市政隧道施工测量的任务误差及控制课件.pptx
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- 市政 隧道 施工 测量 任务 误差 控制 课件
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1、市政隧道施工测量的市政隧道施工测量的任务、误差及控制任务、误差及控制1 1 隧道施工的特点及隧道施工的特点及 施工测量的任务和内容施工测量的任务和内容2 2 隧道贯通误差隧道贯通误差 3 3 隧道洞外控制测量隧道洞外控制测量4 4 进洞关系计算和进洞测量进洞关系计算和进洞测量5 5 隧道洞内控制测量隧道洞内控制测量6 6 隧道施工中线测设隧道施工中线测设13-113-1 隧道施工的特点及施工测量的任务和内容隧道施工的特点及施工测量的任务和内容一、隧道施工的特点一、隧道施工的特点 为了保证工期,常利用增加开挖面的方法,将整个隧道分为了保证工期,常利用增加开挖面的方法,将整个隧道分成若干段同时施工
2、;成若干段同时施工;开挖顺着中线不断地向洞内延伸,衬砌和洞内建筑物(避开挖顺着中线不断地向洞内延伸,衬砌和洞内建筑物(避车洞、排水沟、电缆槽等)的施工紧跟其后,不等贯通,隧车洞、排水沟、电缆槽等)的施工紧跟其后,不等贯通,隧道内的大部分建筑物已经建成;道内的大部分建筑物已经建成;增加开挖面的主要方法有:设置平行导坑或在隧道中部设置增加开挖面的主要方法有:设置平行导坑或在隧道中部设置横洞、斜井或竖井。横洞、斜井或竖井。二、隧道施工测量的主要任务二、隧道施工测量的主要任务 (2 2)保证洞内各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建,)保证洞内各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建,不得侵入建筑限界。
3、不得侵入建筑限界。(1 1)保证相向开挖的工作面,按照规定的精度在预定位置)保证相向开挖的工作面,按照规定的精度在预定位置贯通;贯通;两个开挖面相向开挖,在预定位置挖通称为贯通。贯通后,两个开挖面相向开挖,在预定位置挖通称为贯通。贯通后,由两端分别引进的线路中线,应按设计规定的精度正确衔接。由两端分别引进的线路中线,应按设计规定的精度正确衔接。三、隧道施工测量的特点三、隧道施工测量的特点1.1.洞外总体控制洞外总体控制 作为指导隧道施工的测量工作,在隧道开挖前一般要建立作为指导隧道施工的测量工作,在隧道开挖前一般要建立具有必要精度的、独立的隧道洞外施工控制网,作为引测进具有必要精度的、独立的隧
4、道洞外施工控制网,作为引测进洞的依据;对于较短的隧道,可不必单独建立洞外施工控制洞的依据;对于较短的隧道,可不必单独建立洞外施工控制网,而以经隧道施工复测、调整后并确认的洞外线路中线控网,而以经隧道施工复测、调整后并确认的洞外线路中线控制桩为引测进洞的依据。制桩为引测进洞的依据。2.2.洞内分级控制洞内分级控制 洞内控制点控制正式中线点(正式中线点是洞内衬砌和洞洞内控制点控制正式中线点(正式中线点是洞内衬砌和洞内建筑物施工放样的依据)内建筑物施工放样的依据),正式中线点控制临时中线点;,正式中线点控制临时中线点;临时中线点控制掘进方向。临时中线点控制掘进方向。洞内高程控制与平面相仿,临时水准点
5、控制开挖面的高低,洞内高程控制与平面相仿,临时水准点控制开挖面的高低,正式水准点控制洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置。正式水准点控制洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置。对于采用全断面开挖法开挖的隧道,其测量过程与先挖导坑后对于采用全断面开挖法开挖的隧道,其测量过程与先挖导坑后扩大成型开挖的隧道基本一样,不同的是对临时中线点、临时扩大成型开挖的隧道基本一样,不同的是对临时中线点、临时水准点的测设精度要求较高,或者是直接测设正式中线点、正水准点的测设精度要求较高,或者是直接测设正式中线点、正式水准点。式水准点。3.3.开挖方法影响测量方式开挖方法影响测量方式 先导坑后扩大成型法对隧道的位置还有一定的纠正
6、余地,先导坑后扩大成型法对隧道的位置还有一定的纠正余地,隧道施工测量可先粗后精;隧道施工测量可先粗后精;全断面开挖法一次成型,隧道施工测量必须一次到位。全断面开挖法一次成型,隧道施工测量必须一次到位。4.4.隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特殊要求隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特殊要求 隧道贯通前,洞内平面控制测量只能采用支导线的形式,隧道贯通前,洞内平面控制测量只能采用支导线的形式,测量误差随着开挖的延伸而积累。洞外控制网和洞内施工控测量误差随着开挖的延伸而积累。洞外控制网和洞内施工控制测量应保证必要的精度。制测量应保证必要的精度。控制点应设置在不易被破坏的位置处。控制点应设置在不易被
7、破坏的位置处。四、隧道施工测量的主要内容四、隧道施工测量的主要内容v 洞外平面控制测量;洞外平面控制测量;洞外高程控制测量;洞外高程控制测量;洞内平面控制测量;洞内平面控制测量;洞内高程控制测量;洞内高程控制测量;进洞测量;进洞测量;洞内中线测设;洞内中线测设;贯通误差调整;贯通误差调整;竣工测量。竣工测量。7-2 7-2 隧道贯通误差隧道贯通误差 一、贯通误差及其对隧道贯通的影响一、贯通误差及其对隧道贯通的影响 相向开挖的两条施工中线上,具有贯通面里程的中线点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,两点连线的空间线段称为贯通误差。不重合,两点连线的空间线段称为贯通误差。实际的
8、贯通误差只有在实际的贯通误差只有在贯通后才能确定!贯通后才能确定!贯贯通通面面1.1.贯通误差的分类贯通误差的分类 贯通误差在水平面上的正射投影称为平面贯通误差;贯通误差在水平面上的正射投影称为平面贯通误差;在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差,简称高程误差。在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差,简称高程误差。贯贯通通面面平面贯通误差在水平面内可分解为两个分量:平面贯通误差在水平面内可分解为两个分量:与贯通面平行的分量,称为横向贯通误差,简称横向误差;与贯通面平行的分量,称为横向贯通误差,简称横向误差;与贯通面垂直的分量,称为纵向贯通误差,简称纵向误差。与贯通面垂直的分量,称为纵向贯通误差,简
9、称纵向误差。贯贯通通面面2.2.贯通误差对隧道贯通的影响贯通误差对隧道贯通的影响 高程误差主要影响线路坡度。高程误差主要影响线路坡度。纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度。纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度。横向误差影响线路方向,如果超过一定的范围,就会引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的改变,甚至造成侵入建筑限界而迫使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重建,既给工程造成重大经济损失又延误大段衬砌拆除重建,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。3.3.横向误
10、差和高程误差的限差横向误差和高程误差的限差两开挖洞口间两开挖洞口间长度(长度(km)448810101313171720横向贯通误差横向贯通误差(mm)100150200300400500高程贯通误差高程贯通误差(mm)504.4.影响贯通误差的主要因素及其分解影响贯通误差的主要因素及其分解 由于洞外控制测量、洞内外联系测量、洞内控制测量和洞内由于洞外控制测量、洞内外联系测量、洞内控制测量和洞内中线放样等项误差的共同影响。中线放样等项误差的共同影响。一般将洞外平面控制测量的误差作为影响隧道横向贯通误差一般将洞外平面控制测量的误差作为影响隧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
11、量的误差各的一个独立的因素,将两相向开挖的洞内导线测量的误差各为一个独立的因素,按照等影响原则确定相应的横向贯通误为一个独立的因素,按照等影响原则确定相应的横向贯通误差。差。高程控制测量中,洞内、洞外高程测量的误差对高程贯通误高程控制测量中,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。差的影响,按相等原则分配。5.5.控制测量对贯通精度影响的限值控制测量对贯通精度影响的限值测量部位测量部位横横 向向 中中 误误 差差 (mmmm)高高 程程中误中误差差mmmm相相 邻邻 两两 开开 挖挖 洞洞 口口 间间 长长 度(度(kmkm)4 448488108101013101313
12、17131717201720洞洞 外外30304545606090901201201501501818洞洞 内内4040606080801201201601602002001717洞外、洞洞外、洞内总影响内总影响505075751001001501502002002502502525二、贯通误差估算二、贯通误差估算1.1.导线测量误差对横向贯通精度的影响导线测量误差对横向贯通精度的影响(mm)2XyRmm 测角误差的影响测角误差的影响设设R RX X 为导线环在隧道两洞口连线的一列边上的各点至贯通面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(的垂直距离(m m),则导线的测角中
13、误差),则导线的测角中误差m m ()对横向贯)对横向贯通中误差的影响为:通中误差的影响为: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(mm)2XyRmm推导:如图,当在推导:如图,当在A A点测角时,产生一个测角中误差点测角时,产生一个测角中误差m mAA,因此,因此使导线在贯通面上的尺点产生一个位移值使导线在贯通面上的尺点产生一个位移值(误差值误差值)KK)KK,而移,而移至至KK点,这个位移值在贯通面上的投影点,这个位移值在贯通面上的投影(亦即对于横向贯通误亦即对于横向贯通误差的影响差的影响)为为上面分析的是在导线点上面分析的是在导线点A A上的测角
14、中误差对横向贯通的影响。上的测角中误差对横向贯通的影响。实际测量过程中,每个导线点上都有测角中误差实际测量过程中,每个导线点上都有测角中误差m m”,都可,都可以得出公式。应用误差传播定律,就得出公式以得出公式。应用误差传播定律,就得出公式(mm)2XyRmm 测距误差的影响测距误差的影响 设导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各边对贯通设导线环在邻近隧道两洞口连线的一列测边上的各边对贯通面上的投影长度为面上的投影长度为 d dy y (m)(m),导线边长测量的相对中误差为,导线边长测量的相对中误差为 m ml l/l /l ,则由于测距误差对贯通面上横向中误差的影响为:,则由于测距误差
15、对贯通面上横向中误差的影响为:2ylyldlmm2ylyldlmm推导:如果在测量导线边推导:如果在测量导线边l l时产生了误差时产生了误差m ml l,从图中可以看出,从图中可以看出,这一误差所引起的横向贯通误差为:这一误差所引起的横向贯通误差为:式中:式中:l l为导线边长度。为导线边长度。由误差传播率得上式。由误差传播率得上式。22ylymmm 受角度测量误差和距离测量误差的共同影响,导线测量误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差的影响为:差对贯通面上横向贯通中误差的影响为:2.2.三角测量误差对横向贯通精度的影响估算三角测量误差对横向贯通精度的影
16、响估算方法方法1.1.按照严密公式计算按照严密公式计算(公式与方法见公式与方法见新建铁路测量规新建铁路测量规范(条文说明)范(条文说明))12345678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)3.3.高程控制测量对高程贯通误差的影响估算高程控制测量对高程贯通误差的影响估算 在贯通面上,受洞外或洞内高程控制测量误差影响而产生在贯通面上,受洞外或洞内高程控制测量误差影响而产生的高程中误差为:的高程中误差为:)(47 LMmh式中,式中,M M 为每千米水准测量的偶然中误差,以为每千米水准测量的偶然中误差,以mmmm计;计;L L为为洞外或洞内两开挖洞口
17、间高程路线长度的公里数。洞外或洞内两开挖洞口间高程路线长度的公里数。例例7-17-1某铁路隧道为直线隧道,设计长度为某铁路隧道为直线隧道,设计长度为L L=1136.=1136.29m29m,洞外平面控制设计为单导线,其布设如图。试确定测,洞外平面控制设计为单导线,其布设如图。试确定测量等级并判定该设计方案能否满足贯通的精度要求。量等级并判定该设计方案能否满足贯通的精度要求。ABBCEDFDEFCYX贯通面图7隧道洞外导线布置示意图算算 例例解解(1 1)图解相关数据)图解相关数据A A、F F为导线的始、终点,亦为隧道洞口控制点。为导线的始、终点,亦为隧道洞口控制点。以洞外导线的始点以洞外导
18、线的始点A A做为坐标系原点,以隧道中线按里程增做为坐标系原点,以隧道中线按里程增加方向为加方向为X X 轴正向,建立测量坐标系。在地形图上,各导线轴正向,建立测量坐标系。在地形图上,各导线点点A A、B B、C C、D D、E E、F F在贯通面方向上的垂足分别为在贯通面方向上的垂足分别为AA、BB,CC、DD、EE、FF,量算出各导线点的垂距,量算出各导线点的垂距 R RX X 及各导线及各导线边在贯通面方向上的投影长度边在贯通面方向上的投影长度 d dy y,其结果于表,其结果于表7-3 7-3 中。中。(2 2)确定隧道洞外平面控制测量等级)确定隧道洞外平面控制测量等级 本例隧道长度小
19、于本例隧道长度小于 2 km2 km,根据表,根据表7-5 7-5 洞外导线测量适用洞外导线测量适用长度知,洞外导线可布设为五等,即长度知,洞外导线可布设为五等,即:导线测角中误差为导线测角中误差为 m m=4.04.0,边长相对中误差为边长相对中误差为 m ml l/l=1/20000/l=1/20000。(3 3)估算洞外导线测量误差对贯通的影响)估算洞外导线测量误差对贯通的影响 洞外导线测量误差对贯通的影响列表计算如下洞外导线测量误差对贯通的影响列表计算如下表表7-3 7-3 洞外导线测量误差对横向贯通影响洞外导线测量误差对横向贯通影响 200001 0.4 lmml=13.4(mm)2
20、XyRmm2ylyldlmm=13.1(mm)22ylymmm=18.7(mm)洞外导线测量中误差对隧道的影响预计是洞外导线测量中误差对隧道的影响预计是18.7mm18.7mm,其允许,其允许值是值是30mm30mm,显然该洞外导线测量设计可行。,显然该洞外导线测量设计可行。13-3 13-3 隧道洞外控制测量隧道洞外控制测量 直线隧道长度大于直线隧道长度大于1000m1000m,曲线隧道长度大于,曲线隧道长度大于 500 m500 m,均,均应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计。应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计。两相邻开挖洞口(包括横洞口、斜井口)高程路线长度大两相邻
21、开挖洞口(包括横洞口、斜井口)高程路线长度大于于5000m5000m,应根据高程贯通精度要求进行隧道高程控制测,应根据高程贯通精度要求进行隧道高程控制测量设计。量设计。所谓中线法,就是将隧道线路中线的平面位置,按定测的方法先所谓中线法,就是将隧道线路中线的平面位置,按定测的方法先测设在地表上,经反复核对无误后,才能把地表控制点确定下来,测设在地表上,经反复核对无误后,才能把地表控制点确定下来,施工时就以这些控制点为准,将中线引入洞内。施工时就以这些控制点为准,将中线引入洞内。一般在直线隧道短于一般在直线隧道短于1000m1000m,曲线隧道短于,曲线隧道短于500m500m时,可以采用中时,可
22、以采用中线作为控制。线作为控制。中线法中线法v 如图如图14141 1所示,所示,A A、C C、D D、B B作为在作为在A A、B B之间修建隧道定测之间修建隧道定测时所定中线上的直线转点。由于定测精度较低,在施工之前要时所定中线上的直线转点。由于定测精度较低,在施工之前要进行复测,其方法为:以进行复测,其方法为:以A A、B B作为隧道方向控制点,将经纬仪作为隧道方向控制点,将经纬仪安置在安置在C C 点上,后视点上,后视A A点,正倒镜分中定出点,正倒镜分中定出D D 点;在置镜点;在置镜D D 点,点,正倒镜分中定出正倒镜分中定出B B 点。若点。若B B 与与B B不重合,可量出不
23、重合,可量出B B B B的距离,则的距离,则BBBADADD3.3.三角网法三角网法 三角测量建立隧道洞外平面控制时,一般是布设成单三角三角测量建立隧道洞外平面控制时,一般是布设成单三角锁的形式。锁的形式。对于直线隧道,一排三角点应尽量沿线路中线布设。条件许对于直线隧道,一排三角点应尽量沿线路中线布设。条件许可时,可将线路中线做为三角锁的一条基本边,布设为直伸可时,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。三角锁。以减小边长误差对横向贯通的影响。对于曲线隧道,应尽量沿着两洞口的连线方向布设,以减对于曲线隧道,应尽量沿着两洞口的连线方向布设,以减弱边
24、长误差对横向贯通的影响。弱边长误差对横向贯通的影响。二、洞外高程控制测量二、洞外高程控制测量 洞外高程控制测量的任务,是按照测量设计中规定的精度要洞外高程控制测量的任务,是按照测量设计中规定的精度要求,以洞口附近一个线路定测点的高程为起算高程,测量并求,以洞口附近一个线路定测点的高程为起算高程,测量并传算到隧道另一端洞口与另一个定测高程点闭合。传算到隧道另一端洞口与另一个定测高程点闭合。闭合的高程差应设断高,或推算到路基段调整。这样,既使闭合的高程差应设断高,或推算到路基段调整。这样,既使整座隧道具有统一的高程系统,又使之与相邻线路正确衔接,整座隧道具有统一的高程系统,又使之与相邻线路正确衔接
25、,从而保证隧道按规定精度在高程方面正确贯通,保证各项建从而保证隧道按规定精度在高程方面正确贯通,保证各项建筑物在高程方面按规定限界修建。筑物在高程方面按规定限界修建。洞外高程测量的等级划分洞外高程测量的等级划分测量 部位 测量 等级 每千米水准测量 偶然中误差 M(mm)两开挖洞口间 高程路线长度(km)水准仪等级/测距仪等级 水准尺类型 二 1.0 36 DS0.5、DS1 因瓦水准尺 DS1 因瓦水准尺 三 3.0 1336 DS3 区格式水准尺 四 5.0 513 DS3 /I、II 区格式水准尺 洞 外 五 7.5 5 DS3 /I、II 区格式水准尺 隧道高程控制测量一般采用水淮测量
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