大學工程測量橋隧測量課件

1、第第15 章章 隧道與橋梁測量隧道與橋梁測量 n15.1 隧道測量概述隧道測量概述n隧道施工中，為加快工程進度，n一般由隧道兩端洞口進行相向開挖。n長大隧道施工時，還要在兩洞口間增加平峒、斜井或豎井，以增加掘進工作面，加快工程進度。n貫通隧道自兩端洞口相向開挖，在洞內(nèi)預定位置挖通，隧道測量也稱貫通測量。n隧道測量任務準確測設出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道開挖時，測設隧道中線的方向和高程，指示掘進方向，保證隧道按要求的精度正確貫通；放樣洞室各細部的平面位置與高程，放樣襯砌的位置等。 隧道測量示意圖n隧道施工的掘進方向在貫通之前無法通視，n只能完全依據(jù)沿隧道中線布設的支導線來指導施工。n

2、因支導線無外部檢核條件，n隧道內(nèi)光線暗淡，工作環(huán)境較差，n測量時極易產(chǎn)生疏忽或錯誤，n造成相向開挖隧道的方向偏離設計方向，n使隧道不能正確貫通，n后果是必須部分拆除已經(jīng)做好的襯砌，n削幫后重新襯砌，或采取其它補救措施，n從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失，并延誤工期。n隧道測量時，應十分認真細致，n除按規(guī)范的要求嚴格檢驗與校正儀器外，n還應注意采取多種有效措施削弱誤差，避免發(fā)生錯誤。 n在洞內(nèi)支導線測量中，因測量誤差的積累，n使兩個相向開挖的隧道中線不能準確銜接，n錯位距離貫通誤差，n分解為縱向貫通誤差t；n橫向貫通誤差u ；n高程貫通誤差h 。nt只影響隧道的長度，與工程質(zhì)量的關系不大，n不考慮t時，n

3、隧道貫通相遇于一垂直于中線的平面貫通面，n規(guī)范只規(guī)定了貫通面上u 與h的限差。 n鐵路測量技術規(guī)則規(guī)定n長度小于4km的鐵路隧道，u 100mm，t 50mmn公路隧道勘測規(guī)程規(guī)定n長度小于3km的公路隧道，u 150mm，h70mmn3km6km的公路隧道，u200mm，u70mm。n隧道測量工作內(nèi)容n洞外控制測量、洞內(nèi)控制測量、n洞內(nèi)中線測設和洞內(nèi)構筑物放樣等。 n15.2 洞外控制測量洞外控制測量 n控制測量中誤差n指由測量誤差引起在貫通面上產(chǎn)生的貫通誤差，n取上述容許誤差的一半，n如3km公路隧道的橫向中誤差為75mm，n高程中誤差為35mm。n貫通誤差來源于洞外和洞內(nèi)控制測量兩個方面

4、，n進行洞外控制測量精度設計時，n應將貫通誤差按誤差傳播定律n分解為洞外和洞內(nèi)的橫向誤差和高程誤差，n此過程稱為貫通誤差影響值的分配。n公路隧道勘測規(guī)程規(guī)定的貫通誤差分配方案見表。 n(1) 洞外平面控制測量洞外平面控制測量n任務測定各洞口控制點的相對位置，n做為引測進洞和測設洞內(nèi)中線的依據(jù)。n要求洞外平面控制網(wǎng)應包括洞口控制點。n建立洞外平面控制的方法有：n敷設中線法、精密導線法、n三角鎖法和GPS法等。n下面介紹精密導線法與GPS法。 n 精密導線法精密導線法n在洞外沿隧道線形布設精密光電測距導線n來測定各洞口控制點的平面坐標。n導線采用正、副導線組成的若干個導線環(huán)構成控制網(wǎng)，n主導線沿兩

5、洞口聯(lián)線方向敷設，須同時觀測水平角邊長n副導線只測水平角，水平角觀測宜用不低于DJ6級經(jīng)緯儀，n GPS法法n用GPS測定各洞口控制點的平面坐標，n控制點間可以互不通視，沒有測量誤差積累，n適合于特長隧道及通視條件較差的山嶺隧道。n(2) 洞外高程控制測量洞外高程控制測量n按測量設計中規(guī)定的精度要求，n施測隧道洞口附近水準點的高程。n包括隧道進出口、豎井口、斜井口和坑道口n作為高程引測進洞的依據(jù)。n一般采用三、四等水準測量，n當兩洞口之間的距離大于1km時，n應在中間增設臨時水準點。n隧道不長，高程控制測量等級在四等以下時，n也可采用光電測距三角高程測量的方法進行觀測。n三角高程測量中，光電測

6、距的最大邊長不應超過600m，n每條邊均應進行對向觀測。n高差計算時，應加入地球曲率改正。 n15.3 隧道施工測量隧道施工測量n內(nèi)容隧道正式開挖之前測設掘進方向；n開挖過程中，測設隧道中線和腰線，指示掘進方向；n隧道開挖到一定的距離后，進行洞內(nèi)控制測量；n如要在隧道中間開挖豎井，還需進行豎井聯(lián)系測量。 n(1) 隧道掘進方向的測設與標定隧道掘進方向的測設與標定n根據(jù)洞外控制點的坐標和路線交點JD的設計坐標，n算出進洞點處的隧道掘進夾角A，n按A定出AJD方向；n計算出進洞點B處的隧道掘進夾角B ，n按B定出BJD方向。 隧道掘進方向的測設與標定n將定出的掘進方向標定在地面上的方法n在掘進方向

7、上埋設并標定出A1，A2 ，A3 ，A4樁，n在垂直于掘進方向埋設并標定出A5，A6 ，A7 ，A8樁，n樁位埋設混凝土樁或石樁，n點位的選取應注意在施工過程中不被破壞和擾動，n測量進洞點A至A2，A3，A6，A7點的距離，n以便在施工過程中隨時檢查和恢復洞口點的位置。 n(2) 開挖施工測量開挖施工測量n1) 隧道中線和腰線測設隧道中線和腰線測設n逐步往洞內(nèi)引測隧道中線和腰線。n中線控制掘進方向，n腰線控制掘進高程和坡度。n 中線測設n隧道每掘進20m左右測設一個中線樁，將中線向前延伸。n中線樁可同時埋設在頂部和底部，n測設隧道曲線段中線樁時，因為洞內(nèi)工作面狹小，n不可能使用切線支距法或偏角

8、法測設中線樁，n一般使用逐點搬移測站的偏角法進行測設。n也可計算加樁點的坐標，用全站儀坐標放樣。 逐點搬移測站的偏角法測設隧道曲線n 腰線測設n高程由洞口水準點引入，n隨著隧道掘進的延伸，n每隔10m應在巖壁上設置一個臨時水準點，n每隔50m設置一個固定水準點，n保證隧道頂部和底部按設計縱坡開挖和襯砌正確放樣。n水準測量均應往返觀測。n根據(jù)洞內(nèi)水準點的高程，沿中線方向每隔5m10m，n在洞壁上高出隧道底設計地坪高1m的高度標定抄平線，n稱為腰線。 n2) 掘進方向指示掘進方向指示n使用帶激光指向功能全站儀拓普康GPT-3000LNn激光經(jīng)緯儀ET-02激光電子經(jīng)緯儀n防爆型激光指向儀JZY-3

9、來指示掘進方向。n光電跟蹤靶安裝在掘進機器上，n激光指向儀安置于工作點并調(diào)整好視準軸方向和坡度，n發(fā)射的激光束照射在光電跟蹤靶上，n當掘進方向發(fā)生偏差，n安裝在掘進機上的光電跟蹤靶輸出偏差信號給掘進機，n掘進機通過液壓控制系統(tǒng)自動糾偏，n使掘進機沿著激光束指引的方向和坡度正確掘進。 n3) 開挖斷面放樣n用盾構機掘進，n盾構機的鉆頭架是根據(jù)隧道斷面專門設計的，n可以保證隧道斷面在掘進時一次成形，n混凝土預制襯砌塊的組裝一般與掘進同步或交替進行，n所以，不需要測量人員放樣斷面。n用鑿巖爆破法施工，n每爆破一次后，應將設計隧道斷面放樣到開挖面上，n以供施工人員安排炮眼，準備下一次爆破。n開挖斷面的

10、放樣在中垂線和腰線的基礎上進行，n包括兩邊倒墻和拱頂兩部分的放樣工作。n在設計圖紙上一般都給出斷面的寬度、拱腳n和拱頂?shù)臉烁摺⒐扒€半徑等數(shù)據(jù)。n側墻的放樣是以中垂線為準，n向兩邊量取開挖寬度的一半，用紅漆或白灰標出，n即是側墻線。n拱形部分可根據(jù)計算或在AutoCAD上標注的尺寸n放出圓周上的1，2，3等點，然后連成圓弧。拱頂放樣盾構機掘進n15.4 洞內(nèi)控制測量洞內(nèi)控制測量n平面控制導線，高程控制水準。n目的是為隧道施工測量提供依據(jù)。n(1) 洞內(nèi)導線測量洞內(nèi)導線測量n洞內(nèi)導線是支導線，不可能一次測完，n每掘進一段距離后才可以增設一個新點。n布設一個新點就需要進行測量，n每掘進20m50m

11、就應增設一個新點。n為防止錯誤和提高支導線的精度，n每埋設一個新點，n應從支導線的起點開始全面重復測量。n復測還可發(fā)現(xiàn)已建成的隧道是否存在變形，n點位是否被碰動過。n對于直線隧道，一般只復測水平角。n長大隧道，還需要加測陀螺導線邊，以控制方向誤差。n(2) 洞內(nèi)水準測量洞內(nèi)水準測量n每掘進20m50m就應增設一個新水準點。n洞內(nèi)水準點可以埋設在洞頂、洞底或洞壁上，n但必須穩(wěn)固和便于觀測。n可用洞內(nèi)導線點標志作為洞內(nèi)水準點標志，n也可每隔200m500m設置一個較好的專用水準點。n每新埋設一個水準點后，n都應從洞外水準點開始至新點重復往返觀測。n重復水準測量還可以監(jiān)測已建成隧道的沉降情況，n這對

12、在軟土中修建的隧道特別重要。 n15.5 豎井聯(lián)系測量豎井聯(lián)系測量n長大隧道施工中，為增加隧道掘進的工作面，n加快工程進度，通常在其中部開挖豎井。n豎井聯(lián)系測量將地面控制點坐標、方位角、高程，n通過豎井傳遞到地下，n以保證新增工作面隧道開挖的正確貫通。n根據(jù)地面已有控制點測設豎井的開挖位置，n豎井開挖過程中，其垂直度靠懸掛重錘的鉛垂線來控制，n開挖深度可用長鋼尺丈量。n豎井開挖到設計深度，n并根據(jù)概略掘進的中線方向向左右兩翼掘進約10m后，n就應通過豎井聯(lián)系測量n將地面控制點的坐標、方位角、高程n精確地傳遞到井下，為隧道施工測量提供依據(jù)。 方向法一井定向用陀螺經(jīng)緯儀傳遞方位角高程傳遞n15.6

13、 橋位控制測量n橋梁按其軸線長度分為四類n特大(500m)，大(100m500m)，n中(30m100m)，小(30m)，n平面形狀可分為直線橋和曲線橋兩種，n按結構形式簡支梁橋、連續(xù)梁橋、n拱橋、斜拉橋、懸索橋等。n橋梁施工測量的方法及精度要求隨橋梁軸線長度而定，n內(nèi)容有平面控制測量、高程控制測量、n墩臺定位和墩臺基礎及其頂部放樣等。n(1) 橋位平面控制測量橋位平面控制測量n在橋址兩岸的路線中線上埋設控制樁。n兩岸控制樁的連線稱為橋軸線，n兩控制樁之間的水平距離，稱為橋軸線長度。n橋位平面控制可以采用三角測量、邊角測量n或GPS測量的方法建立，n常用橋位控制網(wǎng)的圖形為雙三角形n大地四邊形和

14、雙大地四邊形。網(wǎng)形要求如下： n 橋軸線與基線一端連接，成為三角網(wǎng)的一條邊，n橋軸線與基線交角盡量近于垂直，n基線長度一般不小于橋軸線長度的0.7倍；n 三角網(wǎng)的傳距角應盡量接近60，n一般不宜小于30，困難情況下應不小于25；n 三角點應選在不被水掩、不受施工干擾的地方。 橋位控制網(wǎng)圖形雙三角形 與大地四邊形橋位控制網(wǎng)圖形雙大地四邊形 n(2) 高程控制測量高程控制測量n采用水準測量的方法建立。n水準點應埋設在橋址附近安全穩(wěn)固、便于觀測的位置，n橋址兩岸至少應各設一個水準點；n引橋較長時，應適當增設。n對于地質(zhì)條件較差或易受破壞的地段，n應加設輔助水準點或明、暗標志。n橋位水準點應與路線水準

15、點聯(lián)測，n必要時應與橋位附近其它單位的水準點或工程設施聯(lián)測。n水準點的高程一般采用國家水準點高程，n如相距太遠，聯(lián)測有困難時，n可引用橋位附近其它單位的水準點，亦可使用假定高程 n橋梁施工要求在河流兩岸建立統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，n需要進行跨河水準測量。n如在橋位上、下游不遠處，n國家測繪部門或其它單位進行過跨河水準測量n觀測方法和成果精度符合要求的則可利用，n否則需要自行測量。 n跨河水準測量的地點n應盡量選擇在橋渡附近河寬最窄處，n兩岸測站點和立尺點可布成對稱圖形。n圖中1，2為測站點，A，B為立尺點，n要求1與2，1與2距離盡量相等，并使1，2大于10m，n觀測時，視線距水面的高度宜大于3m。n

16、跨河水準測量視線較長，n讀數(shù)困難，在水準尺上n安裝一塊可以沿尺上下移動的覘板n覘板用鋁或金屬或有機玻璃制造，n背面設有夾具，n可沿水準標尺面滑動，n并能用固定螺絲控制，n將覘板固定于標尺任一位置；n覘板中央開一小窗，n小窗中央安一水平指標線。n由觀測者指揮立尺員n上下移動覘板，n使覘板上的水平指標線落n在水準儀十字絲橫絲上，n立尺員在水準尺上讀取標尺讀數(shù)。 n15.7 橋墩的測設橋墩的測設n橋墩測設應進行兩次。n水中橋墩基礎(墩底)采用浮運法施工時，n目標處于浮動中的不穩(wěn)定狀態(tài)，n其上無法安置測量儀器，n因此墩底測設一般采用方向交會法；n在已經(jīng)穩(wěn)固的墩臺基礎上定位時，n可以采用直接法、方向交會法或極坐標法。 n(1) 直接法直接法n適用于直線橋梁的墩臺測設。n將全站儀或測距儀安置在橋軸線控制點A上，n在AB連線上分別用正倒鏡分中法測設出nA點距墩臺中心P1，P2，P3的水平距離；n全站儀搬至對岸的B點，n在連線上分別采用正倒鏡分中法n測設出B點距墩臺中心P1，P2，P3的水平距離；n兩次測設的墩臺中心位置誤差應小于2cm。n(2