隧道測量

隧道洞外控制測量

隧道洞外控制測量2010-04-1113：10隧道的設(shè)計(jì)位置，一般在定測時(shí)已

初步標(biāo)定在地表面上。在施工之前先進(jìn)行復(fù)測，檢查并確認(rèn)各洞口的中線控制

樁，當(dāng)隧道位于直線上時(shí)，兩端洞口應(yīng)各確定一個(gè)中線控制樁，以兩樁連線作

為隧道洞內(nèi)的中線；當(dāng)隧道位于曲線上時(shí)，應(yīng)在兩端洞口的切線上各確認(rèn)兩個(gè)

控制樁，兩樁間距應(yīng)大于200m。以控制樁所形成的兩條切線的交角和曲線要素

為準(zhǔn)，來測定洞內(nèi)中線的位置。由于定測時(shí)測定的轉(zhuǎn)向角、曲線要素的精度及

直線控制樁方向的精度較低，滿足不了隧道貫通精度的要求，所以施工之前要

進(jìn)行洞外控制測量。洞外控制測量的作用，是在隧道各開挖口之間建立一精密

的控制網(wǎng)，以便根據(jù)它進(jìn)行隧道的洞內(nèi)控制測量或中線測量，保證隧道的準(zhǔn)確

貫通。

洞外控制測量包括平面控制測量和高程控制測量。

洞外平面控制測量常用的方法有：中線法、精密導(dǎo)線法、三角測量、三邊

測量、邊角測量或綜合使用，此外還可以采用GPS測量。

一、中線法所謂中線法，就是將隧道線路中線的平面位置，按定測的方法

先測設(shè)在地表

上，經(jīng)反復(fù)核對(duì)無誤后，才能把地表控制點(diǎn)確定下來，施工時(shí)就以這些控

制點(diǎn)為準(zhǔn)，將中線引入洞內(nèi)。

一般在直線隧道短于1000m，曲線隧道短于500m時(shí)，可以采用中線作為控

制。

如圖14全國旅游景點(diǎn)排名100 -1所示，A、C、D、B作為在A、B之間修建隧道定測時(shí)所定中線上

的直線轉(zhuǎn)點(diǎn)。由于定測精度較低，在施工之前要進(jìn)行復(fù)測，其方法為：以A、B

作為隧道方向控制點(diǎn)，將經(jīng)緯儀安置在C點(diǎn)上，后視A點(diǎn)，正倒鏡分中定出D

點(diǎn)；在置鏡D點(diǎn)，正倒鏡分中定出B點(diǎn)。若B與B不重合，可量出BB的距離，

則

自D點(diǎn)沿垂直于線2分鐘演講稿 路中線方向量出DD定出D點(diǎn)，同法也可定出C點(diǎn)。然后

再將經(jīng)緯儀分別安在C、D點(diǎn)上復(fù)核，證明該兩點(diǎn)位于直線AB的連線上時(shí)，即

可將它們固定下來，作為中線進(jìn)洞的方向。

若用于曲線隧道，則應(yīng)首先精確標(biāo)出兩切線方向，然后精確測出轉(zhuǎn)向角，

將切線長度正確地標(biāo)定在地表上，以切線上的控制點(diǎn)為準(zhǔn)，將中線引入洞內(nèi)。

中線法簡單、直觀，但其精度不太高。

二、精密導(dǎo)線法導(dǎo)線法比較靈活、方便，對(duì)地形的適應(yīng)性比較大。目前在

光電測距儀已經(jīng)普

及和其精度不斷提高的情況下，有條件的單位，導(dǎo)線法應(yīng)當(dāng)是隧道洞外控

制形式的首選方案。

精密導(dǎo)線應(yīng)組成多邊形閉合環(huán)。它可以是獨(dú)立閉合導(dǎo)線，也可以與國家三

角點(diǎn)相連。人生總結(jié) 導(dǎo)線水平角的觀測，應(yīng)以總測回?cái)?shù)的奇數(shù)測回和偶數(shù)測回，分別觀

測導(dǎo)線前進(jìn)方向的左角和右角，以檢查測角錯(cuò)誤；將它們換算為左角或右角后

再取平均值，可以提高測角精度。為了增加檢核條件和提高測角精度評(píng)定的可

行性，導(dǎo)線環(huán)的個(gè)數(shù)不宜太少，最少不應(yīng)少于4個(gè)；每個(gè)環(huán)的邊數(shù)不宜太多，

一般以4~6條邊為宜。

在進(jìn)行導(dǎo)線邊長丈量時(shí)，應(yīng)人教版一年級(jí)語文上冊(cè) 盡量接近于測距儀弧圈球 的最佳測程，且邊長不應(yīng)短

于300m；導(dǎo)線盡量以直伸形式布設(shè)，減少轉(zhuǎn)折角的個(gè)數(shù)，以減弱邊長誤差和測

角誤差對(duì)隧道橫向貫通誤差的影響。我國大瑤山隧道長14.3km，洞外控制采用

導(dǎo)線網(wǎng)，取得了很好的效果。

導(dǎo)線的測角中誤差按下式計(jì)算，并應(yīng)滿足測量設(shè)計(jì)的精度要求。

(14-1)

式中--導(dǎo)線環(huán)的角度閉合差(″)；

--一個(gè)導(dǎo)線環(huán)內(nèi)角的個(gè)數(shù)；

N--導(dǎo)線環(huán)的個(gè)數(shù)。

導(dǎo)線環(huán)(網(wǎng))的平差計(jì)算，一般采用條件平差或間接平差。邊與角按下式定

權(quán)

(14-2)

式中--導(dǎo)線測角中誤差，按式(14-1)計(jì)算，并宜用統(tǒng)計(jì)值；

--導(dǎo)線邊長中誤差，宜用統(tǒng)計(jì)值。

當(dāng)導(dǎo)線精度要求不高時(shí)，亦可采用近似平差。

三、三角測量三角測量的方向控制較中線法、導(dǎo)線法都高，如果僅從橫向

貫通精度的觀點(diǎn)

考慮，則它是最理想的隧道平面控制方法。

三角測量除肉松蛋糕 采用測角三角鎖外，還可采用變角網(wǎng)和三邊網(wǎng)。但從精度、工

作量、經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮，以測角三角鎖為好。

三角鎖一般布置一條高精度的基線作為起始邊，并在三角鎖另一端增設(shè)一

條基線，以資檢核；其余僅只有測角工作，按正弦定理推算邊長，經(jīng)過平差計(jì)

算可求得三角點(diǎn)和隧道軸線上控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后以控制點(diǎn)為依據(jù)，確定進(jìn)洞

方向。

四、三角鎖和導(dǎo)線聯(lián)合控制這種方法只有在受到特殊地形條件限制時(shí)才考

慮，一般不宜采用。如隧道在

城市附近，三角鎖的中部遇到較密集的建筑群，這時(shí)使用導(dǎo)線穿過建筑群

與兩端的三角鎖相連結(jié)。

用于隧道施工控制測量的三角鎖或?qū)Ь€環(huán)，在布設(shè)中除了前面所述要求之

外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.使三角鎖或?qū)Ь€環(huán)的方向，盡量垂直于貫通面，以減弱邊長誤差對(duì)橫向

貫通精度的影響。

2.盡量選擇長邊，減少三角形個(gè)數(shù)或?qū)Ь€邊個(gè)數(shù)，以減弱測角誤差對(duì)橫向

貫通精度的影響。

3.每一洞口附近測設(shè)不少于三個(gè)平面控制點(diǎn)(包括洞口投點(diǎn)及其相聯(lián)系的三

角點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn))，作為引線入洞的依據(jù)，并盡量將其納入主網(wǎng)中，以加強(qiáng)點(diǎn)位穩(wěn)

定性和入洞方向的校核。

4.三角鎖的起始邊如果只有一條，則應(yīng)盡量布設(shè)于三角鎖中部；如果有兩

條，則應(yīng)使其位于三角鎖兩端，這樣不僅利于洞口插網(wǎng)，而且可以減弱三角網(wǎng)

測量誤差對(duì)橫向貫通精度的影響。

5.三角鎖中若要增列基線條件時(shí)，應(yīng)將基線設(shè)于鎖段兩端，但此時(shí)起始邊

的測量精度應(yīng)滿足下列要求：

(14-3)

否則，不應(yīng)加入基線條件。

五、GPS測量GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，它的原理和使用，可參看第十

六章GPS測量。

隧道施工控制網(wǎng)可利用GPS相對(duì)定位技術(shù)，采用靜態(tài)或快速靜態(tài)測量方式

進(jìn)行測量。由于定位時(shí)僅需要在開挖洞口附近測定幾個(gè)控制點(diǎn)，工作量少，

而且可以全天候觀測，目前已得到應(yīng)用。

隧道GPS定位網(wǎng)的布網(wǎng)設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足下列要求：

1.定位網(wǎng)由隧道各開挖口的控制點(diǎn)點(diǎn)群組成，每個(gè)開挖口至少應(yīng)布測4個(gè)

控制點(diǎn)。整個(gè)控制網(wǎng)應(yīng)由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測環(huán)組成，每個(gè)獨(dú)立觀測環(huán)的邊

數(shù)最多不超過12個(gè)，應(yīng)盡可能減少。

2.網(wǎng)的邊長最長不宜超過30km，最短不宜短于300m。

3.每個(gè)控制點(diǎn)應(yīng)有三個(gè)或三個(gè)以上的邊與其連接，極個(gè)別的點(diǎn)才允許由兩

個(gè)邊連接。

定位點(diǎn)之間一般不要求同視，但布設(shè)洞口控制點(diǎn)時(shí)，考慮到用常規(guī)

測量方法檢測、加密或恢復(fù)的需要，應(yīng)當(dāng)同視。

5.點(diǎn)位空中視野開闊，保證至少能接收到4顆衛(wèi)星信號(hào)。

6.測站附近不應(yīng)有對(duì)電磁波有強(qiáng)烈吸收和反射影響的金屬和其它物體。

六、高程控制測量洞外高程控制測量的任務(wù)，是按照設(shè)計(jì)精度施測兩相向

開挖洞口附近水準(zhǔn)點(diǎn)

之間的高差，以便將整個(gè)隧道的統(tǒng)一高程系統(tǒng)引入洞內(nèi)，保證按規(guī)定精度

在高程方面正確貫通，并使隧道工程在高程方面按要求的精度正確修建。

高程控制的二、三等采用水準(zhǔn)測量。四、五等可采用水準(zhǔn)測量，當(dāng)山勢(shì)陡

峻采用水準(zhǔn)測量困難時(shí)，亦可采用光電測距儀三角高程的方法測定各洞口高程。

每一個(gè)洞口應(yīng)埋設(shè)不少于2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，以安置一次水準(zhǔn)

儀即可測出為宜。

水準(zhǔn)測量的精度，一般參照表14-1即可。

表14-1等級(jí)水準(zhǔn)測量的路線長度和儀器精度

測量部位測量等級(jí)每公里高差中數(shù)的偶然中誤差(mm)兩開挖洞口間的水準(zhǔn)

路線長度(km)水準(zhǔn)儀等級(jí)水準(zhǔn)尺類型洞外二≤1.0>36S0.5、S1線條式因瓦水

準(zhǔn)尺三≤3.013~36S1線條式因瓦水準(zhǔn)尺S3區(qū)格式水準(zhǔn)尺四≤5.05~13S3區(qū)

格式水準(zhǔn)尺洞內(nèi)二≤1.0>32S1線條式因瓦水準(zhǔn)尺三≤3.011~32S3區(qū)格式水

準(zhǔn)尺四≤5.05~11S3區(qū)格式水準(zhǔn)尺

由上述各種方法比較看出，中線法控制形式最簡單，但由于方向控制較差，

故只能用于較短的隧道；三角測量方法其方向控制精度最高，故在光電測距儀

未廣泛使用之前，是隧道控制最主要的形式，但其三角點(diǎn)的布設(shè)要受到地形、

地物條件的限制，而且基線邊要求精度高，使丈量工作復(fù)雜，平差計(jì)算工作量

大；精密導(dǎo)線法，在光電測距儀的測程生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者 和精度不斷提高的今天，由于布設(shè)簡單、

靈活、地形適應(yīng)性強(qiáng)、外業(yè)工作量少，因而逐漸成為隧道控制的主要形式，只

要在水平角測量時(shí)適當(dāng)增加測回?cái)?shù)，就可彌補(bǔ)其方向控制不如三角測量之不足。

而且光電測距導(dǎo)線和光電測距三角高程可以同時(shí)進(jìn)行，大大減少了野外工作量，

是今后隧道控制中應(yīng)首選的方案；GPS測量是目前正處于試驗(yàn)階段的一種全新

控制形式，隨著其價(jià)格的降低、精度的提高、理論的完善，勢(shì)必成為將來最有

前途的控制形式。