隧道工程测量技术要点.ppt

LOGO LOGOPage 2 目目 录录1地面控制测量地面控制测量2联系测量联系测量3地下控制测量地下控制测量4暗挖隧道施工测量暗挖隧道施工测量5线路中线调整及结构断面测量线路中线调整及结构断面测量LOGOPage 3地铁测量技术要点地铁测量技术要点u地下工程涵盖内容很广泛，既包括城市地铁工程、人防工程，还包括矿山井巷或山岭隧道等等,而隧道工程又是地下工程中最重要的内容。由于工程性质和地质条件的不同，隧道的施工方法也不相同，例如浅埋隧道可以采用明挖法，软土地层多采用盾构法，而硬质地层则多采用钻爆法（矿山法或浅埋暗挖法）。施工方法不同，对测量要求也有所不同。LOGOPage 4地铁测量技术要点地铁测量技术要点隧隧道道工工程程测测量量程程序序u第一步，建立地面上的平面及高程控制网；第一步，建立地面上的平面及高程控制网；u第二步，联系测量，即将地面控制网引入地下；第二步，联系测量，即将地面控制网引入地下；u第三步，隧道内的控制测量；第三步，隧道内的控制测量；u第四步，隧道的施工测量；第四步，隧道的施工测量；u第五步，隧道竣工断面测量及中线调整测量。第五步，隧道竣工断面测量及中线调整测量。另外，隧道施工阶段还应该按照设计进行监控量测，这另外，隧道施工阶段还应该按照设计进行监控量测，这是信息化施工的基本要求，更是确保施工安全的根本保证是信息化施工的基本要求，更是确保施工安全的根本保证。LOGO两井定向两井定向Page 5第一章第一章 地面控制测量地面控制测量LOGO第一章第一章 地面控制测量地面控制测量Page 6LOGOPage 7第一章第一章 地面控制测量地面控制测量卫星定位现阶段主要采用的是卫星定位现阶段主要采用的是GPS测量技术，测量技术，GPS网的精度标准根网的精度标准根据隧道的掘进长度及贯通精度等指标而确定，现阶段城市地铁工程主据隧道的掘进长度及贯通精度等指标而确定，现阶段城市地铁工程主要采用的是要采用的是B级或级或C级网，对于长大隧道根据需要可能会建立更高级级网，对于长大隧道根据需要可能会建立更高级别的别的GPS控制网。控制网。LOGOPage 8第一章第一章 地面控制测量地面控制测量GPS网的布设：网的布设：根据根据GPS点的分布情况点的分布情况及隧道的工程特点及隧道的工程特点，参照，参照首级首级网网的网形的网形并并结合检测时的环境条件，采用边连接形式构网，由多个多边形、同步结合检测时的环境条件，采用边连接形式构网，由多个多边形、同步大地四边形或单三角形组成。大地四边形或单三角形组成。并且，尽量保证在隧道洞口、竖井口设并且，尽量保证在隧道洞口、竖井口设置至少一个高精度的置至少一个高精度的GPS控制点作为下一步联系测量的近井点。控制点作为下一步联系测量的近井点。LOGOPage 9第一章第一章 地面控制测量地面控制测量GPS控制网网图-以某地铁控制网为例LOGOPage 10第一章第一章 地面控制测量地面控制测量精密导线网是对精密导线网是对GPS控制网的补充和加密，测量精度应根据隧道工程控制网的补充和加密，测量精度应根据隧道工程的贯通精度要求制定，地铁的精密导线网的精度定为四等导线，暨的贯通精度要求制定，地铁的精密导线网的精度定为四等导线，暨导导线全长相对闭合差线全长相对闭合差1/35000。精密导线的布设应能保证隧道联系测量及线路定测、洞口地形等测量精密导线的布设应能保证隧道联系测量及线路定测、洞口地形等测量的需要，并且一般按照线型网状布设。的需要，并且一般按照线型网状布设。LOGOPage 11第一章第一章 地面控制测量地面控制测量隧道的高程控制网应与当地的高精度的高程控制网进行联测，并采隧道的高程控制网应与当地的高精度的高程控制网进行联测，并采用统一的高程系统，地铁工程一般采用本城市的高程系统，而野外工用统一的高程系统，地铁工程一般采用本城市的高程系统，而野外工程一般采用的是国家高程系统。程一般采用的是国家高程系统。隧道的高程控制网也应分级布设，一般首级控制网的精度不低于二隧道的高程控制网也应分级布设，一般首级控制网的精度不低于二等水准的测量精度，在隧道进出洞口至少布设等水准的测量精度，在隧道进出洞口至少布设3个以上的高程控制点，个以上的高程控制点，并应确保相邻工程的高程控制网的衔接。并应确保相邻工程的高程控制网的衔接。LOGO两井定向两井定向Page 12第二章第二章 联系测量联系测量LOGOPage 13第二章第二章 联系测量联系测量 在隧道施工中，常常需要通过竖井等设施进行地下的开挖，在隧道施工中，常常需要通过竖井等设施进行地下的开挖，为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐标、方向及高程，经由竖井等设施传递到地下去，这种传递工作标、方向及高程，经由竖井等设施传递到地下去，这种传递工作称为联系测量。称为联系测量。LOGOPage 14第二章第二章 联系测量联系测量 联系测量内容包括：地面近井导线测量和近井水准测量；通联系测量内容包括：地面近井导线测量和近井水准测量；通过竖井、斜井、平峒、钻孔的定向测量和传递高程测量；地下近过竖井、斜井、平峒、钻孔的定向测量和传递高程测量；地下近井导线测量和近井水准测量等。井导线测量和近井水准测量等。LOGO第二章第二章 联系测量联系测量Page 15 平面联系测量的方法平面联系测量的方法1）联系三角形法；2）陀螺仪、铅垂仪（钢丝）组合法；3）两井定向（投点定向）法；4）导线直接传递法。LOGO方法一：联系三角形法Page 16第二章第二章 联系测量联系测量LOGOPage 17一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 18一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）2222cosabcbc2221111 112cosabcbcLOGOPage 19联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 20联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 21联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 22联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 23联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 24联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGOPage 25联系三角形法联系三角形法一井定向（联系三角形）一井定向（联系三角形）LOGO方法二：陀螺仪、铅垂仪（钢丝）组合法Page 26第二章第二章 联系测量联系测量LOGOPage 27 陀螺仪是什么陀螺仪定向陀螺仪定向陀螺仪：陀螺仪：陀螺仪可以看作是一个匀质的转子，它的质量大部分集中在轮缘上，它能围绕质量对称轴高速旋转。LOGOPage 28 陀螺仪特性陀螺仪定向陀螺仪定向陀螺仪的定轴性：陀螺仪的定轴性：首先，通过移动红球在杠杆上的位置使得杠杆达到静平衡位置，然后使陀螺仪转子高速旋转，此时陀螺仪转子轴的方向会保持不变。产生这种现象的原因，是由于杠杆的重心与支点重合，重力对支点没有形成力矩，可认为无外力矩作用在陀螺仪上。由此可见，没有外力矩作用时，陀螺仪转子轴的方向保持不变，这种现象称为定轴性。LOGOPage 29 陀螺仪特性陀螺仪定向陀螺仪定向陀螺仪的进动性：陀螺仪的进动性：如果将小红球向右移动一小段距离，在转子不旋转时，则重力对于支点形成力矩，称外力矩，它将使杠杆左端上升右端下降；但是，当转子旋转时，杠杆就不作上下倾斜运动了，而是保持水平，且在水平面内缓慢转动，转动方向向外力矩方向靠拢，亦即杠杆在水平面内作逆时针方向转动，这种现象称为陀螺仪的进动。外力矩矢量动量矩矢量进动角速度矢量LOGOPage 30 陀螺仪特性陀螺仪定向陀螺仪定向地球自转对陀螺仪的作用：地球自转对陀螺仪的作用：众所周知，地球绕地轴一昼夜自转一周，从地轴北端看是以逆时针方向旋转，地球自转的角速度矢量的水平分量会沿着南北轴线指向北方。由于陀螺仪的进动性，当陀螺转子高速旋转时，在重力矩作用下，陀螺转子轴向重力矩矢量方向进动，即陀螺转子向子午面方向进动。因此，陀螺仪就具有了指北的性能。LOGOPage 31 陀螺仪特性陀螺仪定向陀螺仪定向磁北、真北、坐标北的区别：磁北、真北、坐标北的区别：真子午线北方向真子午线北方向：是沿地面某点真子午线的切线方向，也就是陀螺仪指定的方向；坐标纵线北方向坐标纵线北方向：是高斯投影时投影带的中央子午线的方向，也是高斯平面直角坐标系的坐标纵轴线方向；磁子午线北方向：磁子午线北方向：是磁针在地面某点自由静止后磁针所指的方向。LOGOPage 32 陀螺全站仪陀螺仪定向陀螺仪定向LOGOPage 33 陀螺仪基本结构示意图陀螺仪定向陀螺仪定向陀螺房被一根金属吊线悬挂起来，陀螺轴保持在水平面内，陀螺仪的重心在悬挂轴上且位于转子轴下面。陀螺仪在地球自转的影响下，陀螺房产生的重力矩将陀螺转子轴相对于子午线作对称摆动。与陀螺仪支架顾连在一起的指针经反射镜再通过物镜成像在目镜刻度线上。光标像在目镜视场内的摆动反映了陀螺灵敏部的摆动。摆动的中间平衡位置即为北方向。LOGOPage 34陀螺仪定向测量示意图陀螺仪定向测量示意图陀螺仪定向陀螺仪定向LOGOPage 35平面联系测量示意图陀螺仪定向陀螺仪定向首先选取地面附近的一条起算边进行陀螺定向，从而计算出该位置的真北与坐标北的差值（包括子午线收敛角和仪器常数）。注：仪器常数：当测线的陀螺方位角与地理方位角不一致时所产生的差值。各地区的仪器常数也不相同。LOGOPage 36平面联系测量示意图陀螺仪定向陀螺仪定向在隧道内选取两个导线控制点作为地下陀螺定向边，测定这条边的陀螺方位角，再将计算出的差值（包括子午线收敛角和仪器常数）相加/减，就可得出未知边的坐标方位角。LOGOPage 37平面联系测量示意图陀螺仪定向陀螺仪定向下一步，通过悬吊钢丝或投点仪的方法将坐标从竖井口传递到井下，再采用导线测量的方法将地面与地下的控制网（含陀螺定向边）联成一个完整的导线网。LOGO方法三：两井定向（投点定向）法Page 38第二章第二章 联系测量联系测量LOGOPage 39两井定向两井定向两井定向是在两个竖井、钻孔或在一个地下车站等井口较大的基坑两端分别悬挂一根吊锤线，再利用地面布设的控制网点采用导线测量或其它方法测定两吊锤线的平面坐标值，然后在隧道中，将已布设的地下导线与竖井中的吊锤线联测，即可将地面坐标系中的坐标和方位角传递到地下去，经计算得到地下导线点的坐标和方位角。LOGOPage 40两井定向两井定向地面上采用导线测量测定两吊锤线的坐标，在地下使得地下导线与两吊锤线联测，这样就组成一个闭合图形。但两吊锤线处缺少两个连接角，这样的地下导线是无起始方位角的，称为无定向导线。LOGOPage 41两井定向两井定向内业计算方法：内业计算方法：第一步：第一步：可以采用地面导线测量的方法直接得出A、B两锤线在地面坐标系中的平面坐标；LOGOPage 42两井定向两井定向内业计算方法：内业计算方法：第二步：第二步：设吊锤线A为原点，A1边为X轴方向，方位角=0，在假定坐标系中计算出各个地下导线点的坐标，其中也包括B点的假定坐标。LOGOPage 43两井定向两井定向内业计算方法：内业计算方法：第三步：第三步：计算地下导线点在地面坐标系中的坐标式中 为地下导线边在地面坐标系中的方位角，而 iaABABaaa LOGO方法四：导线直接传递法Page 44第二章第二章 联系测量联系测量LOGO第二章第二章 联系测量联系测量n 导线直接传递：就是采用导线测量的方法进行定向。其对垂直角有不大于30的要求。对使用的全站仪、对点设备等均有较高的要求，比较适用于深度较浅、现场条件较好的地下明挖车站。Page 45 导线直接传递导线直接传递LOGOPage 46第二章第二章 联系测量联系测量联系测量方法联系测