隧道中心轴线，在直线部分与线路的中心线重叠的曲线部分，由于隧道截面的内侧和外侧的扩宽值不同，因此线路中心线与隧道中心线不一致。 )施工中线分为永久中线和临时中线，永久中线应根据孔内导线测量。 16-5隧道施工测量，1 .从导线测量中心线用精密导线进行孔内控制测量时，根据导线点的实际坐标和中心线点的理论坐标逆算距离和角度，用极坐标法测量中心线点。 为方便使用，中线桩可同时埋设在隧道底部和顶板，底部