公路隧道工程洞内控制测量

• 2、洞内水准测量
• 洞内水准测量方法原则等均与常规小区域地面控制常规三、四等水准测量相同，此 处不再过多描述，详细参阅相关测量学技术基础课程。 洞内三角高程测量方法原则等均与常规全站仪三角高程测量相同，此处也不再过多描 述，详细参阅相关测量学技术基础课程。注意观测垂直角、斜距、考虑地球曲率，对向 观测等相关事项。 另外当待测点在视线区域半径≤300m范围内时，同时结合运用“全站仪横轴法”进行 高程测量观测方法，并做好记录，与上述三角高程进行互相检核核对。（注：全站仪横 轴法需要事先将全站仪与准确的水准仪进行校核比对，统计数据求得仪器系统之间的高 程固定差，当观测值扣除固定差后，则可以达到全站仪高程测量，近乎 3～5毫米级误差 而接近于水准仪几何水准高程精度目的）。“全站仪横轴法”测高程，采用的也即水准 仪几何水准原理，可以在满足使用条件的前提下，直接进行高程传递，当采用对向观测 时，精度经实践验证，可以在公路工程施工测量满足常规高程测量要求，其具体操作方 法，要以具体不同品牌仪器精度而定，需在具体实践中多加检核验证，详情参阅有关测 量学书籍，此处也不再过多赘述。
• 4、常见洞内导线布设形式 • 为了提高地下导线点位精度和构成检核，避免产生任何错误，洞内导线应尽
可能避免布设成单导线，（尤其是隧道洞内导线在贯通之前，实质上属于支导线， 不可选择单支导线形式进行洞内控制，因单支导线无检核条件无平差），因而出现 多种洞内导线的布设形式。也即目前通俗称谓“单洞双导线进洞形式”。
• 三、公路隧道洞内高程控制测量
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一、概论
• • 公路隧道地下控制测量，也即洞内控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量两个 部分。 由于现代先进的GNSS卫星定位接收机设备在隧道洞内无法获取信号，GNSS（GPS） 静态控制测量在隧道洞内无法得以实施；又由于受到隧道所在线路的平曲线形状影响，隧道 洞内的平面控制测量，当前也只能采用测量传统光电设备进行观测，只能布设成导线的形式。 隧道洞内导线和洞外导线测量的原理是相同的，不再复述，因导线是在隧道洞内布设，与地 面导线比较有一些自身的特点。在此仅结合洞内导线的特点进行分述。洞内导线是随着隧道 向前开挖掘进而逐步布设的，要遵循“分级布设，高级控制低级”的测量工作原则。 隧道洞内高程控制测量方法有水准测量和三角高程测量两种，一般也要分级布设，高级 控制低级。高程控制点位布设时可单独布设，也可以与平面控制测量导线点重合布设。 根据现行施工技术规范要求：如《工程测量规范》GB 50026-2007、《公路隧道施工 技术规范》JTG F60-2009、《公路勘测规范》JTG C10-2007等，公路隧道平面控制测量 在高速公路隧道上至少也要达到一级导线等级或者当 “1Km ≤隧道贯通长度≤ 3Km”的 长隧道要洞内达到四等导线观测精度平差计算成果；高程控制测量无论是水准测量高程还是 三角高程，其高程精度成果也至少要达到四等水准精度、甚至必要时为三等水准精度。 具体规范中的内容请随后学习阅读相关施工规范书籍中条目要求，在隧道施工测量过程 中注意工作的严谨性、以设计图纸和规范的要求进行日常测量工作。
（2）当高程点布设在拱顶等高处以上对中、棱镜高为棱镜上高度时，计算需要注意：
• a）采用水准仪观测时水准尺应倒立在测点上读数计算，记录计算时的前视读数以负值即可计 算； • b)采用全站仪三角高程观测计算，当采取上对中方式时，仪器高度则为上部测点至全站仪手 柄中部对中点标记高度、棱镜高度则为上部测点至棱镜中心的高度，其观测斜距、垂直角所 采用的三角高程公式计算时，仪器高度、棱镜高度要对应的输入为负值计算即可，双差改正 中的大气折光率可以考虑不计，但应注意地球曲率的影响,地球曲率半径R值取6371Km。原 三角高程高差计算公式则为： • hAB=S×Sinα+i-v+[（S×COSα）^2]÷(2×R) 注意：此处的仪器高i和棱镜高v均 为负数。
• 3、水平角、边长观测时的注意事项
• 受隧道洞口地形条件限制，隧道洞口的控制点之间一般边长较短，且垂直角（仰角、俯 角）较大，为提高向洞内传递方向的精度，观测前应选择边长合适（当然，定向边原则上是 长边为宜，对于3KM长度内的长隧道，一般进洞外起始边定向边长以不小于300米为佳）、 垂直角不大的方向作为起始方向。 在观测过程中，在测回之间，可以采取重新调整仪器的对中整平、棱镜的对中整平，以 及检查觇标等，以减小仪器和觇标的对中误差对测角的影响。
• 隧道洞内高程控制测量的任务是测定隧道中高程控制点的高程，建立一个与地面（洞外） 统一的洞内高程控制系统，作为隧道掘进施工中，对线路纵、横坡度控制实施和洞内竖直面 内各碎步点部位高程测量工作的依据。洞内高程控制测量可以采用水准测量或者全站仪三角 高程测量。其主要特点如下：
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（1）洞内高程测量线路一般与洞内导线测量的线路相同，通常利用洞内导线点作为高程 控制点。
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• 洞内导线水平角测量时要注意以下3点： • （1）洞口站测角宜在夜晚或阴天进行;
• （2）洞内的目标应有足够的亮度，受光均匀、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标；
• （3）由于洞内导线边长较短，因此，测角时应注意尽可能的减小仪器对中和目标偏心这两方面 的误差影响，当遇到短边导线时，注意要在测回之间，将仪器和棱镜觇标重新对中。 • 洞内导线同时在测角过程中进行测距时也要注意以下3点： • （1）在充分通风后，进行测距，避免尘雾环境下测距。 • （2）测距时仪器物镜和棱镜反光镜面上要检查应该无水雾。 • （3）棱镜的照明度要适度。
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二、注意事项 • 隧道洞内导线测量的主要任务是以必要的精度，建立隧道的地下（洞内）平面控制 系统，从而开展和指示隧道的掘进方向以及衬砌、仰拱、洞内构筑物等的碎步施工测量 工作以及竣工测量。 洞内导线的起始点通常设置在隧道洞口，通过洞外地面控制测量时测定好的洞内 导线起始点，与已知坐标和起始边定向方位角的洞外控制点直接相关联。（此处也即通 俗所称谓的“导线进洞”，洞外已知控制点直接相关联的洞口第1点。例如我们现在奇 坑隧道：左洞时洞口处需要设置的第1点与洞外的已知控制点RR09、RR07点；右洞时 的洞口处需要设置的第1点与洞外的已知控制点RR09、Y0点。） 洞内导线的形状和布设形式取决于具体隧道的形状，一般是应尽量沿着隧道中线 （或者边线） 进行布设，边长应大致相等，尽量避免长短边相接。导线点应尽量布设在 施工干扰小、通视良好且稳固的安全地段（如避开施工时人为、车辆等破坏以及需考虑 爆破施工时造成扰动不稳定等情形）。由于我们不是做矿山巷道，结合高速公路隧道多 为大断面，故导线点不必考虑布设在隧道拱顶等高处上那些做法，一般布设在仰拱施作 之后的路面调平层面、边线附近，施工导线可以择根据具体实际进行布设即可，而其中 的基本导线或者主导线则要同时考虑能架设仪器、棱镜的三角角架这些位置。
砺剑技术协会 杭州·隧道
公路隧道地下（洞内）控制测量包含的 主要内容：
• 一、概论
• 二、公路隧道洞内平面控制测量
• 洞内导线测量：1、主要特点、目的、布设注意事项
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2、“分级布设”
3、水平角、边长观测时的注意事项 4、常见洞内导线布设形式 1、主要特点 2、洞内水准测量 3、洞内三角高程测量
• 3、洞内三角高程测量 • •
关于公路隧道洞内控制测量
专题叙述 到此结束 个人能力有限，敬请批评指正 谢谢参阅，再见！
2018 年 5 月
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二、公路隧道洞内平面控制测量
• 2、“分级布设”
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由于洞内条件，洞内导线并不是像洞外控制、其他小区域地面控制测量那样可以一次性 布设而成的，而是随着隧洞的开挖掘进，“及时地、逐步地、不断地向前延伸”，分级布设。
洞内导线通常分为以下3种：如右图 （1）施工导线：边长一般为20～50m. （2）基本导线：边长一般为50～100m. （3）主要导线:边长一般为150～800m.
• （3）洞内高程测量线路在隧道贯通之前，均为支水准路线，因此需要进行往返观测或者多次观测，以 资检核，防止出现差错。
• （4）隧道施工过程中为满足施工测量精度需要，一般先要用低等级高程测量给出隧道在竖直面内的掘 进方向，然后再用高等级的高程测量进行检测、平差后，并建立固定性、长期性或者永久性高程点， 此类高等级高程点的间距以300m～500m为宜。
• （1）主副导线环形式是隧道洞内导线应用最为广泛的一种形式。如下图所示：
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• 主副导线环和一般导线环的形式完全相同，只不过一般情况下对主导线测边测角，而副导线只测角不 测边。如此构成的导线环，经角度平差后对提高端点的横向精度很有利，并对角度测量构成检查，根据角 度闭合差还可以评定测角精度，因此，这种导线环形式在现实实际中运用广泛。
• （2）大断面公路隧道乃至城市地铁地下空间等方面常见洞内导线形式（详见如下示意图）
• 洞内导线还常见布设为：主辅点菱形导线、主辅点四边形导线、环形导线、全导线网、交叉导线 网等各种形式，以增加洞内导线的闭合检核条件，提高洞内平面控制网的精度和可靠性。
三、公路隧道洞内高程控制测量
• 1、主要特点
• 具体解释如下：
隧道每向前掘进20-50m,为了方便测量开挖 掌子面、拱架安装等的位置和方向，需向前布设
一个施工导线点。施工导线边短、点多，测量误
差累积较大，差累积较大，为了保证后面的施工 放样的精度，每当向前掘进100-300m,就需向前
• 精度较高的基本导线作为后面施工导线的起算点。基本导线点可以直接利用一部分施工导线 点，也可不再专门设点。当继续向前掘进，当距离上一主要导线点超过Ikm时，为了保证贯 通精度，还需向前布设精度更高的主要导线点作为后面基本导线点的起算点，主要导线点可 以直接利用一部分基本导线点的标志，对于逐步向前延伸、分级布设的隧道洞内导线，后续 低一级的导线要在高一级导线点的基础上向前延伸。同时，无论哪一级的导线，当隧道掘进 一段距离布设一个新点后，都要从起点开始进行一遍全面的复测，在直线地段一般只作角度 检测，在曲线地段还要同时作边长检核测量。这样做，一方面面可以提高精度、发现错误， 另外还可以检查点位是否变动。在有些情况下可以舍去基本导线这一级，直接在施工导线的 基础上布设长边导线（主要导线）；在不具备长边通视条件的情况下，也可以只布设基本导 线，而不布设主要导线。