毕业论文-长大隧道贯通测量技术及其误差分析

1、PAGE PAGE 22资源工程学院毕业论文题 目： 长大隧道贯通测量技术及其误差分析 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 长大隧道贯通测量技术及其误差分析【摘要】长大隧道贯通测量技术是近十几年来工程测量范畴中迅速发展的一个分支，它随着高速铁路、高速公路及地铁工程对隧道贯通精度的不断提高而发展。与短隧道、中长隧道及传统矿山测量技术相比，具有测量仪器越来智能化、测量精度要求越来越高、对隧道贯通起着决定性作用等特点。本文从长大隧道测量的基本概念入手，阐述在隧道贯通测量中如何选择测量仪器，确定贯通限差及其依据。如何编制贯通测量设计书和介绍隧道贯通控制测量技术，最后依据贯通理论

2、公式针对实际工程项目进行贯通测量设计及误差分析。在论文结尾针对论文的实例进行总结。【关键字】长大隧道；隧道贯通；控制测量；洞外控制测量；洞内控制测量；贯通误差分析目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328682086 第一章 长大隧道工程贯通工程概况 PAGEREF _Toc328682086 h 5 HYPERLINK l _Toc328682087 1.1隧道贯通测量中的基本概念 PAGEREF _Toc328682087 h 5 HYPERLINK l _Toc328682088 1.1.1隧道贯通 PAGEREF _Toc328682088 h 5

3、HYPERLINK l _Toc328682089 1.1.2隧道贯通误差 PAGEREF _Toc328682089 h 5 HYPERLINK l _Toc328682090 1.1.3隧道贯通误差组成 PAGEREF _Toc328682090 h 5 HYPERLINK l _Toc328682091 1.1.4长大隧道与长大隧道贯通测量 PAGEREF _Toc328682091 h 5 HYPERLINK l _Toc328682092 1.2贯通误差限差确定 PAGEREF _Toc328682092 h 5 HYPERLINK l _Toc328682093 1.2.1一般情况

4、下误差限差确定方法 PAGEREF _Toc328682093 h 5 HYPERLINK l _Toc328682094 1.2.2缺乏足够资料时的误差确定方法 PAGEREF _Toc328682094 h 5 HYPERLINK l _Toc328682095 1.3贯通测量仪器 PAGEREF _Toc328682095 h 6 HYPERLINK l _Toc328682096 1.3.1测量仪器的选择 PAGEREF _Toc328682096 h 6 HYPERLINK l _Toc328682097 1.3.2测量仪器的配备 PAGEREF _Toc328682097 h 6

5、HYPERLINK l _Toc328682098 1.4长大隧道贯通测量设计书 PAGEREF _Toc328682098 h 6 HYPERLINK l _Toc328682099 1.4.1编制贯通测量设计书的意义 PAGEREF _Toc328682099 h 6 HYPERLINK l _Toc328682100 1.4.2贯通测量设计书编制依据（借鉴矿山测量方法） PAGEREF _Toc328682100 h 6 HYPERLINK l _Toc328682101 第二章 长大隧道洞外控制测量技术 PAGEREF _Toc328682101 h 7 HYPERLINK l _To

6、c328682102 2.1隧道洞外控制测量的目的 PAGEREF _Toc328682102 h 7 HYPERLINK l _Toc328682103 2.2洞外控制测量的内容 PAGEREF _Toc328682103 h 7 HYPERLINK l _Toc328682104 2.3洞外控制点的要求 PAGEREF _Toc328682104 h 7 HYPERLINK l _Toc328682105 2.4洞外平面控制测量方法 PAGEREF _Toc328682105 h 7 HYPERLINK l _Toc328682106 2.4.1三角网法 PAGEREF _Toc32868

7、2106 h 7 HYPERLINK l _Toc328682107 2.4.2 GPS静态测量法 PAGEREF _Toc328682107 h 8 HYPERLINK l _Toc328682108 2.5洞外高程控制测量 PAGEREF _Toc328682108 h 8 HYPERLINK l _Toc328682109 2.5.1高程控制测量的意义 PAGEREF _Toc328682109 h 8 HYPERLINK l _Toc328682110 2.5.2高程控制的方法 PAGEREF _Toc328682110 h 8 HYPERLINK l _Toc328682111 2.

8、5.3洞外高程控制测量路线选择要求 PAGEREF _Toc328682111 h 8 HYPERLINK l _Toc328682112 第三章 长大隧道洞内控制测量技术 PAGEREF _Toc328682112 h 9 HYPERLINK l _Toc328682113 3.1隧道洞内控制测量目的 PAGEREF _Toc328682113 h 9 HYPERLINK l _Toc328682114 3.2隧道洞内控制测量内容 PAGEREF _Toc328682114 h 9 HYPERLINK l _Toc328682115 3.3隧道洞内平面控制测量方法 PAGEREF _Toc3

9、28682115 h 9 HYPERLINK l _Toc328682116 3.3.1中线法和导线法的定义 PAGEREF _Toc328682116 h 9 HYPERLINK l _Toc328682117 3.3.2中线法和导线法比较 PAGEREF _Toc328682117 h 9 HYPERLINK l _Toc328682118 3.3.3洞内导线布设形式 PAGEREF _Toc328682118 h 9 HYPERLINK l _Toc328682119 3.4洞内导线布设的特点 PAGEREF _Toc328682119 h 9 HYPERLINK l _Toc32868

10、2120 3.5洞内进行平面控制注意事项 PAGEREF _Toc328682120 h 9 HYPERLINK l _Toc328682121 3.6洞内高程控制测量 PAGEREF _Toc328682121 h 10 HYPERLINK l _Toc328682122 3.6.1洞内高程测量意义 PAGEREF _Toc328682122 h 10 HYPERLINK l _Toc328682123 3.7洞内水准测量与洞外水准测量的方法比较 PAGEREF _Toc328682123 h 10 HYPERLINK l _Toc328682124 第四章 长大隧道控制测量精度设计与误差理

11、论分析 PAGEREF _Toc328682124 h 11 HYPERLINK l _Toc328682125 4.1高程控制测量设计方法 PAGEREF _Toc328682125 h 11 HYPERLINK l _Toc328682126 4.2平面控制测量设计方法 PAGEREF _Toc328682126 h 11 HYPERLINK l _Toc328682127 4.2.1单导线测角及量边所引起的洞内横向误差 PAGEREF _Toc328682127 h 11 HYPERLINK l _Toc328682128 4.2.2纵向贯通误差对贯通的影响 PAGEREF _Toc32

12、8682128 h 12 HYPERLINK l _Toc328682129 4.3贯通误差预计的实际意义 PAGEREF _Toc328682129 h 12 HYPERLINK l _Toc328682130 第五章 长大隧道控制测量精度等级设计实例分析 PAGEREF _Toc328682130 h 13 HYPERLINK l _Toc328682131 5.1工程概况 PAGEREF _Toc328682131 h 13 HYPERLINK l _Toc328682132 5.2隧道控制网布设 PAGEREF _Toc328682132 h 13 HYPERLINK l _Toc32

13、8682133 5.3洞外贯通测量设计 PAGEREF _Toc328682133 h 13 HYPERLINK l _Toc328682134 5.3.1洞外导线RX 、dY的计算 PAGEREF _Toc328682134 h 14 HYPERLINK l _Toc328682135 5.3.2洞外测角精度设计 PAGEREF _Toc328682135 h 14 HYPERLINK l _Toc328682136 5.3.3洞外高程测量设计 PAGEREF _Toc328682136 h 15 HYPERLINK l _Toc328682137 5.4洞内贯通测量设计 PAGEREF _

14、Toc328682137 h 15 HYPERLINK l _Toc328682138 5.4.1洞内导线、的计算 PAGEREF _Toc328682138 h 15 HYPERLINK l _Toc328682139 5.4.2洞内测角精度设计 PAGEREF _Toc328682139 h 15 HYPERLINK l _Toc328682140 5.4.3洞内高程测量设计 PAGEREF _Toc328682140 h 16 HYPERLINK l _Toc328682141 第六章 长大隧道贯通误差预计实例分析 PAGEREF _Toc328682141 h 17 HYPERLINK

15、 l _Toc328682142 6.1横向贯通误差预计 PAGEREF _Toc328682142 h 17 HYPERLINK l _Toc328682143 6.1.1洞外横向误差预计 PAGEREF _Toc328682143 h 17 HYPERLINK l _Toc328682144 6.1.2洞内横向误差预计 PAGEREF _Toc328682144 h 17 HYPERLINK l _Toc328682145 6.2高程贯通误差预计分析 PAGEREF _Toc328682145 h 18 HYPERLINK l _Toc328682146 6.2.1洞内高程贯通误差预计 P

16、AGEREF _Toc328682146 h 18 HYPERLINK l _Toc328682147 6.2.1洞外高程贯通误差预计 PAGEREF _Toc328682147 h 18 HYPERLINK l _Toc328682148 6.2.1洞内、洞外高程总贯通误差预计 PAGEREF _Toc328682148 h 18 HYPERLINK l _Toc328682149 第七章 总结 PAGEREF _Toc328682149 h 19 HYPERLINK l _Toc328682150 7.1总结 PAGEREF _Toc328682150 h 19 HYPERLINK l _

17、Toc328682151 参考文献 PAGEREF _Toc328682151 h 21第一章 长大隧道工程贯通工程概况1.1隧道贯通测量中的基本概念1.1.1隧道贯通在隧道施工中，两个相邻的掘进面，按设计要求在预定地点彼此接通，称为隧道贯通。1.1.2隧道贯通误差由于多方面因素的影响，误差是不可以消除的，这种不能消除的误差导致相向开挖中具有相同贯通里程的中线点在空间不相重合，这便是隧道贯通测量过程中的贯通误差。对于不同的测量方法，不同的测量仪器，不同的隧道形状、长度及用途等，贯通限差是不同的。1.1.3隧道贯通误差组成隧道贯通面误差主要有三个方面组成：即有两进出口端高程控制点分别测得贯通面同

18、一点的高差为高程贯通误差；垂直于隧道中线的左右偏差为横向贯通误差；沿隧道中线方向的长度偏差为纵向贯通误差。1.1.4长大隧道与长大隧道贯通测量长大隧道是指长度1km的隧道。为了隧道贯通而进行的相关测量工作称为贯通测量。长大隧道贯通测量是一种精度要求高、技术性强且贯通误差应当事先估计的测量方法。可以说在长大隧道施工中，它指导着建筑施工方的工作，因此贯通测量在施工过程中起着“眼睛”的作用。图1-1 常见隧道贯通形式1.2贯通误差限差确定1.2.1一般情况下误差限差确定方法因中国南北各地区地质条件差异大，地形，气候等因素迥异。加上同一地区隧道用途、长度等因素的不同。因此贯通误差最好参照相关标准因地制

19、宜确定各种误差参数，这些参数原则上应该尽量采用本地区积累的相似经验和分析得到的实际数据。1.2.2缺乏足够资料时的误差确定方法如果本地区缺乏足够的实测资料时，应参照以下规定制定本地区的贯通限差：（1）新建铁路工程测量规范及条文说明（TB10101-1999）；（2）全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-1997）；（3）客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设2006189号）；（4）工程测量规范（GB50026-2007）；（5）国家三、四等水准测量规范（GB/T12897-2006）。（6）高速铁路工程测量规范及条文说明（TB10601-2009）；1.3贯通测量仪器1.

20、3.1测量仪器的选择根据测量所选择方法（包括GPS,导线测量，三角测量，边角测量等）及测量精度要求等因素的不同测量仪器的选择也不同。我国目前大多数长大隧道采用测角精度1级全站仪（测距标称精度1mm+1ppm）测设中腰线，确定洞门开切坐标，布设控制网；如果遇到洞内有瓦斯气体，应使用同等级矿用防爆经纬仪或全站仪；如果洞内光线条件差，应使用无棱镜反射全站仪测距并合理地加测陀螺定向边，进行平差。总之，对于不同的隧道，隧道的不同部分应该采用恰当的测量仪器，既不能因偷工减料而造成精度不足，影响工程质量，也没有必要盲目的追求高精度而增加了测量工作，影响了施工周期和造成造价过高。1.3.2测量仪器的配备长大隧

21、道贯通测量要求精度高，测量误差应严格控制在规范允许的范围之内。并且仪器应定时送检，校准合格后方能用于隧道施工测量。且在仪器使用前应检查送检日期和有效日期，保证仪器的精准度。下面以赣龙铁路峡山隧道项目部配备的主要测量仪器作说明。表1-1赣龙铁路峡山隧道项目部仪器配备表测量工具仪器名称型号精度单位数量陀螺全站仪莱卡BTJ-1515”（寻北精度台1双频GPS莱卡RTKGPS12305+1ppm台3电子水准仪天宝DS320.1mm套1全站仪莱卡TS0205台2全站仪莱卡TPS1200+1台4水准仪莱卡SPRENT200001mm台6铟钢尺套1水准标尺套61.4长大隧道贯通测量设计书1.4.1编制贯通测

22、量设计书的意义编制贯通测量设计书关系到隧道的设计、建设和生产。对于长大隧道，因其一般跨度大，障碍物多，故所设测站多，加上球气差等因素的影响，误差累积较大。所以，事先组织估计相遇点误差是否小于限差要求尤为必要。1.4.2贯通测量设计书编制依据（借鉴矿山测量方法）（1）、隧道贯通工程概况：包括贯通工程的目的、任务和要求，贯通容许偏差值的确定，并附比例尺不小于1：2000的隧道贯通工程图。（2）、贯通测量方案的选定：包括洞内外控制测量，隧道联系测量方案，并要说明所采用的测量起始数据的情况及注意事项。（3）、贯通测量的方法：包括所用用的仪器，测量方法。（4）、贯通测量误差的预计：绘制比例尺不小于1：2

23、000的贯通测量控制点，确定测量误差参数，并进行误差预计。（5）、贯通测量中应注意的问题和应采取的措施。第二章 长大隧道洞外控制测量技术2.1隧道洞外控制测量的目的对于直线隧道，洞外平面控制测量的目的主要是获取两端洞口较为精确的点的平面位置和引测进洞的方向；对于曲线隧道，洞外平面控制测量除具有与直线隧道相同的目的外，还在于间接求算隧道所在曲线的转向角及两端洞口控制桩与交点的相对位置，进而按设计选配的圆曲线半径和缓和曲线长重新确定隧道中线的位置。总之，隧道洞外控制测量是为了在各开挖洞口之间建立一精密的控制网，以便据此精确地确定各开挖洞口的掘进方向和开挖高程，使之正确相向开挖，并保证准确贯通。2.

24、2洞外控制测量的内容隧道洞外控制测量内容主要包括洞外平面控制测量和洞外高程控制测量两部分。2.3洞外控制点的要求按照工程测量规范（GB50026-2007），洞外控制点应满足以下规范：（1）、在每个洞口应测设不少于3个平面控制点和2个高程控制点。 （2）、在直线隧道上，两洞口应各确定一个中线控制桩，并以两桩连线作为隧道的中线。 （3）、在曲线隧道上，应在两端洞口的切线上各确定两个间距不小于200 m的中线控制桩，以两条切线的交角和曲线要素为依据，来确定隧道中线的位置。（4）、洞外控制点进行平面测量的同时进行高程控制测量,联测各洞口水准点的高程，以便引测进洞，保证隧道在高程方向准确贯通。 2.4

25、洞外平面控制测量方法对于长大隧道，洞外平面控制测量方法有三角网法、GPS静态测量法、中线法、精密导线法。根据实际需求，下面主要介绍洞外三角网法和GPS静态测量法。2.4.1三角网法三角网测量法在建立隧道洞外平面控制网时，一般是布设成单三角锁的形式。对于直线形隧道如图2-1所示，一排三角点应尽量沿线路中线布设。当条件许可时，也可将线路中线做为三角锁的一条基本边，布设为直伸三角锁。以减小边长误差对横向贯通的影响；对于曲线形隧道如图2-2所示，应尽量沿着两洞口的连线方向布设，以减弱边长误差对横向贯通的影响。 图2-1直线形隧道洞外三角网布设图图2-2曲线形隧道洞外三角网布设图2.4.2 GPS静态测

26、量法GPS静态测量法进行长大隧道洞外控制测量时。仅需在各开挖洞口附近测定几个控制点的坐标，其工作量小，精度高，而且可以全天候观测。因此它是长大隧道洞外控制测量的首选方案（GPS对于洞内测量受限）。如对于一条长度为1.85km的隧道，假设按照E级GPS网进行布设，在通视的条件下，其水平重要方向的贯通误差仅0.007m。因此对于洞外平面控制测量，精度得到了保证。GPS控制测量应依据全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-1997）进行。GPS布网技术要求见表2-1 表2-1 GPS布网技术要求级 别项 目ABCDE闭合环或附合路线的边数566810平均距离(km)30070101551

27、00.45在实际工程项目中，例如赣龙铁路峡山隧道。平面控制即采用设计院提供CP控制点，洞口加密点采用聘请中铁三局测量公司CP控制点，取得了很好的效果。2.5洞外高程控制测量2.5.1高程控制测量的意义洞外高程控制测量，是按照设计精度施测两开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入隧道洞内，以保证在高程方向按设计精度正确贯通，并使隧道各附属工程也能按顺利修建。2.5.2高程控制的方法相对于光电测距三角高程的方法，水准测量方法精度更加高。因此，对于长大隧道一般选择水准测量方法（但当山势陡峻采用水准测量困难时，可酌情在部分隧道使用三角高程测量的方法）。隧道工程水准测量的主要技术标

28、准见下表2-2。表2-2 水准测量的主要技术标准等级每千米高差全中误差(mm)路线长度(km)水准仪的型号水 准 尺观 测 次 数往返较差或闭合差与已知点联测附合或环 线平地(mm)山地(mm)二等2DS1因瓦往返往 返4三等650DS1因瓦往 返往测124DS3双面往 返四等1016DS3双面往 返往测206五等15DS3单面往 返往测302.5.3洞外高程控制测量路线选择要求高程控制路线应选择连接两洞口最短和最平坦的线路方案，以便达到设站少、观测快、精度高的要求。两水准点的位置，以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰尤佳；每一个洞口应埋设不少于2个水准点，保证能相互检验。第

29、三章 长大隧道洞内控制测量技术3.1隧道洞内控制测量目的在隧道施工中，随着开挖的延伸进展，需要不断给出隧道的掘进方向。为了正确完成施工放样，防止误差积累过多，保证最后的准确贯通，应进行洞内控制测量。3.2隧道洞内控制测量内容隧道洞内控制测量内容包括洞内平面控制测量和洞内高程控制测量。3.3隧道洞内平面控制测量方法隧道洞内平面控制测量应结合洞内施工特点进行。由于洞内场地狭窄，施工干扰大，洞内平面控制常采用中线法或导线法两种方法。 3.3.1中线法和导线法的定义中线法是指采用直接定线法。即以洞外控制测量定测的洞口投点为依据，向洞内直接测设隧道中线点，并不断延伸的一种特殊的支导线布设方式，直接进行施

30、工放样。其一般以定测精度测设出待定中线点，其距离和角度等放样数据由理论坐标值反算。导线法是指隧道洞内平面控制采用布设精密导线进行。3.3.2中线法和导线法比较中线法测量工作相对简单、工作量小。一般适用于500 m的曲线隧道和1 000 m的直线隧道。但如果将中线法测设的中线点，辅以高精度的测角、量距要求，进而计算出新点实际的精确点位，并和理论坐标相比较，根据其误差，再将新点移到正确的中线位置上，这种方法也是可以用于长大的隧道。导线法较中线形式灵活，点位易于选择，而且可有多种检核方法。当组成导线闭合环时，角度经过平差，还可提高点位的横向精度。主要使用于长大隧道。3.3.3洞内导线布设形式 洞内导

31、线布设形式有单导线法，主、副导线环法和导线环法。下面主要介绍单导线法和主、副导线环法。（1）采用单导线法的优点是导线布设灵活，缺点是缺乏检测条件。因此施工中应定期检查各导线点的稳定情况。（2）主、副导线环，如图3-1所示。图中双线为主导线，单线为副导线。主导线既测角又测边长，副导线只测角不测边，增加角度的检核条件。在形成第二闭合环时，可按虚线形式，以便主导线在3点处能以平差角传算34边的方位角。主副导线环可对测量角度进行平差，提高了测角精度，对提高导线端点的横向点位精度非常有利。 图3-1主、副导线环法3.4洞内导线布设的特点洞内导线是随着隧道的开挖而向前敷设的。因此只能敷设支导线或狭长形导线

32、环，而不可能将贯穿洞内的全部导线一次测完。测量工作间歇时间取决于开挖面的进展速度。导线的形状（直伸或曲折）完全取决于坑道的形状和施工方法；支导线或狭长形导线环只能用重复观测的方法进行检核，定期进行精确复测，以保证控制测量的精度；洞内导线点不宜保存，观测条件差。3.5洞内进行平面控制注意事项（1）洞内控制网平差应采用科傻平差软件CODAPS对导线进行严密平差计算。（2）隧道洞内控制测量是在施工条件下进行的，因此隧道内照明、湿度、排烟通风等因素对测量有比较大的影响。为适应洞内的温度和湿度，仪器进洞后必须晾露3040min后才能使用。如果洞内外空气条件相差较大，仪器开机后应进行各项参数改正后方可使用

33、。（3）洞口控制点是距贯通点最远的点，其测角误差对贯通的影响最大。并且洞口控制点又是由洞外引向洞内的测角站，对贯通也有举足轻重的作用。因此观测时间宜选在夜间各项条件较稳定后或气象稳定的阴天进行。进洞后第一对导线点向洞外控制点观测时，亦该如此。（4）导线点埋设时，应尽量将导线边长放长，一般直线地段200 m，曲线地段70 m，以此减少洞内测站数，削弱误差的积累。有时因洞内情况较复杂，难免采用短边和特殊短边，但一旦有条件时，须及时改善短边条件并加以补测，以避免方位误差过大的有害影响；每次建立新点，都必须检测前一个旧点是否稳定，确认旧点没有发生位移，才能用来发展新点；导线点应布设在避免施工干扰、稳固

34、可靠的地段，且应沿中线附近布设，以削弱旁折光对水平角测量精度的影响，再者导线点应成对埋设，埋设时成对的两个导线点应在里程方向前后错开510m，左右错开0，51m，以便于观测和防止导线点在使用过程产生混淆。（5）导线测量操作按照新建铁路工程测量规范执行。各等级导线技术要求如表3-1。表3-1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 中误差测回数方位角闭合差（” ）相 对 闭合差DJ1DJ2DJ6三等3031.8201/1500006103.61/55000四等201.52.5181/800004651/35000一级100.7

35、4101/700002481/20000二级60.38101/3000013161/10000三级12151/700012241/50003.6洞内高程控制测量3.6.1洞内高程测量意义洞内高程控制测量是将洞外高程控制点的高程通过联系测量引测到洞内,作为洞内高程控制和隧道构筑物施工放样的基础,以保证隧道在竖直方向正确贯通。3.7洞内水准测量与洞外水准测量的方法比较洞内水准测量与洞外水准测量的方法基本相同，但有以下特点：（1）、隧道贯通之前，洞内水准路线属于水准支线，故需往返多次观测进行检核。（2）、洞内三等及以上的高程测量应采用水准测量，进行往返观测；四、五等有必要时候也可采用光电测距三角高程

36、测量的方法，应进行对向观测。（3）、洞内应每隔200500m设立一对高程控制点以便检核.为了施工便利,应在导坑内拱部边墙至少每100m设立一个临时水准点。（4）、洞内高程点必须定期复测。测设新的水准点前，注意检查前一水准点的稳定性，以免产生错误。因洞内施工干扰大，常使用挂尺传递高程， 第四章 长大隧道控制测量精度设计与误差理论分析长大隧道中，隧道的控制测量设计与误差分析主要考虑以下三个方面误差的影响：高程贯通误差影响、横向贯通误差影响、纵向贯通误差影响。4.1高程控制测量设计方法高程误差主要影响线路坡度，高程误差过大会使隧道在相遇点出现错位。高程控制测量的等级设计应参照表2-2 按下列公式计算

37、： （4-1） 式中： 为每千米水准测量的偶然中误差，mm； 为洞外或洞内两开挖洞口间高程路线长度，km。理论分析和实际工程分析都表明，在现有的技术条件和仪器精度条件下，高程误差几乎不影响原有的设计，对贯通施工产生影响的概率也不大。 4.2平面控制测量设计方法 洞内控制测量在未贯通之前都是以支导线形式敷设，误差较不好检测。所以要根据测量规范对洞内外导线进行设计，估计误差及确定施测等级。根据误差传播定律，公式如下：4.2.1单导线测角及量边所引起的洞内横向误差（1）量边引起的横向贯通中误差为 （4-2） 式中： 为导线边长相对中误差；导线边对贯通面的投影长度，m。 （2）测角引起的横向贯通中误差

38、为 （4-3） 式中： 为洞内测角中误差， ； 为常数206265； 为导线点至贯通面的垂直距离，m。（3）测角及量边所引起的洞内或外总横向中误差为 （4-4）式中： 、分别为量边，测角引起的横向贯通中误差，。（4）测角及量边所引起的洞内、外总横向中误差 （4-5）横向误差对隧道贯通影响最大。它影响隧道原有的设计方向，即误差超过一定范围，就很可能会改变隧道几何形状，造成隧道贯通面扭曲，甚至造成工程事故。因此，隧道横向贯通误差对实际影响较大。4.2.2纵向贯通误差对贯通的影响纵向贯通误差主要影响隧道线路坡度，而在现有仪器精度和技术条件下，一般都能达到其误差要求，下面以赣龙铁路峡山隧道为例说明如下

39、该隧道全长4700m，整体以15隧道呈单向上坡。当只考虑纵向贯通误差dS时，假设可以忽略的坡度影响为0.001，即100m的水平距离允许的高差为0.1m（实际工程中几乎可以忽略）。隧道线路坡度为 （4-6）式中 S为隧道路线全长，m； H为洞口两控制点间高差，m。对上式进行微分后得 （4-7）式（4-7）可认为 （4-8）积分并带入得 S=从实际经验来看统计，隧道一般纵向贯通误差均小于按上式计算的结果，因此，纵向贯通误差一般情况下不会给设计坡度和工程建筑结构造成不利影响。4.3贯通误差预计的实际意义需要指出的是贯通误差的预计是预计贯通实际偏差最大可能出现的限度，而不是预计贯通实际偏差的大小，因

40、此，误差预计只是概率上的意义。其目的是优化策略方案和选择恰当的测量方法。做到贯通心中有数。第五章 长大隧道控制测量精度等级设计实例分析5.1工程概况赣龙铁路峡山隧道江西省内最长隧道，隧道全长4770m，起讫里程：DK491+433DK496+203，由中铁中铁十八局三公司相向施工，全隧道只有一个贯通面，除进洞口处有一小段曲线，其他均为直线隧道。洞外导线网全长5.7km。5.2隧道控制网布设1：2000的比例尺绘制出洞内外控制网和控制点的平面位置并标出隧道贯通面的位置如下图： 图5-1 峡山隧道右线贯通误差预计控制点布置图5.3洞外贯通测量设计此隧道属于长大隧道，隧道贯通误差由洞内、洞外控制测量

41、误差组成。为保证高精度贯通，按照表5-1的规定，本隧道洞外横向贯通误差按45mm进行设计。洞内横向贯通误差按60mm设计。洞内、洞外总影响横向中误差不超过75mm。表51洞外、洞内控制测量的贯通精度要求测量部位横向中误差(mm)高程中误差(mm)两开挖洞口间长度(km)448810101313171720洞外3045609012015018洞内40608012016020017洞外、洞内总和507510015020025025注：本表不适用于设有竖井的隧道5.3.1洞外导线RX 、dY的计算如图5-1洞外导线点位CE1CE14为单导线，MH1、MG2为洞外导线的始终点，使y轴平行于贯通面；由各

42、导线点向贯通面方向作垂线，其垂足为115；除导线点的始终点MH1、MG2之外，量出各点垂距Rx1Rx15（用比例尺量，凑整到1m即可）。然后以同样精度量出各导线边在贯通方向上的投影长度将各值填入表5-2。表52 洞外导线测量误差对横向贯通精度影响值计算表各点的投影垂距各边的投影长度点名（m）(m2)线段(m)(m2)CE116822829124CE1-MH1381145161CE213291766241CE2-CE1492401CE312511565001CE3-CE210210404CE4980960400CE4-CE312144CE5796633616CE5-CE4704900CE6546

43、298116CE6-CE5462116CE7460211600CE7-CE6472209CE826676CE8-CE7462116CE920943681CE9-CE8492401CE10453205209CE10-CE912615876CE11976952576CE11-CE1012415376CE1212461552516CE12-CE1111121CE1314922226064CE13-CE1216928561CE1417022896804CE14-CE13654225MG120784318084MG1-MH1427173441 =20459708 =311452 5.3.2洞外测角精度设

44、计由于此项目采用的是标称精度为1mm+1ppm的全站仪测距，洞外量变误差小于1100000，因此洞内测角精度按第四章理论计算如下：将=45mm；=206265；=20459708；=311452带入上式（4-4）得：反算上式解得=2.0=2.02.5（参照表3-1，四等导线的测角精度要求）即此隧道洞外平面控制网按四等导线设计。5.3.3洞外高程测量设计洞外敷设导线两开口间长度为5.7km，把=1mm带入式（4-1）计算得： =1=2.39mm5.0mm（参照表2-2四等水准测量精度要求）所以洞外水准测量按四等水准测量要求即可满足要求表表5-1中规定洞外高程中误差限差18mm。5.4洞内贯通测量

45、设计5.4.1洞内导线、的计算表53 洞内导线测量误差对横向贯通精度影响值计算表各点的投影垂距各边的投影长度点名（m）(m2)线段(m)(m2)MH119823928324MH1-a24560025-b13819044-c10310609-d979409d943889249d-e462116e624389376e-f11121f25967081f-g00g00g-h00h29587025h-i00i623388129i-j00j10001000000j-k00-l00l16532732409

46、l-m00m19753900625m-MG200MG222765180176 =28329362 =101324 5.4.2洞内测角精度设计依照上述洞外误差分析原理，洞内测角精度计算如下：将=60mm；=206265；=28329362；=101324带入上式（4-4）得 ： =2.3=2.32.5（参照表3-1，四等导线的测角精度要求）按以上测角精度能满足相对应的导线等级满足贯通要求，故可以按此方案设计。5.4.3洞内高程测量设计隧道总长度为4770m，把=1mm带入式（4-1）计算得： =1=2.2mm6.0mm（所以洞外水准测量按四等水准测量即可满足表5-1中规定洞内中误差限差17mm的

47、要求。但实际设计中可适当提高精度，考虑到峡山隧道将来要施做无砟轨道，直接施测三等水准测量可为无砟轨道施工做好高程测量准备。第六章 长大隧道贯通误差预计实例分析为进一步验证测量设计方案的可行性和可靠性，需要按照测量设计的精度指标对各个贯通面的贯通误差进行估算，做到心中有数。6.1横向贯通误差预计6.1.1洞外横向误差预计按照第五章中的设计，洞外导线测角中误差、测边误差分别为=2.0，=1100000。带入式（4-2）与（4-3）式得：=43.7mm。=5.6mm=44.1mm45mm。6.1.2洞内横向误差预计同理，按照第五章中的设计，洞内导线测角中误差、测边误差分别为：=2.3，=110000

48、0。带入式（4-2）与（4-3）式得：=59.3mm=1.0mm。=59.31mm60mm。将上述计算结果带入（4-5）=73.9mm75mm。 综上所述：洞外测角测边误差对横向贯通误差的影响值为：44.1mm45mm。洞内测角测角误差对横向贯通误差的影响值为：59.31mm60mm。综合影响值：73.9mm 75mm 。鉴于以上计算都是按导线公式计算得出。而实际施测洞内选择的主、副导线环法，其增加课角度的检核条件，并且主副导线环可对测量角度进行平差，横向点位精度显著提高。因此本估算方案留有较大的安全余地。也就是说，按本设计方案施测洞内外控制测量所能达到的预计横向贯通中误差满足了新建铁路工程测

49、量规范所规定的贯通中误差精度要求，可以达到隧道精确贯通的设想。6.2高程贯通误差预计分析6.2.1洞内高程贯通误差预计隧道洞内长度为L=4.77km，按照三等水准测量规范将洞中误差=6mm带入 (4-1) mm17mm(表5-2规定洞外高程中误差)6.2.1洞外高程贯通误差预计 隧道洞外长度L=5.7km，同理得mm18mm(表5-2规定洞外高程中误差)6.2.1洞内、洞外高程总贯通误差预计25mm综上所述：洞内高程贯通误差的影响值为：13.10mm17.00mm洞外测角测角误差对横向贯通误差的影响值为：14.32 mm18mm综合影响值：19.41mm 25mm 故按本设计采用三等水准测量就

50、能满足贯通对高程的要求。第七章 总结7.1总结本文通过介绍长大隧道的概况，针对长大隧道介绍了洞内、外控制测量的基本方法，比较了各种方法的优势和劣势，为后面设计控制网和估计贯通误差做了铺垫。为了清楚说明如果布设控制网和进行精度估计，本文结合测角量边的理论公式，分析了一个实际工程项目。通过严格计算，结合控制网布设图。进行了平面、高程两方面的设计，并进行了贯通误差预计，论证了设计的合理性。实践证明，隧道贯通测量只要采取各项技术措施，合理计划，精心作业，定能取得好的成效。同时，此次贯通工作也为今后长大隧道的控制测量积累了宝贵的经验。经过严格按照此方案控制隧道的施工，实际测量结果为，横向贯通误差仅2cm

51、，高程贯通误差2mm，远远低于规范要求 ，达到了设计要求。致谢辞时间如白驹过隙，本科生活在这个喜悦又略带匆忙的季节即将划上一个句号，而于我的人生这仅仅只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。4年的求学生涯在良师、益友的大力支持下，走得坎坷却也收获颇多。在学士论文即将付梓之际，感慨万千，压抑不住兴奋之情： 圣人、伟人为我所景仰，可是我却更急切地要把我鲜花和赞美献给两位睿智却又默默奉献的人，我的导师陈绍杰教授、蒋志明教授。我不是您众多门生中最出众的学生，而您却是我最敬佩的老师。您学识渊博，为人朴实，治学严谨，思想深邃，总能成为学生们的精神领袖。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化中我

52、不仅领悟到了学术的严谨与科学，也学会了基本的思考方式，树立了宏伟的学术目标。从与您讨教的时间里更使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。特别由衷地感谢我的恩师蒋志明教授。虽然还未正式成为您的弟子，但您时常通常邮件对我的论文提出关心和建议，在您的指导下，我改正了一些隧道工程建筑方面的错误，让我的论文不显生涩。从论文题目的选定到论文写作的思路,经由两位教授悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。本论文从选题到完成，每一步都是在导师们的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师们本论文的顺利完成，也离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢叶燕芝、陈

53、木清、曾奇等同学的指导和帮助；感谢资源工程学院所有老师对我四年孜孜不倦的教诲。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的学士学位论文的，在此祝愿各位老师身体健康，万事如意，同学们学业有成，前程似锦！参考文献1 陈辉.施测量精度对隧道贯通误差预计的探讨J.天津建设科技，2011，5（4）:53-542 王科峰，黄国涛.长大隧道洞内控制测量实测方案设计J.能源技术与管理，2008,4（5）：78-80.3 张立志.贯通测量方案的选择与误差预计J.煤炭技术，2008，（7）4 黎壮年.浅谈隧道洞内控制测量对贯通误差的影响J.科学之友，2010，（8）5 张国良，朱家钰，顾和和，（等）.矿山测量学M.徐州：中国矿业大学出版社，2003，261-281.6李青岳，陈永奇.工程测量学M.