第七章-隧道工程施工放樣資料

1、P7 隧道工程施工放樣P7.1 隧道工程測量內(nèi)容1隧道施工測量的特點(1) 洞外總體控制作為指導隧道施工的測量工作， 在隧道開挖前一般要建立具有必要精度的、 獨立的隧道 洞外施工控制網(wǎng)， 作為引測進洞的依據(jù)； 對于較短的隧道， 可不必單獨建立洞外施工控制網(wǎng)， 而以經(jīng)隧道施工復(fù)測、調(diào)整后并確認的洞外線路中線控制樁為引測進洞的依據(jù)。(2) 洞內(nèi)分級控制洞內(nèi)控制點控制正式中線點， 正式中線點是洞內(nèi)襯砌和洞內(nèi)建筑物施工放樣的依據(jù)， 正 式中線點控制臨時中線點；臨時中線點控制掘進方向。洞內(nèi)高程控制與平面相仿， 臨時水準點控制開挖面的高低， 正式水準點控制洞內(nèi)襯砌和 洞內(nèi)建筑物的高程位置。(3) 開挖方法

2、影響測量方式先導坑后擴大成型法對隧道的位置還有一定的糾正余地， 隧道施工測量可先粗后精； 全 斷面開挖法一次成型，隧道施工測量必須一次到位。對于采用全斷面開挖法開挖的隧道， 其測量過程與先挖導坑后擴大成型開挖的隧道基本 一樣， 不同的是對臨時中線點、 臨時水準點的測設(shè)精度要求較高， 或者是直接測設(shè)正式中線 點、正式水準點。(4) 隧道施工的特殊環(huán)境對控制點布設(shè)提出特殊要求隧道貫通前， 洞內(nèi)平面控制測量只能采用支導線的形式， 測量誤差隨著開挖的延伸而積 累。洞外控制網(wǎng)和洞內(nèi)施工控制測量應(yīng)保證必要的精度。 控制點應(yīng)設(shè)在不易被破壞的位置處。2. 隧道施工測量的主要內(nèi)容(1) 洞外平面控制測量；對于直

3、線隧道， 洞外平面控制測量的目的主要是獲取兩端洞口較為精確點的平面位置和 引測進洞的方向。對于曲線隧道， 洞外平面控制測量除具有與直線隧道相同的目的外， 還在于間接求算隧 道所在曲線的轉(zhuǎn)向角及兩端洞口控制樁與交點的相對位置， 進而按設(shè)計選配的圓曲線半徑和 緩和曲線長重新確定隧道中線的位置。建立洞外平面控制常用的方法有：中線法、精密導線法、三角網(wǎng)和GPS網(wǎng)等。 中線法先將洞內(nèi)線路中線點的平面位置測設(shè)于地面，經(jīng)檢核確認該段中線與兩端相鄰線路中線能夠正確銜接后，方可以此作為依據(jù)，進行引測進洞和洞內(nèi)中線測設(shè)。中線法一般只能用于短于 1000 m的直線隧道和短于 500 m的曲線隧道的洞外平面控制。 精

4、密導線法用導線方式建立隧道洞外平面控制時，導線點應(yīng)沿兩端洞口的連線布設(shè)。導線點的位置應(yīng)根據(jù)隧道的長度和輔助坑道的數(shù)量及分布情況，并結(jié)合地形條件和儀器測程選擇。見圖7-1所示。導線最短邊長不應(yīng)小于 300m,相鄰邊長的比不應(yīng)小于 1： 3，并盡量采用長邊，以減小 測角誤差對導線橫向誤差的影響。導線的水平角一般采用方向觀測法。 當水平角只有兩個方向時， 可按奇數(shù)和偶數(shù)測回分 別觀測導線的左角和右角，這樣可以檢查出測角儀器的帶動誤差， 數(shù)據(jù)處理時可以較大程度 地消除此項誤差的影響。導線的內(nèi)業(yè)計算一般采用嚴密平差法，對于四、五等導線也可采用近似平差計算。隧道洞外導線應(yīng)組成閉合環(huán)，一個控制網(wǎng)中導線環(huán)的個

5、數(shù)應(yīng)不少于4個；每個環(huán)的邊數(shù)約為4-6條，應(yīng)盡可能將兩端洞口控制點納入到導線網(wǎng)中。圖7-1精密導線法 三角網(wǎng)法三角測量建立隧道洞外平面控制時，一般是布設(shè)成單三角鎖的形式，見圖7-2所示。精密導線法對于直線隧道，一排三角點應(yīng)盡量沿線路中線布設(shè)。條件許可時，可將線路中線做為三角鎖的一條基本邊，布設(shè)為直伸三角鎖。以減小邊長誤差對橫向貫通的影響。對于曲線隧道，應(yīng)盡量沿著兩洞口的連線方向布設(shè)，以減弱邊長誤差對橫向貫通的影響。圖7-2三角網(wǎng)法(2) 洞外高程控制測量;洞外高程控制測量的任務(wù)，是按照測量設(shè)計中規(guī)定的精度要求，以洞口附近一個線路定測點的高程為起算高程，測量并傳算到隧道另一端洞口與另一個定測高程

6、點閉合。閉合的高程差應(yīng)設(shè)斷高，或推算到路基段調(diào)整。這樣，既使整座隧道具有統(tǒng)一的高程系 統(tǒng)，又使之與相鄰線路正確銜接，從而保證隧道按規(guī)定精度在高程方面正確貫通，保證各項建筑物在高程方面按規(guī)定限界修建。（3）洞內(nèi)平面控制測量；洞內(nèi)平面控制通常有兩種形式，即中線形式和導線形式。中線形式就是以定測精度或稍高于定測精度，在洞內(nèi)按中線測量的方法測設(shè)隧道中線。這種方法只適用于短隧道。1）洞內(nèi)導線主要有以下幾種形式： 單導線（見圖7-3所示）圖7-3單導線法 導線環(huán)（見圖7-4所示）圖7-4導線環(huán)法 主副導線環(huán)（見圖7-5所示）圖7-5主副導線環(huán) 交叉導線（見圖7-6所示）圖7-6交叉導線 旁點導線(見圖7-

7、7所示)圖7-7旁點導線洞內(nèi)導線布設(shè)時應(yīng)注意的問題 導線點應(yīng)盡量布設(shè)在施工干擾小、通視良好、地層穩(wěn)固的地方； 點間視線應(yīng)離開洞內(nèi)設(shè)施 0.2 m以上； 導線的邊長在直線地段不宜短于200m在曲線地段不宜短于 70 m，并盡量選擇長邊和接近等邊； 導線點應(yīng)埋于坑道底板面以下10-20cm，上面蓋鐵板以保護樁面及標志中心不受損壞，為便于尋找，應(yīng)在邊墻上用紅油漆預(yù)以標注； 采用雙照準法測角， 測回間要重新對中儀器和覘標，以減小對中誤差和對點誤差的影響； 由洞外引向洞內(nèi)的測角工作，宜在夜晚或陰天進行，以減小折光差的影響； 洞內(nèi)導線應(yīng)重復(fù)觀測，定期檢查； 設(shè)立新點前必須檢查與之相關(guān)的既有導線點，在對既有

8、導線點確認的基礎(chǔ)上測量新占八、j 應(yīng)構(gòu)成多邊形閉合導線或主副導線環(huán)； 當有平行導坑時，應(yīng)利用橫向通道，使平行導坑的單導線與正洞的導線聯(lián)測，以資檢核。(4) 洞內(nèi)高程控制測量；洞內(nèi)高程控制測量的目的，是由洞口高程控制點向洞內(nèi)傳遞高程，即測定洞內(nèi)各高程控制點的高程，做為洞內(nèi)施工高程放樣的依據(jù)。洞內(nèi)應(yīng)每隔200-500m設(shè)立一對高程控制點。高程控制點可選在導線點上，也可根據(jù)情 況埋設(shè)在隧道的頂板、底板或邊墻上。三等及以上的高程控制測量應(yīng)采用水準測量，四、五等可采用水準測量或光電測距三角高程測量；當采用水準測量時， 應(yīng)進行往返觀測；采用光電測距三角高程測量時，應(yīng)進行對向觀測；高程導線宜構(gòu)成閉合環(huán)。除采

9、用常規(guī)的方法外， 有時為避免施工干擾還采用洞內(nèi)高程控制測量采用水準測量時，倒尺法傳遞高程。應(yīng)用倒尺法傳遞高程時,規(guī)定倒尺的讀數(shù)為負值，則高差的計算與常規(guī)水準測量方法相同。圖7洞內(nèi)倒尺法內(nèi)高程高程示意圖H ab a b( 7-1)(5) 進洞關(guān)系計算和進洞測量控制測量確認了隧道兩端線路中線控制樁與洞外平面控制點的相對位置關(guān)系。根據(jù)洞外控制測量成果，計算由洞外控制點引測進洞測設(shè)數(shù)據(jù)， 據(jù)此指導隧道的進洞及洞內(nèi)開挖， 稱 為進洞關(guān)系計算 。進洞關(guān)系計算和進洞測量的主要任務(wù) 確定隧道中線與平面控制網(wǎng)之間的關(guān)系； 在洞內(nèi)控制建立之前，指導中線進洞和洞內(nèi)開挖。隧道進洞測設(shè)的主要方法一一極坐標法將隧道的中線

10、控制樁納入洞外平面控制網(wǎng)， 控制測量完成后，即可求得它們的精確坐標。 根據(jù)這些點的坐標和洞口 (或洞內(nèi))中線點的坐標，反算出極坐標法的放樣數(shù)據(jù)，進而現(xiàn)場 測設(shè)。(6) 洞內(nèi)中線與洞身斷面測設(shè)(7) 貫通誤差及其調(diào)整；相向開挖的兩條施工中線上，具有貫通面里程的中線點不重合，兩點連線的空間線段稱為貫通誤差。 貫通誤差的分類貫通誤差在水平面上的正射投影稱為平面貫通誤差；在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫通誤差，簡稱高程誤差。平面貫通誤差在水平面內(nèi)可分解為兩個分量，與貫通面平行的分量，稱為橫向貫通誤差，簡稱橫向誤差；與貫通面垂直的分量，稱為縱向貫通誤差，簡稱縱向誤差。 貫通誤差對隧道貫通的影響縱向誤差影響

11、隧道中線的長度和線路的設(shè)計坡度。橫向誤差影響線路方向， 如果超過一 定的范圍，就會引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段襯砌拆除重建, 既給工程造成重大經(jīng)濟損失又延誤了工期。因此，必須對橫向誤差加以限制。高程誤差主要影響線路坡度。 橫向誤差和高程誤差的限差（見表 7-1）表7-1 橫向誤差和高程誤差的限差兩開挖洞口間長度（km）v 44-88-1010-1313-1717-20橫向貫通誤差（mm）100150200300400500高程貫通誤差（mm）± 50 影響貫通誤差的主要因素及其分解由于洞外控制測量、洞內(nèi)外聯(lián)系測量、洞內(nèi)控制測量和洞內(nèi)中線放樣等項誤差的共同影

12、響。一般將洞外平面控制測量的誤差做為影響隧道橫向貫通誤差的一個獨立的因素，將兩相向開挖的洞內(nèi)導線測量的誤差各為一個獨立的因素，按照等影響原則確定相應(yīng)的橫向貫通誤差。高程控制測量中，洞內(nèi)、洞外高程測量的誤差對高程貫通誤差的影響，按相等原則分配。（8）竣工測量。P7.2 隧道工程施工測量案例案例一本節(jié)將以湖南省內(nèi)韶山“一號工程”旅游公路建設(shè)中的一隧道工程的施工測量為例來說 明隧道施工的全過程的步驟及方法。（一）、洞外平面控制測量此案例采用全球定位系統(tǒng)（GPS法進行平面控制測量。全球定位系統(tǒng)（GPS的定位技術(shù)做隧道施工的地面平面控制時，只需要在洞口布設(shè)控制點和定向點，除了洞口點及其定向點之間因需要通

13、視而應(yīng)作施工定向觀測外，洞口與另外洞口之間的點不需要通視，與國家控制點之間聯(lián)測也不需要通視，如圖7-9所示。圖7-9導線平面示意圖本此控制測量采用附合導線，用2個測回觀測法測角，距離測量為往返測距取平均值。測量儀器為精度為 0.5 "日本索佳（SET2130R無棱鏡電子全站儀。起始、終止點坐標采用設(shè)計院提供的 GPS坐標成果，即為 GPS1 GPS2 GPS3 GPS4如表7-2 。表7-2 GPS控制點的坐標GPS點坐標及高程上口 點號XYZ備注GPS13088200.123548401.060130.893GPS23087995.849548345.223146.669原導線點1

14、02GPS33087912.832547171.978134.702原導線點109GPS43088020.051547330.830140.151在開始施工前，必須對控制點進行復(fù)測，導線點復(fù)測結(jié)果見表7-3。表7-3導線點復(fù)測成果表上口 點號XY備注GPS13088200.123548401.060GPS23087995.849548345.2231033087961.857548251.6001043087852.443548103.7121053087770.527547943.1441063087773.427547764.8071073087738.378547557.62610830

15、87889.549547325.716GPS33087912.832547171.978GPS43088020.051547330.830（二）、洞外GPS高程控制測量洞外高程控制測量的任務(wù)，是按照測量設(shè)計中規(guī)定的精度要求，施測隧道洞口 （包括隧道的進出口、豎井口、斜井口和坑道口）附近水準點的高程，作為高程引測進洞的依據(jù)。采 用三、四等水準測量，當兩洞口之間的距離大于1km時，在中間增設(shè)臨時水準點。本次測量嚴格按四等水準測量， 往返較差，附合閉合差按平原微丘區(qū)計算， 測量儀器為 索佳（B20H ）水準儀，利用黑紅面板尺外帶尺墊。起算點高程采用設(shè)計院提供的GPS高程成果（見表 7-4、表7-5和

16、表7-6 ）。表7-4四等水準測量測站編號后尺前尺方向及尺號數(shù) 讀 尺 準 水紅-數(shù) 中 差 高注 備后距前距黑面紅面視距差d刀d11.7040.331后1071.5676.253+1后視GPS1高程為 130.8931.430.042前1060.1874.973+1+1.38027.428.9后-前+1.380+1.2800-1.5-1.522.7160.468后1062.6317.417+12.5440.299前1070.3835.069+1+2.24817.216.9后-前+2.248+2.3480+0.3-1.232.3230.584后1072.2306.916+12.1360.408

17、前1060.4965.2830+1.733518.717.6后-前+1.734+1.633+1+1.1-0.141.1871.592后1061.1065.892+11.0251.422前1071.5076.1940-0.401516.217后-前-0.401-0.302+1-0.8-0.951.8920.564后1071.816.49701.7280.408前1060.4865.2730+1.32416.415.6后-前+1.324+1.2240+0.8-0.162.8560.64后1062.7927.578+12.7280.533前1070.5865.2730+2.205512.810.7后

18、-前+2.206+2.305+1+2.1+2.071.7330.982后1071.6816.367+11.6280.87前1060.9265.712+1+0.75510.511.2后-前+0.755+0.6550-0.7+1.381.4820.557后1061.4646.25101.4470.522前1070.5385.2250+0.9263.53.5后-前+0.926+1.02600+1.392.7880.542后1072.777.456+12.7520.501前1060.5225.307+2+2.24853.64.1后-前+2.248+2.149-1-0.5+0.862&后0前36

19、513一3&215521前-后42232880880測站編號后尺前尺2方向及數(shù) 讀 尺 準 水數(shù)-注 備距 后巨 前尺號面 黑面 紅d 差 距 視dO1061后1 +2652071前O3333前 后1 +O8071后1 +-15562061前14362前-后862825后968前698557前-后533533880.601表7-5四等水準測量測站編號后尺前尺方向及尺號數(shù) 讀 尺 準 水紅-數(shù) 中 差 高注 備回回距 后巨 前面 黑面 紅d 差 距 視d1061后O一-2071前O621-989前 后62161O8080211071后2155On95059.1061前1 +51-1444

20、前-后261-11-1-30-11-112061后O071前28221 +8272前-后61-951-1-+0.1-1.041.1312.08后1071.0125.69900.8931.839前1061.966.7470-0.94823.824.1后-前-0.948-1.0480-0.3-1.352.1821.072后1062.0266.812+11.870.756前1070.9145.6+1+1.11231.231.6后-前+1.112+1.2120-0.4-1.762.0030.678后1071.9696.65601.9360.612前1060.6455.4320+1.3246.76.6后

21、-前+1.324+1.2240+0.1-1.672.4620.683后1062.4397.22602.4160.638前1070.6615.347+1+1.77854.64.5后-前+1.778+1.879-1+0.1-1.581.8331.728后1071.7776.46401.7221.609前1061.6686.4550+0.1091111.9后-前+0.109+0.0090-0.9-2.492.5180.956后1062.4877.273+12.4550.897前1070.9275.613+1+1.5606.45.9后-前+1.560+1.6600+0.5-1.914.87914.19

22、9后14.03956.7213.20312.504刖13.35255.930.6885167.6169.5后-前0.6870.79-1.9-1.9測站編號后尺前尺方向及尺號數(shù) 讀 尺 準 水紅-數(shù) 高注 備距 后巨 前面 黑面 紅d 差 距 視dO12632107 O 1 后34321O6 O 1 前1 +5515前-后1-41-116 O 1 后199.11 +9597 O 1 前O364前-后1 +-0.1-1.6122.0780.983后1072.0536.74002.0280.932前1060.9575.743+1+1.096555.1后-前+1.096+0.997-1-0.1-1.7

23、132.1631.155后1062.1006.8870前視GPS4高程為 140.1512.0371.017前1071.0865.772+1+1.014512.613.8后-前+1.014+1.115-1-0.8-2.58.6253.87后8.47827.4258.3313.566刖3.71722.6624.762029.430.4后-前4.764.76-0.60-2.50表7-6水準點成果對比表水準點成果對比表上口 點號設(shè)計高程（m設(shè)計高差（m實際高差（m偏差值（mn）允許偏差（mm）備注GPS1130.893+15.776+15.7705-5.5± 20VL=± 10.

24、3各點的高程 采用由設(shè)計 院提供的GPS高程（見 附表）GPS2146.669GPS1130.893+3.809+3.819+10.0± 20V L=± 35.6GPS3134.702GPS3134.702+5.449+5.4505+1.5± 20V L=± 12.6GPS4140.151（三）、進洞關(guān)系計算和進洞測量1直線隧道進洞方向放樣如圖7-10為一直線隧道，A、D為洞口點，為方向控制點，它們都納入在地面控制網(wǎng)中， 平差后求得這些點的精密坐標。（1）撥角進洞法已知的A、D B C點的坐標，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，可反算出在進洞點A處AD的方位角ad和長度

25、Sad，以及進洞、出洞方向 i、2。進洞時分別在 A D架設(shè)儀器，后視 B C然后撥角法確定進洞方向。圖7-10直線隧道進洞方向放樣(2)移樁法進洞若要利用B、C作為方向控制點直接按中線方向進洞，必須將B、C兩點分別移到直線AD上的B'點和C'點上。這時要確定移樁數(shù)據(jù)，以 B點的移樁為例，移樁數(shù)據(jù)是 BB'長和/ ABB'角度。則：BB' AB sin 1(7-2)ABB' 270 i(7-3)具體方法：將經(jīng)緯儀置于B點，后視A點，撥角/ ABB ,量BB'長得B'點；同法測得 C點。 以上就是直線隧道的移樁。線路進洞時，經(jīng)緯儀置

26、于 A點，照準B'點，即得到進洞的方向。為消除橫軸誤差和視 準軸誤差，須用盤左盤右分中法。2曲線隧道進洞方向放樣如圖7-11 , A、E、C、D為確定曲線兩切線設(shè)置的控制點，B D為洞口投點，這些點都是地面控制網(wǎng)的控制點。利用這四點A、E、D C的精密坐標可推算出精密的偏角，它和定測時所測偏角有一差數(shù)。 利用這個精密的偏角和原先給定的緩和曲線長I及圓曲線半徑R( I和R一般不能改變)重新計算曲線要素，從而可推出A ZH HY YH HZ D線路中線各段長，而各段相接點的曲率半徑是顯然的，由于起點A的樁號定測時已給定， 對于該線路中線上任意一點J都可以計算其坐標 Xj、Yj和切線方位角J

27、。7圖7-11曲線隧道進洞方向放樣若置儀器于B點，后視A點，按A、B、J三點坐標，計算角/ ABJ和BJ長，則可直接 放樣出中樁點J，或引測出一個地下導線點，這是按極坐標法進洞。但傳統(tǒng)的曲線進洞是由設(shè)置在中線上洞口點的切線方向進洞，這樣就要把B點移到中線上B'點(定測時認為 B點在中線上，精密計算后它可能有小的偏離) 。為此要計算出移樁 精品文檔數(shù)據(jù)：由B沿中線的法線方向到垂足 B'的垂距 BB和/ ABB'。求BB'和/ ABB'稱為移 樁數(shù)據(jù)推算。傳統(tǒng)的推算方法非常復(fù)雜，要根據(jù)點在曲線的不同位置建立不同的推算方法。我們不采用這種算法， 而采用點到中線

28、垂距的計算方法。根據(jù)這個方法，只要知道一個點的坐標，就能精確的計算出該點到確定的中線的垂距及垂足的樁號，坐標和切線方位角， 從而很容易的算出移樁數(shù)據(jù)和進洞數(shù)據(jù)。N *一小.、- A點的切線O圖7-12 曲線隧道切線進洞如圖7-12 , A點為進洞點，N為另一控制點，現(xiàn)在要把該點移到中線上 A'點。按照上 述算法，可以計算出 A到中線的垂距 AA （記為s），并求得A'點坐標及A'點的切線方位 角'a，再由N、A、A'三點坐標，容易求得移樁數(shù)據(jù)（移樁距離s已求得），并由下式計算進洞數(shù)據(jù)'Aa'n（7-4）式中：A'N由A'和

29、N點的坐標反算而得。 S、'就是進洞數(shù)據(jù)。根據(jù) s和 可將A點移至中線上 A'點處，然后在 A'點后視N點，撥角即得 A點的切線方向。這就是 所謂的切線進洞。3 橫洞（或斜井）進洞放樣為了增加開挖面，在某些地方要增設(shè)橫洞。 橫洞中心線通常由兩點給出，該兩點連線的方向即為橫洞進洞的方向線。橫洞（或斜井）的進洞關(guān)系計算就是要求出橫洞中線和正洞中線的交點、交點樁號及坐標，橫洞口至交點的距離及交點處的撥角，然后按切線方向進洞。 橫洞與直線隧道的這種關(guān)系容易求得，這里主要討論橫洞與曲線隧道的進洞關(guān)系計算問題。如圖7-13所示，H i和H 2為確定橫洞中線的兩點，H i為橫洞口點，

30、兩點均為地面控制點，已獲其精確坐標。H1交點的切線 H正洞中線Hr圖7-13橫洞（或斜井）進洞放樣正洞中線由前述算法也已確定（所謂確定，是指任給一樁號，可計算出其在地面坐標系 下的坐標）。現(xiàn)在要求橫洞中線交點J的樁號、Hj到J的距離s及撥的角度。同樣，根據(jù)過一點直線與曲線相交計算方法可求得交點J的樁號及其坐標 Xj、Yj和切線方位角j，再由Hi點的坐標易求得 Hi到J的距離s及撥的角度。案例二:如圖7-14為某隧道線路平面圖，洞外控制點投 1、投2、投3、投4、投5、投6,有意 設(shè)在三條切線上，用以確定這三條切線方向， 橫1和橫2標定橫洞的開挖方向， 所有這些點 都納入了地面控制網(wǎng)中，經(jīng)平差后

31、獲得了這些點的精密坐標，如表7-1所示。該隧道自進口 A起進入一曲線段，接著進入一夾直線， 再進入第二條曲線， 最后從直線 段處出洞。因此，整個隧道包括兩段直線和兩段曲線，為一螺旋形隧道。兩個交點JD和JJ的圓曲線半徑和緩和曲線長都為R=400m, |s=110m除進口和出口外，在靠近出口處設(shè)一橫洞，以增加開挖面。橫洞中心線與正洞中線的交點為Q。投1樁號為K189+225.735。試對該隧道進行線路進洞關(guān)系計算和放樣。表7-7隧道進岀口控制點坐標上口 點號x (m)y (m)上口 點號x (m)y (m)投12000.0002000.000投21731.2992268.703投31631.58

32、52214.204投41637.6672370.414投51838.8772421.807投61713.7152515.471橫11969.6612182.573橫21871.6212379.743A1656.9602425.943解:（1）由投1、投2、投3、投4、投5和投6的坐標反算出各切線邊的方位角為12135 ,3487 46'13.2'' ,56143 11'28.0''由此計算出JDi和JD2的偏角147 13'46.8'',2304 34'45.2''一QYHHYZH投2"精

33、JDi投4HZ1精JD2ZH>HY圖7-14隧道線路平面圖(2 )計算兩交點的曲線要素，計算公式為(RP)tani(7-5)180ls式中P 主一24Rls432688R2240R計算結(jié)果為JD1：JD2：230.395m，L155.794m，L439.725m2236.364m注意，在按上式計算 JD2切線長T時，所求得負值。(3 )計算由投1沿路線中線到出洞的各圓曲線(直線段作圓曲線段看待)和緩和曲線段長(y1y3)cos 34度并求路線各主點坐標。為此由下式計算投1到JD1的直線段長:(X1 X3)sin 34 s;sin( 1234)(2000 1631.585)sin87 46

34、13.2'' (2000 2214.204)cos87 46132'sin(13587 4613.2")512.845m由此求得投1到ZH的長度為282.450m。同樣，還可求出投 3到JD和投3到JD2的距204.182m。離分別為148.544m和352.726m,而JD到JD2的距離為上述兩值之差，差值為 由此得HZ到ZH2 (夾直線)的距離為:T2- (Ti-兩交點間距)=155.794 ( 230.395 204.182 )= 129.581 (m)而兩交點間曲線中圓曲線段長分別為219.725m和2016.364m，由此從投1開始中線段投1-ZH1

35、-HY1-YH1-HZ1-ZH2-HY2-YH2-HZ2-JD2各段長依次為 282.450，110，219.725，110, 129.581， 110，2016.364，110，155.794。以上各段曲線符合圓曲線和緩和曲線相間的特性，各相接點的曲率半徑是顯然的，故可計算各主點的樁號和坐標。其結(jié)果列于表7-9中。表7-9計算結(jié)果上口 點號x( my (m)上口 點號x (my (m)ZHK189+225.7351800.2782199.722HYK189+618.1861726.2032280.917YHK189+837.9101647.0872482.951HZK189+947.9116

36、46.3272592.856ZHK190+77.4911651.3682722.339HYK190+187.4911660.6712831.853YHK192+203.8551860.9622411.570HZK192+313.8551770.0422473.321JDK192+469.6491645.3072566.664作為校核，由投 3坐標和投3到JDh的方位角、邊長算得 JDh的坐標為x 1645.308m， y 2566.662m兩者相差最大為2mm可見計算無誤。(4) 計算洞口投點 A的移樁數(shù)據(jù)和進洞方向撥角。按點到中線的垂距計算得垂距和垂足A'的樁號坐標和切線方位角為SA

37、A' =0.030m ,A'的樁號 K189+780XA =1656.931 , yA =2425.936a， 103 56'36.9"由投6、A、A'三點坐標求出撥角投6AA' =136 18'56.4''，撥距SAA上面已求出，再AA計算A'點的切線與 A'到投6方向的夾角為57 37'00.2"。在A'點后視投6,撥該角值可 得進洞切線方向。(5) 橫洞中心線與正洞中線的相交計算由橫1、橫2的坐標計算出橫1到橫2的方位角 284 29'40.1'',

38、在按直線與曲線相交計算的方法得橫 1到交點Q的間距、交點樁號、坐標和切線方位角為橫1到Q的間距：260.290m。Q 點的樁號：K192+212.120Xq =1853.771（ mYq =2415.640 （ m）Q 149 55'49.0''（四）、隧道洞門施工放樣1.削竹式洞門施工放樣案例三:洋坪隧道位于福（州）寧（德）高速公路All-1合同段內(nèi)，為分離式4車道高速公路隧道,隧道襯砌設(shè)計采用單心圓曲墻式襯砌，明洞襯砌采用25 #鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其左右線出口端洞門形式設(shè)計都為削竹式洞門，洞門端墻坡度為1: 1 ,洞門端襯砌截面為一不規(guī)則面。見圖7-15。丄 亠為G

39、丄 -圖7-15削竹式洞門施工放樣測量放線時：（1）要計算截面輪廓線上關(guān)鍵點的相對坐標（2）襯砌擋頭模板尺寸。解決方法：利用三維模型進行計算，只需要嚴格按設(shè)計尺寸建立起洞門端襯砌的立體 實體模型，則截面輪廓線上關(guān)鍵點的相對坐標及襯砌擋頭模板尺寸就可以在三維坐標系下利 用Auto-CAD2000的計算功能在三維實體模型上自動進行計算。見圖7-16所示。圖7-16洞門施工放樣尺寸2 隧道全斷面掘進輪廓線放樣方法隧道開挖輪廓線就是在每次全斷面爆破前，測定爆眼位置，直接定位鉆孔。輪廓線放 樣系按直角坐標法進行（見圖7-17）。長盯土吊乳fl洪點劃%丨、（囹忙科£51討丄 P/R 1日、崔”1

40、點T 一域1 圖7-17隧道輪廓線放樣示意圖（1）直線段上的輪廓線放樣如圖7-18所示，AB為掘進方向，B為待放樣斷面上的中線點，A為其相鄰中線點， AB間距為Dab（可根據(jù)設(shè)計里程算得一般為10m）, P為待放樣的任一輪廓點。具體方法：在A點安置經(jīng)緯儀，量取儀器高i，瞄準中線點定向，水平度盤置零；順時針 （若P點在中線的左側(cè)則逆時針 ）轉(zhuǎn)動照準部，使水平度盤讀數(shù)為，轉(zhuǎn)動望遠鏡，使豎盤讀數(shù)為（90 ° -a）（此時指盤左位置，視線水平時豎盤讀數(shù)為90°，望遠鏡物鏡抬高時豎盤讀數(shù)減小的情況；否則，應(yīng)隨具體情況而定）。此時望遠鏡視線所指的斷面點即為待放樣點P。下面我們討論放樣數(shù)

41、據(jù)和的計算。圖7-18直線段放樣示意圖首先，以拱頂點 0為坐標原點，以斷面中線向下為Y軸，建立斷面直角坐標系 XOY。根據(jù)炮眼布置圖可很容易得到輪廓點P的坐標(xP, yP )。從圖7-17中可以看出在直角三角形 AB C(在實際工作中A、B、C、三點不一定在同一 水平面上；此處為畫圖方便，把A, B, C，三點畫在了同一水平面上；這樣做不會影響后面的計算)中，放樣數(shù)據(jù)可按下式計算：待放樣點P位于中線的右側(cè)時(7-6)D ABaretan D-BCaretan XpD AB待放樣點P位于中線的左側(cè)時, DBC cccOareta n360DABXpareta n 360°DAB(7-

42、7)根據(jù)三角高程測量原理，由A點測定P點的高程公式為式中:HP HaDac etan i(7-8)Ha 為中線點 A的高程;D ACDAB XpH p H 頂 ypH p 為拱頂點的設(shè)計高程。由式(7-8)即可得放樣數(shù)據(jù)H P Ha i arcta n D AC(2)圓曲線段上的輪廓線放樣(7-9)5 m)，圓曲線半徑圖7-19圓曲線段放樣示意圖由于中線為圓曲線，A，B兩點的連線不再與待放樣斷面垂直?，F(xiàn)過B點作曲線的切線BE，并過A點作BE的平行線AD，AD與斷面的交點設(shè)為 D。因此BE和AD皆垂直于待放樣斷面。由圖7-19不難看出:DABLABE(7-10)R(7-11)L(7-12)22R

43、dDAB2 R sin(7-13)Dad dcos(7-14)D dbdsin(7-15)DdcXpDdb(7-16)D AC寸 D2 d2 DCAD(7-17)D dc, Xp D dbarcta narctan(7ADAD式(7-18)適用于Ddc >0的情況；當Ddc < 0時放樣數(shù)據(jù)應(yīng)按下式計算:如圖7-19所示A、B為圓曲線段上的兩中線點，其弧長為L( 一般為 為R,其他符號的含義同圖 7-18所示。, Ddc cccOarctan 360dadarcta nXpD dbD ad360°(7-19)放樣數(shù)據(jù)a計算公式的推導同直線段計算。放樣的方法步驟也同直線段,

44、只是在瞄準中線點B進行定向時，水平度盤應(yīng)配置為（當曲線右偏時應(yīng)配置為（360°-）。（3）緩和曲線段上的輪廓線放樣如圖7-20所示A、B為緩和曲線段上的兩中線點，其至直緩點ZH的弧長分別為| A和lB，其他符號的含義同圖7-17。圖7-20緩和曲線段放樣示意圖緩和曲線段上輪廓線放樣與圓曲線段上輪廓線放樣基本上是一樣的，區(qū)別僅在于 的計算方法不同。下面我們來推導d和 的計算公式。如圖7-20所示，按曲線切線支距法建立直角坐標系x'o'y'，則緩和曲線上任意一點在(7-20)此坐標系中的坐標及該點處的切線偏角為:40 R2 1；|36 R ls|7336 R3 I

45、；(7-21)2 R Is(7-22)式中，I 為緩和曲線上任意一點至直緩點ZH的弧長;Is 為緩和曲線長;R為圓曲線半徑。將弧長Ia和1b分別代入式（7-20）和式（7-21）即可得A、B兩點在切線直角坐標系中的坐t _IIII標XdA和Xbb ；現(xiàn)過A點作X '軸的平行線 AF，過B點作Y '軸的平行線BF，其交點設(shè)為 F。從圖將弧長Ib代入式（7-22）即可得B點處的切線偏角7-19中可以看出:2d、(Xb Xa) (YbYa)2(7-23)arctan XaYb Ya(7-24)(90° b)B 900(7-25)案例四已知某隧道斷面資料見圖7-21所示,按要

46、求進行隧道斷面放樣。具體過程如下。（1）隧道斷面位于直線上（如圖 7-21所示）Bj&燦1Y圖7-21隧道斷面圖依據(jù)上述方法建立圖中的坐標系XOY P點為待放樣點，設(shè)計高程為HP=30.155m,測站點A距離放樣斷面距離 DB=10m HA=20.055m，儀器高i =1.20m。P點放樣數(shù)據(jù)a,卩計算過程如下:355arctan19°3242"1000D BCarcta n -DABXparcta n -DABarctanDACarctan30.15520.0552039°914"102 3.552圖7-22 圓曲線隧道斷面(2)隧道斷面位于圓

47、曲線上(如圖7-22所示)當在圓曲線上放樣隧道斷面P點時，計算過程如下:arctan壬型12000047°39 41"2 23°520"DAB 2 R sin2 1200 23 45'20'' 966.805mmDadDab cos966.805 cos23 45'20'' 884.890mmDdb D AB sin966.805 sin 23 45'20'' 389.463mmD dc Xp D db 355 389.463744.463mm22DAC . DdcDad1156.400 mmarctaarctan-X 40°04 27"DadDab圖7-23緩和曲線隧道斷面7-23所示)(3)隧道斷面位于緩和曲線上(如圖當在緩和曲線上放樣隧道斷面P點時，計算過程如下(已知I A=50m,| B=55m ls=60mR=1000n)Xa505052540 10006050.0005036 1000 6050733336 1000600.347Xb10010052540 100060100.00010036 10