1、测 量 学 基 础项目项目11 11 地下工程测量地下工程测量11.111.211.311.4建筑场地的施工控制测量民用建筑的施工测量工业厂房的施工测量竣工测量与总平面图的编绘 当采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。在施工过程中，贯通一般会出现相向贯通、同向贯通和单向贯通三种情况。贯通的三种情况11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计 在井巷贯通的过程中，测量人员的任务就是保证各掘进工作面均沿着设计位置与方向掘进，使贯通后结合处的偏差不超过规定限度，对隧道的运行不造成影响。为此，在工作中应当遵循下列原则。
2、（1）在确定测量方案和测量方法时，应保证贯通所必需的精度，既不因精度过低而使井巷不能正确贯通，也不因盲目追求过高精度而增加测量的工作量和成本。（2）对所完成的每一步、每一项测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。贯通测量的基本内容是测出待贯通巷道两端导线点的平面坐标和高程。11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计贯通点在水平面和高程上的误差预计 在隧道贯通前约50 m时要增加施工测量的次数，并进行控制导线的全线复测，直至隧道贯通。贯通后，应进行横向贯通误差、纵向贯通误差及高程贯通误差的测量。巷道贯通接合处的偏差值可能发生在以下三个方向上。（1）水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差
3、。这种偏差只对贯通在距离上有影响，而对巷道质量没有影响。11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计（2）水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差x。11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计 (3)竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差h。因为x和h对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计 对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差。立井贯通偏差11.1 11.1 贯通误差预计贯通误差预计 洞外控制测量是隧道工程所有测量的基础和依据，是隧道工程全线线路与结构贯通的保障。隧道的设计位置，一
4、般在定测时已初步标定在地表面上。但由于定测时测定的转向角、曲线要素的精度及直线控制桩方向的精度较低，满足不了隧道贯通精度的要求，因此在施工前要进行洞外控制测量。进行洞外控制测量的目的是在各开挖洞口之间建立一个精密的控制网，为确定中线掘进方向和高程放样提供依据，精确确定各开挖洞口的掘进方向和开挖高程，使之正确相向开挖，保证准确贯通。11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量洞外平面控制测量 隧道洞外平面控制网宜布设成自由网，并根据线路测量的控制点进行定位和定向，可采用GPS网、三角形网或导线网等形式，并沿隧道两洞口的连线方向布设。隧道的各个洞口（包括辅助坑道口）均应布设两个以上且相互通视的控制
5、点。11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量全球系统定位法全球系统定位法1.11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量 对于隧道较长、地形复杂的山岭地区或城市的地下铁道建筑，地面平面控制网一般布置成三角网形式，如图所示。测定三角网的全部角度和若干条边长（或全部边长），使之成为边角网。三角网的点位精度比导线网高，有利于控制隧道贯通的横向误差。三角网法三角网法2.三角网法地面控制11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量 在两隧道口之间布设一条导线或大致平行的两条导线，导线的转折角用DJ2级经纬仪观测，距离用光电测距仪测定，相对误差不大于110
6、000。经洞口两点坐标的反算，可求得两点连线方向（对于直线隧道，即为中线方向）的距离和方向角，据此可以计算从洞口开始的掘进方向。导线测量法导线测量法3.11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量洞外高程控制测量 高程控制测量在隧道施工中与平面控制测量具有同等重要的作用，是隧道工程全线贯通的保障；同时为工程设计提供大比例尺的地形图服务，为施工放样服务，还为建设期间变形监测及运营后的结构变形监测服务。因此，高程控制测量也是隧道工程建设中一项很重要的先行基础工作。11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量 隧道洞内、外的高程控制测量宜采用水准测量的方法，应满足表11-2的要求。11.2 11.2
7、 洞外控制测量洞外控制测量 测区的高程系统宜采用 1985 国家高程基准。当在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统；当小测区联测有困难时，可采用假定高程系统。高程控制点间的距离，一般地区应为 13 km，特殊情况下也可小于1 km，但一个测区及周围至少应有 三个高程控制点。隧道两端的洞口水准点、相关洞口水准点（含竖井和平洞口）和必要的洞外水准点应组成闭合或往返水准路线。11.2 11.2 洞外控制测量洞外控制测量洞内平面控制测量 由于隧道洞内场地狭窄，故洞内平面控制常采用导线的形式。地下导线测量施工的等级不同，规定的导线精度也不同。若按级导线精度要求施测，测角中误差应为5，导线全长
8、闭合差应不大于1/15 000。当开挖至隧道全长的1/3和2/3处、贯通前50100 m处时，应分别对地下导线进行复测，确认成果正确或采用新成果，以保证贯通精度。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 在隧道未贯通前，地下导线为一条支导线，建立时要形成检核条件，以保证导线的精度。地下施工控制导线是隧道掘进的依据，每次延伸施工控制导线前，需对已有施工控制导线的前三个导线点进行检测。地下导线点宜布设成导线锁的形式，形成较多的检核条件，以提高导线点的精度。导线点如有变动，则应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工导线延伸测量。施工控制导线在隧道贯通前应测量三次，并且应与竖井定向测量同步进行。当重
9、复测量的坐标值与原测量的坐标值的较差小于10 mm时，应采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 折线段隧道施工控制导线点宜埋设在折点上，一般边长不应小于60 m。导线测量采用全站仪施测，左、右角各测两测回，左、右角平均值之和与360的较差应小于6；边长往返观测各两测回，往返观测平均值的较差应小于7 mm。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 除上述控制测量外，隧道平面控制测量还可通过设在地面上的测量孔（拟设在贯通区间全长的1/3和2/3处、贯通前50100 m处）投点复核，测量孔采用钻机成孔。当隧道开挖至测量孔位置时，可利用通
10、过测量孔投测下来的控制点复核洞内导线点，精确控制隧道中线。必要时可根据实际情况在地面多设测量孔进行复核。洞内导线的起点通常都设在隧道洞口、平行坑道口、横洞或斜井口等处，它们的坐标在进行地面控制测量时测定。导线控制的形式灵活，点位易于选择，测量工作比较简单，而且具有多种检核方法。当组成导线闭合环时，角度经过平差后还可提高点位的横向精度。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量（1）洞内导线是随着隧道的开挖逐渐向前延伸的，故只能敷设支导线或狭长形导线环，而不可能将全部导线一次测完。（2）导线的形状完全取决于隧道的形状。（3）导线点的埋石顶面应比洞内地面低2030 cm，并应在埋石上面加设护盖，
11、并填平地面，以免在施工过程中被破坏。洞内导线与洞外导线相比，具有以下特点11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量洞内高程控制测量 洞内高程控制测量应采用水准测量或光电测距三角高程测量的方法进行。其目的是在洞内建立一个与地面统一的高程系统，作为隧道施工放样的依据，保证隧道在竖直方向上的正确贯通。洞内高程测量应由洞外高程控制点（洞口水准点）开始，通过水平坑道、竖井或斜井向洞内传递，然后测定洞内各水准点的高程。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 洞内水准测量以竖井传递高程时测设的水准点作为起算依据，采用二等精密水准测量方法进行施测，一般与洞内导线同时进行，导线点可兼作水准点。结合洞内施
12、工特点，每隔200500 m设立一组永久性水准点，每组至少有三个点以便检核，两个水准点的间距以3080 m为宜。隧道内施工控制水准点位11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 进行水准测量时，应往返观测，视线长度不宜大于50 m。采用光电测距三角高程测量方法时，应进行对向观测，避免受到洞内的除尘、通风排烟和水汽的影响。洞内高程控制测量的限差要求与洞外高程控制测量的要求相同。洞内高程点作为施工高程的依据必须定期复测。为便于施工使用，在两组永久性水准点之间应布设12个临时性水准点，并定期复核，以检测水准点是否受施工爆破和震动等的影响。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 （1）当水准点
13、在洞顶时，水准尺应倒立，尺上读数以负值代入，其他计算和地面一样（hAB=a-b）。水准点在洞顶时测定高程11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量 （2）当隧道贯通后，应在贯通面附近设立一个水准点，求出相向两支水准路线的高程贯通误差，如在允许范围内，则可按水准路线长度的倒数为权的加权平均值作为该水准点的最后高程，并在未衬砌地段进行调整。所有开挖、衬砌工程均应以调整后的高程为依据。11.3 11.3 洞内控制测量洞内控制测量平面坐标的传递 暗挖隧道采用竖井联系三角形测量，即先通过竖井悬挂两根钢丝，测定近井点与钢丝的距离和角度，算得钢丝的坐标及它们的方位角，然后在井下认为钢丝的坐标和方位角已知，
14、通过测量和计算便可得出地下导线的坐标和方位角，从而将地上和地下联系起来。一并定向一并定向1.11.4 11.4 联联 系系 测测 量量用联系三角形法进行定向测量11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 联系三角形法一般适合于对井口小、深度大的竖井进行联系测量。虽然其作业工作量较大，但精度很稳定，因而国内很多单位仍在使用该法，在城市轨道交通联系测量工作中该法也得到了广泛应用。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 两井定向是指通过两个竖井向地下投测控制点，在地下通过无定向导线连接所投测的控制点的定向方法。在地铁工程定向测量中还有一种常用的方法是通过两个竖井所投测的控制点在地下能够直接通视，
15、这两个控制点可以直接作为地下控制网的起算依据。这种情况可视为两井定向的一种特殊形式。两井定向两井定向2.11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 地铁隧道在采用暗挖法施工时，为了加快施工进度，经常在区间中部设置施工竖井，一旦该竖井和相邻竖井或车站贯通，就可以进行两井定向，以两井定向的成果指导剩余的隧道掘进。采用两井定向的联系测量时，两根钢丝间的距离应大于60 m，特殊情况下不得小于30 m。在施工过程中应利用地面上的精密导线点，按同等精度导线测定近井点坐标，进行两井定向的测量。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 在两竖井处各挂一根钢丝（在通视等条件允许的情况下，可在两个井口各挂两根钢
16、丝来加强传点精度），同时测定地下起始边的方位角。另外，由于地铁隧道的埋深一般较浅，因此在掘进过程中往往还会采用在隧道上方打孔的方式向下投测控制点，与竖井或车站的控制点形成两井定向图形。两井定向的联系测量11.4 11.4 联联 系系 测测 量量铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向法铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向法3.地上、地下联系测量是地铁测量中的一个重要组成部分。竖井定向时大都采用铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向和联系三角形定向方法。与传统的联系三角形定向方法相比，目前使用的铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向法利用全站仪、1/200 000垂准仪和陀螺经纬仪进行联合作业，具有投点精度高、测量精度高、测量时间短的优点。1
17、1.4 11.4 联联 系系 测测 量量 陀螺经纬仪定向法是利用惯性原理，通过观测陀螺转子的摆幅（逆转点法）或观测转子经过分划板特殊位置的时间（中天法）来完成定向的，属于物理定向方法。该方法既可以在车站、竖井、投点孔处进行，也可以在区间隧道内任何能够架设仪器的位置进行。施工中，陀螺经纬仪定向法是采用光学垂准仪（或重垂球）投出井上、井下在同一铅垂线上的点位，根据井上、井下陀螺经纬仪定向成果求算投点在空间的平面夹角，使得井上、井下的导线连成一体，从而将井上导线的坐标和方位角传递给井下导线。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 铅垂仪、陀螺经纬仪联合定向测量的布置11.4 11.4 联联 系系
18、 测测 量量高程的传递 在隧道施工中，除了通过开挖平洞、斜井来增加工作面外，还可以采用开挖竖井的方法来增加工作面，将整个隧道分成若干段，实行分段开挖。例如，在城市地下铁道的建造中，每个地下站都是一个大型竖井，在站与站之间用盾构法进行开挖，不会受到城市地面密集建筑物和繁忙交通的影响。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 为了保证地下各方向的开挖面能准确贯通，必须将地面控制网中的点位坐标、方位和高程通过竖井传递到地下，这项工作称为竖井联系测量。在竖井施工前，应根据地面控制点把竖井的设计位置测设至地面。竖井向地下开挖，其平面位置用悬挂大锤球或用垂准仪测设铅垂线的方法，将地面的控制点垂直投影至地
19、下施工面。其工作原理和方法与高层建筑的平面控制点垂直投影完全相同。高程控制点的高程传递可以通过钢尺或全站仪来完成。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量利用钢尺传递高程利用钢尺传递高程1.联系高程测量的主要内容是将地面的高程系统传至井下的高程起算点。当采用悬挂钢尺的方法来传递高程时，钢尺需先经检定合格，然后在地面上选好挂钢尺的固定位置系好钢尺，在钢尺的下端挂上钢尺在检定时所用的具有标准拉力的重物，再在井上和井下各安置一台水准仪同时读取钢尺上的读数，如图所示，每次错动钢尺35 cm，施测三次，当高差较差不大于3 mm时，取其平均值；当测深超过20 m时，三次误差应控制在5 mm。在进行高程传
20、递的过程中，对每测回均应进行独立观测，测回间变动仪器的高度应不小于20 cm。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量利用钢尺传递高程11.4 11.4 联联 系系 测测 量量利用全站仪传递高程利用全站仪传递高程2.当用全站仪代替钢尺测定竖直方向的距离（高差）时，其具有操作简单，能大量减轻劳动强度，占用井筒时间短，导入高程精度高，实用性好的优点。尤其是对深度在50 m以上的深井进行测量时优势更加明显。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 在地铁盾构施工中，对于车站施工竖井或定向测量投点孔，均可采用全站仪天顶测距法传递高程。采用全站仪天顶测距法传递高程11.4 11.4 联联 系系 测测
21、 量量 （1）在竖井或隧道钻孔处安置配有弯管目镜的全站仪T1，并将望远镜放置水平，即竖盘天顶距读数为90，读取立于井下待测高程控制点上的水准尺读数a1，得到仪器高。（2）在地面投点孔上方安置有孔的钢板，在钢板孔上安置反射棱镜。（3）将望远镜指向天顶，显示天顶距读数为0的状态，并瞄准反射棱镜T2，按测距键测定垂直距离D。仪器高加垂直距离，即得到仪器与钢板面的高差。（4）在地面上用水准仪T3将钢板面与地面水准控制点联测，得到钢板面高程后，根据已经测得的仪器高、仪器与钢板面的高差，计算出井下高程控制点的高程。11.4 11.4 联联 系系 测测 量量 地下工程竣工后，为了检查工程是否符合设计要求，并为了给设备安装和使用检修等提供依据，应进行竣工测量，绘制竣工图。在检测隧道中心线时，在隧道直线段每隔50 m、曲线段每隔20 m检测一点，地下永久性水准点至少设置两个，长隧道中每千米设置一个。隧道竣工时，还要进行纵断面测量和横断面测量。纵断面应沿中垂线方向测定底板和拱顶高程，每隔1020 m测一点，绘出竣工纵断面图，在图上套画设计坡度线进行比较。直线隧道每隔10 m、曲线隧道每隔5 m测一个横断面。横断面测量可以采用直角坐标法或极坐标法。11.5 11.5 地下工程竣工测量地下工程竣工测量测量隧道竣工横断面11.5 11.5 地下工程竣工测量地下工程竣工测量THANK YOU
