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
26、，对于四、五等高程隧道高程控制测量一般采用水淮测量，对于四、五等高程控制测量也可采用光电测距三角高程测量。控制测量也可采用光电测距三角高程测量。高程控制测量误差对高程贯通精度的影响高程控制测量误差对高程贯通精度的影响 受洞外或洞内高程控制测量的误差影响，贯通面上所产生受洞外或洞内高程控制测量的误差影响，贯通面上所产生的高程中误差按下式估算：的高程中误差按下式估算：式中：式中：m m为每千米水准测量高差中数的偶然中误差，以为每千米水准测量高差中数的偶然中误差，以mmmm计；计；L L为洞外或洞内两开挖洞口间水准路线长度，以为洞外或洞内两开挖洞口间水准路线长度，以kmkm计。计。Lmmh每千米水准
27、测量高差中数的偶然中误差计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差计算 例例72 72 某铁路直线隧道，设计长度为某铁路直线隧道，设计长度为5246m5246m，分别由两端洞，分别由两端洞口相向开挖。两端洞口分别埋设四个水准点：口相向开挖。两端洞口分别埋设四个水准点：BM23BM23、BM23BM231 1和和BM24BM24、BM24BM241 1，其中，其中BM23BM23和和BM24 BM24 为定测线路水准点。洞为定测线路水准点。洞外高程控制测量设计为四等水准测量，布设六个临时水准点。外高程控制测量设计为四等水准测量，布设六个临时水准点。各测段水准路线长度、往返测高差观测值及高程计算列于表
28、各测段水准路线长度、往返测高差观测值及高程计算列于表中，试计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差中，试计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差m m，并估，并估算算m mhh。表表 711711往返测高差观测值及高程计算往返测高差观测值及高程计算 每千米水准测量高差中数的偶然中误差计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差计算高程贯通中误差为：高程贯通中误差为：可见，该项洞外高程控制测量对贯通面上所产生的高程贯通可见，该项洞外高程控制测量对贯通面上所产生的高程贯通中误差的影响满足精度要求。中误差的影响满足精度要求。mmmmmmLmmh187.54.71.27-4 7-4 进洞关系计算和进洞测量进洞关
29、系计算和进洞测量控制测量确认了隧道两端线路中线控制桩与洞外平面控制测量确认了隧道两端线路中线控制桩与洞外平面控制点的相对位置关系。控制点的相对位置关系。根据洞外控制测量成果，计算由洞外控制点引测进洞根据洞外控制测量成果，计算由洞外控制点引测进洞测设数据，据此指导隧道的进洞及洞内开挖，称为进测设数据，据此指导隧道的进洞及洞内开挖，称为进洞关系计算洞关系计算 。进洞关系的计算和进洞测量进洞关系的计算和进洞测量洞外控制测量完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩洞外控制测量完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩和洞外控制网联系起来。由于控制网和线路中线两者的坐标系和洞外控制网联系起来。由于控制网和线路中线
30、两者的坐标系不一致，应首先把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐不一致，应首先把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐标系统内，故必须先进行坐标变换计算，得到控制点在变换后标系统内，故必须先进行坐标变换计算，得到控制点在变换后的新坐标。其坐标变换计算公式可以采用解析几何中的坐标转的新坐标。其坐标变换计算公式可以采用解析几何中的坐标转轴和移轴计算公式。一般在直线段以线路中线作为轴和移轴计算公式。一般在直线段以线路中线作为x x轴；曲线轴；曲线上则以一条切线方向作为上则以一条切线方向作为x x轴。用线路中线点和控制点的坐标，轴。用线路中线点和控制点的坐标，反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量
31、的数据。把中线反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量的数据。把中线引入洞内，可按下列方法进行：引入洞内，可按下列方法进行：直线隧道直线隧道 曲线隧道曲线隧道直线隧道直线隧道 1 1移桩法移桩法 如图如图14142 2所示，洞口两端线路控制点所示，洞口两端线路控制点A A、B B、C C、D D是按定测是按定测精度测设的，它们并不是严格位于同一条直线上。经精测精度测设的，它们并不是严格位于同一条直线上。经精测A A、B B、C C、D D后，可以后，可以A A为原点，为原点，ABAB方向为纵轴，计算出方向为纵轴，计算出C C、D D两点两点相应的偏离值相应的偏离值ycyc、ydyd和和角，将经
32、纬仪分别安置在角，将经纬仪分别安置在C C和和D D上，上，拔角量出垂线拔角量出垂线ycyc和和ydyd，即可移桩定出，即可移桩定出CC和和DD点，再将经纬点，再将经纬仪安置于仪安置于DD点，照准点，照准CC即得进洞方向。当偏移量较大时，即得进洞方向。当偏移量较大时，为保持原设计的线路平面位置和方向的一致性，可用洞口两为保持原设计的线路平面位置和方向的一致性，可用洞口两端的端的A A、D D两点连线作纵轴，将两点连线作纵轴，将B B、C C移至中线上。移至中线上。2 2拔角法拔角法 如图如图14143 3，当以，当以ADAD为坐标纵轴时，可根据为坐标纵轴时，可根据A A、B B及及C C、D
33、D点的点的坐标，反算出水平角坐标，反算出水平角和和，即可得到进洞方向。通常为了，即可得到进洞方向。通常为了施工测量方便，亦可将施工测量方便，亦可将B B、C C两点移到中线上的两点移到中线上的BB、CC点上。点上。曲线隧道曲线隧道 曲线隧道两端洞口的每条切线上已有两个投点的坐标在控曲线隧道两端洞口的每条切线上已有两个投点的坐标在控制网中得到，如图制网中得到，如图14144 4中的中的A A、G G和和D D、E E。经坐标变换后，。经坐标变换后，以以A A点为坐标系原点，点为坐标系原点，AGAG的切线方向为的切线方向为y y轴，其进洞关系的轴，其进洞关系的计算步骤如下：计算步骤如下：1 1坐标
34、变换后，得到坐标变换后，得到A A、G G、D D、E E各点的新坐标。根据这些新坐标反算各点的新坐标。根据这些新坐标反算得到得到AGAG、DEDE的方位角；两方位角相减得到曲线精测的转向角的方位角；两方位角相减得到曲线精测的转向角，它的精，它的精度较之定测角值精确，并与各点的坐标相一致。度较之定测角值精确，并与各点的坐标相一致。2 2计算交点的坐标计算交点的坐标因为因为AGAG切线与切线与 y y轴重合或平行，故轴重合或平行，故JDJD的的x x坐标为零或选定值，它是已知坐标为零或选定值，它是已知的；只需计算出的；只需计算出JDJD的的y y坐标值即可。坐标值即可。（14144 4）3 3根
35、据精测算得的根据精测算得的和选定的曲线半径和选定的曲线半径R R和缓和曲线长和缓和曲线长 ，计算出曲线，计算出曲线要素要素 。EDAGEDEDEEJDJDyyyxxxxy)(000yxmpLT、0l 4 4选定洞口外面一个中线控制桩的里程，使其和定测里选定洞口外面一个中线控制桩的里程，使其和定测里程一致，例如选定程一致，例如选定A A点。由此从点。由此从A A推算隧道范围内其它中线推算隧道范围内其它中线控制点的里程，到隧道另一端洞口外的中线控制点上出现控制点的里程，到隧道另一端洞口外的中线控制点上出现断链，这是由于精测长度和定测长度不一致所致，这种里断链，这是由于精测长度和定测长度不一致所致，
36、这种里程称为隧道施工里程。程称为隧道施工里程。5 5计算任一中线点的坐标计算任一中线点的坐标 要想在洞中测设出任一中线点的位置，必须先知道该点的要想在洞中测设出任一中线点的位置，必须先知道该点的施工里程，使它与曲线控制桩的施工里程相比较，才能确施工里程，使它与曲线控制桩的施工里程相比较，才能确定该点是在直线上，还是在曲线上，并且知道该点距中线定该点是在直线上，还是在曲线上，并且知道该点距中线控制桩有多远。由于任一中线点的位置不同，所以计算坐控制桩有多远。由于任一中线点的位置不同，所以计算坐标的方法也不同，现分别说明如下：标的方法也不同，现分别说明如下：cos)(sin)(1111HZNJDNH
37、ZNNDKDKTyyDKDKTx(1)(1)中线点在直线上中线点在直线上 如图如图14144 4所示，进口洞门在一直线上，而所示，进口洞门在一直线上，而N1N1点在出点在出口端的另一直线上。在已知各点的施工里程口端的另一直线上。在已知各点的施工里程DKDK进口进口、D DKN1KN1（不能用定测里程）的情况下，则（不能用定测里程）的情况下，则 x x进口进口0 0 y y进口进口DKDK进口进口DKDKA A （14145 5）(2)(2)中线点在缓和曲线上中线点在缓和曲线上 首先计算出它们的切线坐标（计算到首先计算出它们的切线坐标（计算到mmmm或或0.1mm0.1mm），然后将），然后将切
38、线坐标转换为统一坐标。切线坐标转换为统一坐标。例如在图例如在图14145 5中，统一坐标系的坐标轴为中，统一坐标系的坐标轴为x x、y y轴；轴；ZHZH端的端的切线坐标系为切线坐标系为xx、yy轴；轴；HZHZ端的切线坐标系为端的切线坐标系为x”x”、y”y”轴。轴。假设统一坐标系的假设统一坐标系的y y轴平行于轴平行于xx轴，则中线点轴，则中线点N2N2、N3N3的统一的统一坐标推算如下：坐标推算如下：（14146 6）（14147 7）式中式中 、N2N2点的切线坐标；点的切线坐标；、N3N3点的切线坐标。点的切线坐标。2222NZHNNZHNxyyyxx sincoscoscossin
39、sin333333NNJDNNNJDNyxTyyyxTxx2Nx2Ny3Nx3Ny(3)(3)中线点在圆曲线上中线点在圆曲线上当中线点位于圆曲线上时，最好通过圆心来计算它们的坐标。当中线点位于圆曲线上时，最好通过圆心来计算它们的坐标。如图如图14146 6中，中，N4N4点在圆曲线上，则圆心点在圆曲线上，则圆心O O的统一坐标为：的统一坐标为：（14148 8）而而ONON4 4的坐标方位角为：的坐标方位角为：（14149 9）（14141010）myyRpxxZHoZHo18018044RDKDKHYNoON4444sincosONoNONoNRyyRxx按上述方法计算出测设中线点的坐标后，
40、再根据控制网点的坐标，按上述方法计算出测设中线点的坐标后，再根据控制网点的坐标，反算出两点间的距离和方位角，利用极坐标法即可确定洞口的位反算出两点间的距离和方位角，利用极坐标法即可确定洞口的位置和进洞方向。如图置和进洞方向。如图14147 7，H H为出口洞门的设计位置，为出口洞门的设计位置，D D、E E为切为切线方向的控制点，根据线方向的控制点，根据D D、H H点坐标可以算出距离点坐标可以算出距离S SDHDH及方位角及方位角DHDH；根据根据D D、E E坐标可以算出方位角坐标可以算出方位角DEDE，根据两方位角之差可以求得，根据两方位角之差可以求得水平角水平角。将经纬仪按在。将经纬仪
41、按在D D点，后视点，后视E E点，转一角度点，转一角度，沿此方向，沿此方向丈量距离丈量距离S SDHDH，即可定出洞门出口位置，即可定出洞门出口位置H H点。点。由洞外向洞内传递方向和坐标由洞外向洞内传递方向和坐标 为了加快施工进度，隧道施工中除了进出洞口之外，还会用为了加快施工进度，隧道施工中除了进出洞口之外，还会用斜井、横洞或竖井来增加施工开挖面。为此就要经由它们布斜井、横洞或竖井来增加施工开挖面。为此就要经由它们布设导线，把洞外导线的方向和坐标传递给洞内导线，构成一设导线，把洞外导线的方向和坐标传递给洞内导线，构成一个洞内、外统一的控制系统，这种导线称为联系导线，如图个洞内、外统一的控
42、制系统，这种导线称为联系导线，如图14148 8。联系导线属支导线性质，其测角误差和边长误差直。联系导线属支导线性质，其测角误差和边长误差直接影响隧道的横向贯通精度，故使用中必须多次精密测定、接影响隧道的横向贯通精度，故使用中必须多次精密测定、反复校核，确保无误。反复校核，确保无误。当由竖井进行联系测量时，可以采用垂准仪光学投点、陀螺当由竖井进行联系测量时，可以采用垂准仪光学投点、陀螺经纬仪定向的方法，来传递坐标和方位。经纬仪定向的方法，来传递坐标和方位。竖井联系测量的任务和内容竖井联系测量的任务和内容 为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地
43、面控制网中的坐标、方向及高程，经由竖并传递到地下去。这些传网中的坐标、方向及高程，经由竖并传递到地下去。这些传递工作称为竖井联系测量。其中坐标和方向的传递，称为坚递工作称为竖井联系测量。其中坐标和方向的传递，称为坚井定向测量。通过定向测量，使地下平面控制网与地面上有井定向测量。通过定向测量，使地下平面控制网与地面上有统一的坐标系统。统一的坐标系统。而通过高程传递则使地下高程系统获得与地面统一的起算而通过高程传递则使地下高程系统获得与地面统一的起算数据。数据。按照地下控制网与地面上联系的形式不同，定向的方法可分为下按照地下控制网与地面上联系的形式不同，定向的方法可分为下列四种：列四种：1 1经过
44、一个竖井定向经过一个竖井定向(简称一井定向简称一井定向)；2 2经过两个竖井定向经过两个竖井定向(简称两井定向简称两井定向)；3 3经过横洞经过横洞(平坑平坑)与斜井的定向；与斜井的定向；4 4应用陀螺经纬仪定向。应用陀螺经纬仪定向。一、一井定向一、一井定向 通过一个竖井进行定向，就是在井筒内挂两条吊锤线，在地面通过一个竖井进行定向，就是在井筒内挂两条吊锤线，在地面上根据控制点来测定两吊锤线的坐标上根据控制点来测定两吊锤线的坐标x x和和y y，以及其连线的方向角。在，以及其连线的方向角。在井下，根据投影点的坐标及其连线的方向角，确定地下导线的起算坐井下，根据投影点的坐标及其连线的方向角，确定
45、地下导线的起算坐标及方向角。标及方向角。一井定向测量工作分为两部分一井定向测量工作分为两部分 1 1由地面用吊锤线向隧道内投点。由地面用吊锤线向隧道内投点。2 2地面和地下控制点与吊锤线的连接测量。地面和地下控制点与吊锤线的连接测量。通过竖井用吊锤线投点，通常采用单荷重稳定投点法。通过竖井用吊锤线投点，通常采用单荷重稳定投点法。吊锤的重量与钢丝的直径随井深而不同吊锤的重量与钢丝的直径随井深而不同(例如当井深为例如当井深为100m 100m 时，锤重为时，锤重为60kg60kg，钢丝直径为，钢丝直径为0.7mm)0.7mm)。为了使吊锤较快地稳。为了使吊锤较快地稳定下来，可将其放入盛有油类液体的
46、平静器中。定下来，可将其放入盛有油类液体的平静器中。投点时，首先在钢丝上挂以较轻的荷重投点时，首先在钢丝上挂以较轻的荷重(例如例如2kg)2kg)，用绞，用绞车将钢丝导入竖井中，然后，在井底换上作业重锤，并使它车将钢丝导入竖井中，然后，在井底换上作业重锤，并使它自由地放在平静器中，不与容器壁及竖并中的物体接触。自由地放在平静器中，不与容器壁及竖并中的物体接触。二、联系测量的任务：二、联系测量的任务：由地面上距离竖井最近的控制点敷设导线直至竖井附近，而由地面上距离竖井最近的控制点敷设导线直至竖井附近，而设立近井点，由它用适当的几何图形与吊锤线连结起来，这样便设立近井点，由它用适当的几何图形与吊锤
47、线连结起来，这样便可确定两吊锤线的坐标及其连线的方向角。在井下的隧道中，将可确定两吊锤线的坐标及其连线的方向角。在井下的隧道中，将地下导线点连结到吊锤线上，以便求得地下导线起始点的坐标以地下导线点连结到吊锤线上，以便求得地下导线起始点的坐标以及起始边的方向角。及起始边的方向角。在连接测量中，常采用的几何图形为联系三角形在连接测量中，常采用的几何图形为联系三角形(上图上图)，图中，图中A A为地面上的近井点，为地面上的近井点，O O1 1、O O2 2为两吊锤线，为两吊锤线，A Al l为地下的近井点，即为为地下的近井点，即为地下导线起点。待两吊锤线稳定之后，即可开始联系三角形的测地下导线起点。
48、待两吊锤线稳定之后，即可开始联系三角形的测量工作。这时在地面上观测量工作。这时在地面上观测角及连接角角及连接角，并丈量三角形的边，并丈量三角形的边长长a a、b b及及c c，在并下观测，在并下观测角及连接角角及连接角。并丈量边长。并丈量边长aa、bb和和cc。观测之后，观测之后，联系三角形中的联系三角形中的 和和角可由计算求得。角可由计算求得。根据这些观测成果和通过联系三角形的解算，便可得到地下根据这些观测成果和通过联系三角形的解算，便可得到地下导线起始点导线起始点A A1 1的坐标，及地下导线起始边的坐标，及地下导线起始边A A1 1M M的方向角。的方向角。二、两井定向二、两井定向两井定
49、向时外业工作包括：投点、地面与地下连接测量。两井定向时外业工作包括：投点、地面与地下连接测量。1 1投点，投点所用设备与一并定向相同。两竖井则设点与投点，投点所用设备与一并定向相同。两竖井则设点与连测工作可以同时进行或单独进行。连测工作可以同时进行或单独进行。2 2地面连接测量：根据地面已知控制点的分布情况，可采地面连接测量：根据地面已知控制点的分布情况，可采用导线测量或插点的方法建立近井点，由近井点开始布设导用导线测量或插点的方法建立近井点，由近井点开始布设导线与两竖井中的线与两竖井中的A A、B吊锤线连接吊锤线连接(见图见图99)99)。3 3地下连接测量：在地下沿两竖井之间的坑道布设导线
50、。地下连接测量：在地下沿两竖井之间的坑道布设导线。根据现场情况尽可能地布设长边导线，减少导线点数，以减根据现场情况尽可能地布设长边导线，减少导线点数，以减小测角误差的影响。作连接测量时，先将吊锤线悬挂好，然小测角误差的影响。作连接测量时，先将吊锤线悬挂好，然后在地面与地下导线点上分别与吊锤线连测。地面与地下导后在地面与地下导线点上分别与吊锤线连测。地面与地下导线中的角度与边长可在另外的时间进行测量。线中的角度与边长可在另外的时间进行测量。由洞外向洞内传递高程由洞外向洞内传递高程 经由斜井或横洞向洞内传递高程时，一般均采用往返水准测量，经由斜井或横洞向洞内传递高程时，一般均采用往返水准测量，当高
