衬砌培训隧道施工测量技术培训课件.ppt

1、2022-3-212022-3-212022-3-21 适用于中铁五局贵广铁路工程指挥部第二项目部管段内高兴隧道二次衬砌施工测量。适用于中铁五局贵广铁路工程指挥部第二项目部管段内高兴隧道二次衬砌施工测量。2022-3-212022-3-212022-3-212022-3-212022-3-212022-3-212022-3-21BtuAe2022-3-21BtuAeBtuAe)t1(blnalnut1tlnuut blnau2022-3-212022-3-21),(iiyxnkkknxaxp0)(min)(00202 miminkikikiinyxayxpI2022-3-21)(xpn min

2、kikikyxaI020)(naaa,10),(10naaaIInjxyxaaImijinkikikj, 1 , 0, 0)(2002022-3-21njyxaxnkmiijikmikji, 1 , 0,)(000miinimiiimiinminiminiminiminimiimiiminimiiyxyxyaaaxxxxxxxxm0001002010010200012022-3-212022-3-212022-3-212022-3-212022-3-21 相向开挖的两条施工中线上，具有贯通相向开挖的两条施工中线上，具有贯通面里程的中线点不重合，两点连线的空间线面里程的中线点不重合，两点连线的空

3、间线段称为贯通误差。段称为贯通误差。实际的贯通误差实际的贯通误差只有在贯通后才只有在贯通后才能确定！能确定！贯贯通通面面2022-3-21贯贯通通面面2022-3-21 与贯通面平行的分量，称为横向贯通误差，与贯通面平行的分量，称为横向贯通误差，简称横向误差；简称横向误差； 与贯通面垂直的分量，称为纵向贯通误差，与贯通面垂直的分量，称为纵向贯通误差，简称纵向误差。简称纵向误差。贯贯通通面面2022-3-21 纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度。计坡度。 横向误差影响线路方向，如果超过一定的横向误差影响线路方向，如果超过一定的范围，就会引起隧道几何形状

4、的改变，甚范围，就会引起隧道几何形状的改变，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除重建，既给工程造成重大经济损失又延误重建，既给工程造成重大经济损失又延误了工期。因此，必须对横向误差加以限制。了工期。因此，必须对横向误差加以限制。 2022-3-212022-3-21 一般将洞外平面控制测量的误差做为影响隧一般将洞外平面控制测量的误差做为影响隧道横向贯通误差的一个独立的因素，将两相道横向贯通误差的一个独立的因素，将两相向开挖的洞内导线测量的误差各为一个独立向开挖的洞内导线测量的误差各为一个独立的因素，按照等影响原则确定相应的横向贯的因素，按照等影响原则确定相

5、应的横向贯通误差。通误差。 高程控制测量中，洞内、洞外高程测量的误高程控制测量中，洞内、洞外高程测量的误差对高程贯通误差的影响，按相等原则分配。差对高程贯通误差的影响，按相等原则分配。2022-3-212022-3-21（mm） 2XyRmm 测角误差的影响测角误差的影响设设RX 为导线环在隧道两洞口连线的一列边上为导线环在隧道两洞口连线的一列边上的各点至贯通面的垂直距离（的各点至贯通面的垂直距离（m），则导线），则导线的测角中误差的测角中误差m （）对横向贯通中误差的）对横向贯通中误差的影响为：影响为：贯通误差估算的方法因控制网的形式不同而异贯通误差估算的方法因控制网的形式不同而异2022-

6、3-21RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678（mm） 2XyRmmxy贯通面贯通面2022-3-212ylyldlmm2022-3-21dy2dy412345678dy1贯通面贯通面dy5dy72ylyldlmm2022-3-2122ylymmm 受角度测量误差和距离测量误差的共同影受角度测量误差和距离测量误差的共同影响，导线测量误差对贯通面上横向贯通中误响，导线测量误差对贯通面上横向贯通中误差的影响为：差的影响为：2022-3-2112345678方法方法2. 2. 按导线估算（偏于安全，目前不提倡）按导线估算（偏于安全，目前不提倡）2022-3-21）（ 4 7

7、 LMmh式中，式中，M 为每千米水准测量的偶然中误差，为每千米水准测量的偶然中误差，以以mm计；计；L为洞外或洞内两开挖洞口间高为洞外或洞内两开挖洞口间高程路线长度的公里数。程路线长度的公里数。2022-3-21因此，只能敷设成支线形式，其形状完因此，只能敷设成支线形式，其形状完全取决于隧道的形状；全取决于隧道的形状；只能用重复观测的方法进行检核。只能用重复观测的方法进行检核。2022-3-21 中线形式就是以定测精度或稍高于定测精中线形式就是以定测精度或稍高于定测精度，在洞内按中线测量的方法测设隧道中度，在洞内按中线测量的方法测设隧道中线。这种方法只适用于短隧道。线。这种方法只适用于短隧道

8、。 洞内导线主要有以下几种形式：洞内导线主要有以下几种形式：1. 单导线单导线O1234图70洞内单导线布置示意图 2022-3-21O12361 2 3 4 6 455 图7 洞内导线环布置示意图O1 13 2 236 65 4 45图7 洞内主副导线环布置示意图3.主副导线环主副导线环2022-3-21O1 13 2 236 65 4 45图7 洞内交叉导线布置示意图4O13256ABC图7 洞内旁点导线布置示意图5.旁点导线旁点导线2022-3-21 点间视线应离开洞内设施点间视线应离开洞内设施0.2 m 以上；以上； 导线的边长在直线地段不宜短于导线的边长在直线地段不宜短于200m，在

9、曲，在曲线地段不宜短于线地段不宜短于70 m，并尽量选择长边和接，并尽量选择长边和接近等边；近等边； 导线点应埋于坑道底板面以下导线点应埋于坑道底板面以下1020cm，上，上面盖铁板以保护桩面及标志中心不受损坏，面盖铁板以保护桩面及标志中心不受损坏，为便于寻找，应在边墙上用红油漆预以标注；为便于寻找，应在边墙上用红油漆预以标注；2022-3-21 采用双照准法测角，测回间要重新对中仪器采用双照准法测角，测回间要重新对中仪器和觇标，以减小对中误差和对点误差的影响；和觇标，以减小对中误差和对点误差的影响； 由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴天进行，以减小折

10、光差的影响；天进行，以减小折光差的影响； 洞内导线应重复观测，定期检查；洞内导线应重复观测，定期检查； 设立新点前必须检查与之相关的既有导线点，设立新点前必须检查与之相关的既有导线点，在对既有导线点确认的基础上测量新点在对既有导线点确认的基础上测量新点; 应构成多边形闭合导线或主副导线环；应构成多边形闭合导线或主副导线环； 当有平行导坑时，应利用横向通道，使平行当有平行导坑时，应利用横向通道，使平行导坑的单导线与正洞的导线联测，以资检核。导坑的单导线与正洞的导线联测，以资检核。2022-3-21 洞内应每隔洞内应每隔200500m设立一对高程控制点。高程设立一对高程控制点。高程控制点可选在导线

11、点上，也可根据情况埋设在隧道控制点可选在导线点上，也可根据情况埋设在隧道的顶板、底板或边墙上。的顶板、底板或边墙上。 当采用水准测量时，应进行往返观测；采用光电测当采用水准测量时，应进行往返观测；采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测距三角高程测量时，应进行对向观测; 三等及以上的高程控制测量应采用水准测量，四、三等及以上的高程控制测量应采用水准测量，四、五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量; 高程导线宜构成闭合环。高程导线宜构成闭合环。2022-3-21图7 洞 内 倒 尺 法 传 递 高 程 示 意 图 应用倒尺法传递高程时，规定倒尺的读数应

12、用倒尺法传递高程时，规定倒尺的读数为负值，则高差的计算与常规水准测量方为负值，则高差的计算与常规水准测量方法相同：法相同： hAB = a - b 2022-3-215.5.导线测量的内业计算（简易平差）导线测量的内业计算（简易平差）（一）计算前准备工作（一）计算前准备工作1、检查外业观测手薄（包括水平角观测、边长观测、方位角、检查外业观测手薄（包括水平角观测、边长观测、方位角观测等），确认观测、记录及计算成果正确无误。观测等），确认观测、记录及计算成果正确无误。2、绘制导线略图。略图是一种示意图，绘图比例、用线粗细、绘制导线略图。略图是一种示意图，绘图比例、用线粗细没有严格要求，但应注意美观

13、、大方，大小适宜，与实际图形没有严格要求，但应注意美观、大方，大小适宜，与实际图形保持相似，且与实地方位大体一致。所有的已知数据（已知方保持相似，且与实地方位大体一致。所有的已知数据（已知方位角，已知点坐标）和观测数据（水平角值，边长）应正确抄位角，已知点坐标）和观测数据（水平角值，边长）应正确抄录于图中，注意字迹工整，位置正确。录于图中，注意字迹工整，位置正确。3、绘制计算表格。绘制计算表格。在对应的列表中抄录已知数据和观测数据，在对应的列表中抄录已知数据和观测数据，注意应确认抄录无误。在点名或点号一列应按推算坐标的顺序注意应确认抄录无误。在点名或点号一列应按推算坐标的顺序（亦即前进顺序）填

14、写点名和点号。（亦即前进顺序）填写点名和点号。2022-3-211、绘制计算草图， 在图上填写已知数据和观测数据（如上图）;绘制表格填写已知数据；2、角度闭合差的计算与调整;（1）计算角度闭合差： =测-理= 测-(n-2)180nfVi/fVi（二）内业计算二）内业计算2022-3-214、计算各边坐标增量;左右后前1805、坐标增量闭合差计算与调整; iiiiiiDDsinycosx00理理yx理论上实际上测测yfxfyx（3）改正后的角值：iV测改2022-3-21（1）计算坐标增量闭合差：导线全长相对闭合差:导线全长闭合差: 测理测测理测yyyfxxxfyx22DyxfffDDfDDf

15、K/12022-3-21 若K1/40000（四等导线），则将fx、fy以相反符号，按边长成正比分配到各坐标增量上去。并计算改正后的坐标增量。 iyyiixxiDDfVDDfVyiixiiVxyVxxiiyyxxfvfv2022-3-216、坐标计算12121212yyyxxx根据起始点的已知坐标和经改正的新的坐标增量，来依次计算各导线点的坐标。 改后前改后前yyyxxx2022-3-21辅辅助助计计算算点点号号观测角观测角（右角）（右角） 改改正正数数 改正角改正角 ABCD坐标坐标方位角方位角 距离距离 D m点点号号ABCD增量计算值增量计算值改正后增量改正后增量坐标值坐标值x my m

16、x my mxmymABAB闭闭 合合 导导 线线 坐坐 标标 计计 算算 表表87 30 0389 14 4075 55 4541 16 34133 46 40107 20 10-09-09-10-10-38360 00 3887 29 54107 20 0075 55 3589 14 31360 00 00133 46 40328 36 34224 32 09239.18239.93232.39299.301010.80 +0.03 -165.48+0.03 +180.32 +0.03 +198.38 +0.03 -213.34 0+172.69 0+158.28 0-121.04 -0.

17、01 -209.92-0.12+0.01+158.28+180.35+198.41-121.04-209.93-213.31-165.45+172.690.000.001672.691709.931753.311374.551830.971554.901540.001500.001500.001540.0083180)2( nf测012406 容f12. 0测xfx01. 0测yfy12. 022yxDfff20001容K8400180.101012. 0DfKD2022-3-215.严密平差（条件平差严密平差（条件平差)停止返回2022-3-21在 AV +W=0的条件下确定 VTPV 的最

18、小值，这在数学中是求函数=VTPV的条件极值问题。条件平差，实际上是确定条件方程满足VTPV=min 的唯一解。2022-3-212022-3-21dXdYZdXdZYdXZYdTTT)(CdXCXd)(2)设Y、Z 均为列阵，则：2022-3-21AKPVPVdVdTTT2)(函数 = VTPV 2 KT ( AV+W ) 对 V 求导：2022-3-21npppP.212022-3-21npppP1.1.12112022-3-212022-3-21四、精度评定1）单位权中误差 tnPVVTrpvv从中误差计算公式可知，为了计算 ，关键是计算 。下面将讨论 的计算方法。PVVTpvvPVVT

19、PVV由 直接计算 iV2222211nnvPvPvPpvv由联系数 及常数项 计算KW)(rrbbaakWkWkWpvv2022-3-21VLL2022-3-21条件方程一、水准网tnrCqpqpt多余的独立起算数据网点数1列条件的原则：1、闭合水准路线2、附合水准路线包含的线路数最少为原则停止返回2022-3-21h1h7h5h6h3h4h2h8AODCBBAFGEDCh1h6h7h2h5h4h34373317tnrCt06520)(4570)(7610)(321hhhHHhhhHHhhhHHhhhBDABAC448415tnrCt0584042306310756hhhhhhhhhhhh停

20、止返回2022-3-21水准网平差示例例：如图，A、B是已知的高程点，P1、P2、P3是待定点。已知数据与观测数据列于下表。按条件平差求各点的高称平差值。h2Ah1h3h4h5h6h7P1P2P3B停止返回2022-3-21解：1、列条件方程4373115tnrCt042076305430521hhhhhhhhhhh0342067630854307521vvvvvvvvvvv停止返回2022-3-210001010110010000111000010011A3687W2、定权取C=1，则：6 . 24 . 14 . 27 . 23 . 27 . 11 . 11PQ3、形成法方程03687432

21、11 . 407 . 27 . 103 . 63 . 207 . 23 . 24 . 74 . 27 . 104 . 22 . 5kkkk停止返回2022-3-214、解算法方程TTK4568.14414.04028.12226.05、计算改正数)(2 .16 .09 .31 .02 .49 .22 .0mmVT6、计算平差值)(5962.02374.06531.00119.13588.00119.23588.1mLT7、计算高程平差值mLHHAP3748.311mLHHAP0279.722mLHHBP6121.673停止返回2022-3-21附合导线按条件平差算例附合导线按条件平差算例1.1

22、.附合导线的条件平差方程式附合导线的条件平差方程式如图1所示，符合在已知 ， 之间的单一符合导线有 条 与 是已知方位角。),(AAyxA),(CCyxCnABCD设观测角为 、 、 、 ，测角中误差为 ，观测边长为 、 、 、 ，测边中误差为 （ 1、2、 ）。121n1s2snssiin此导线共有 个观测值，有 个未知数，故 则 。因此，应列出三个条件方程，其中一个是坐标方位角条件，另两个是纵、横坐标条件。12 n1n) 1(2nt3) 1(2) 12(nnrBA( 1 )C( n + 1 )Ds1s2sn23n12345n + 1图12022-3-21 1 1）坐标方位角条件坐标方位角条

23、件 设观测角 的改正数为 （ 1、2、 1），观测边 的改正数为 （ 1、2、 ）。由图1知iivinissivin180) 1(11niniBACD011ainiv式中 方位角条件的不符值，按 a180) 1(11niniCDBAa若导线的A 点B 与点重合，则形成一闭合导线，由此坐标方位角条件就成了多边形的图形闭合条件。2022-3-21 2 2）纵、横坐标条件纵、横坐标条件 设以 、 、 表示（图1）中各导线边的纵坐标增量之平差值； 、 、 表示（图1）中各导线边的横坐标增量之平差值；由图可写出以坐标增量平差值表示的纵、横坐标条件。1 x2 xnx 1 y2yny yininAinACx

24、ininAinACvyyyyyvxxxxx111111（1） 令 则 )()(11ACinyACinxyyyxxx0011yyinxxinvv（2） )()()(211nxinxdxdxdv2022-3-21将上式代入式（2）得纵坐标条件式，且同理已可得横坐标的条件式即 0)(1sin0)(1cos1111yiiCnisiinixiiCnisiinivxxvvyyv（3） 上式就是单一符合导线的纵、横坐标条件方程、为条件式的不符值，按 CCCinAyCCCinAxyyyyyxxxxx11式中、是由观测值计算的各导线点的近似坐标。 1231211)()()(cosvyyyyyyvvnCsiinx

25、innncnCvyyvyyyyyy)()()()(234232022-3-21 计算时一般 以秒为单位， 、 、 以cm为单位；若 、 以m为单位，则 ，从而使全式单位统一。若单一导线的 与 点重合形成闭合导线，则纵、横坐标条件成为多边形各边的坐标增量闭合条件，以增量平差值表示为ivsivxyxy65.2062100206265 AC0011ininyx2022-3-212.2.符合导线的精度评定符合导线的精度评定1）单位权中误差单位权中误差：单一符合导线计算单位权中误差公式与边角网相同，按rvvPvvPrpvvsss 2）平差值的权函数式平差值的权函数式：为了平定平差值函数的精度，必须要列出权函数式。一般有下列三种函数式。 边长平差值权函数式 由导线边 故其权函数式为 siiivsssiFsivv2022-3-21