隧道测量技术教程资料

第一部分、测量学基础 一 、测量学基本概念 二 、角度测量
三 、水准测量
四 、距离测量
五 、测量误差基本知识 第二部分 隧道盾构施工测量
一 、地面控制测量
二 、施工网布设和近井测量（地面趋近测量）
三 、平面定向测量 四、高程导入测量
五、洞门测量和盾构机进出洞基座放样
六、井下控制测量 七、盾构施工测量
（安置一次仪器测定一个前视点高程时采用）
视线高法：利用视线高计算高程。
（安置一次仪器测定多个前视点高程时采用）
水准测量所使用的仪器、工具：水准仪 水准尺 尺垫
2、水准仪和水准测量的工具及构造
（1）、水准仪的等级
DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 D—大地测量仪器 S—水准仪 数字 — 表示仪器的精度，即每公里往、返
作用：粗略整平 结构：如图所示 精度：一般为
8＇~ 10＇/2mm （气泡中心偏离零点2mm所对的圆心角）
c、基座
轴座：承托仪器上部
组 成
脚螺旋：调节脚螺旋使圆水准器气泡居中
连接板：连接三脚架
轴座 脚螺旋
连接板
(3)、水准尺和尺垫 a、水准尺 塔尺 ：可以伸缩，一般全长3m、5m，用于等外水准测量。 双面尺：不可伸缩，一般全长3m，用于三、四等水准测量。 铟钢尺：不可伸缩，一般全长2或3m，用于二、三等水准测量。 b、尺垫 仅在转点处竖立水准尺时使用， 防止点位移动和水准尺下沉。
脉冲式和间接求定时间的相位式。
五、测量误差基本知识
1、测量误差
a. 定义：对未知量在观测过程中所产生的误差称为测量误 差。
b.观测条件：是指观测时的三个方面因数称为观测条件， 例如：仪器精度、观测者的技术水平和外界自然条件。
c.等精度观测与不等精度观测：观测条件相同时所进行的 观测，称为等精度观测；否则称为不等精度观测。
后碎部”。
二 、角度测量 1、水平角和竖直角测量
角度测量包括水平角测量和竖直角测量。 水平角测量用于确定点的平面位置。 竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改 化成水平距离。 常用仪器 经纬仪、全站仪
2、水平角测量原理
a、水平角：相交的两条直线在同一水平面上的
投影所夹的角度。
a
b、原理：
O2
β
A
OA投影在水平度盘上
4、地面点的高程
绝对高程：地面点沿铅垂线至大地水准面的距离称为该 点的绝对高程或海拔，简称高程，用H表示。
青岛黄海水准原点，其高程72.260m。 假定高程：地面点至任意水准面的铅垂距离称假定高程 或 相对高程。 高差：地面点的高程之差称高差，用h表示。
hAB=HB-HA= HB｀-HA｀
5、大地水准面用作水平面的限度
hBA = – hAB= – 0.115m，即 A点比B点低0.115m。
(2)、概念
a、测站：测量仪器所安置的地点。
b、水准路线：进行水准测量时所行走的路线。
c、后视：水准路线的后视方向。
d、前视：水准路线的前视方向。
e、视线高程：后视高程+后视读数。
f、视距：水准仪至标尺的水平距离。
g、水准点：水准测量的固定标志。
§ 两点间的距离：是指该两点投影到水平面上的水平距离。 § 量距方法：钢尺直接量距、光电测距仪测距、光学视距法
测距。
1、 光电测距仪测距
• 测距原理：是通过测量光波在待测距离上往返一次所需的 时间t和光波传播的速度，来确定两点间的距离D的。
• 公式： D=1/2c×t • 测距仪分类：按测量时间t的不同，可分为直接求定时间的
简 图与 角值
0 / //
0 / //
//
0 / //
0 / //
0 / //
123
4
5
6
7
8
9
10
A 0 00 06 180 00 06 0 0 00 09 0 00 00 0 00 00 附图
B 31 45 18 211 45 06 +12 31 45 12 31 45 03 31 45 04
1 C 92 26 12 272 26 06 +6 92 26 09 92 26 00 92 25 58
读数为a，OB投影在水
O
b
平度盘上读数为b。
则：
A1
ba
β
O1
B
水平面
B1
角值范围：0˚~360˚
3.竖直角测量原理
a、定义 ：在同一竖直面内，仪器 中心至目标的倾斜视线与水平视线 所加的锐角。
角值范围：-90°~ +90°
视线向上倾斜， 称仰角，α为正值；
视线向下倾斜， 称俯角，α为负值。 b、原理：
h4 =a4-b4
hAB= h1+h2+h3+h4
a2
a4
b4
a3
a1 b1
b2
b3
A
TP2 TP1
TP3
B
A、B两点高差计算的一般公式：hAB =
n
hi
=
n（ai bi）
i 1
i 1
n—为测站数
4、水准测量的内业计算
（1）、例：
前进方向
2.142
1.258 0.928
1.664 1.235
2 C 182 28 24 2 28 18 +6 182 28 21 92 25 57
D 235 20 00 55 19 48 +12 235 19 54 145 17 30
A 90 02 24 270 02 18 +6 90 02 21
三、水准测量
1、水准测量原理
利用水准仪提供水平视线，读
取水准尺的读数，测定两点间
3、水准测量的施测方法
（1)、一个测站的水准测量工作
a、安置仪器于AB之间，立尺于A、B点上；
b、粗略整平；
c、瞄准A尺，精平、读数a， a
b
记录1.568m；
B
d、瞄准B尺，精平、读数b， A
记录1.471m； e、计算：hAB = a – b = 1.568-1.471=0.115m
即B点比A点高0.115m。
α =水平视线读数-目标视线读数
α1
α2
4、光学经纬仪的构造
(1)基座 基座是支承整个仪器的底座。 脚螺旋用于整平仪器。
照准部
水平度盘 基座
§Baidu Nhomakorabea(2)照准部
§ 照准部(水平)制动、微动 § 望远镜(竖直)制动、微动 § 圆水准器 8/2mm； § 管水准器30/2mm § 望远镜：倒像,2630倍 § 目镜调焦，物镜调焦， § 粗瞄准器，十字丝 § 读数显微镜 , § 竖盘部分 § 光学对点器 § 复测扳手或度盘变换器
由于大地水准面是弯曲的，在地面上测量两点间的距离， 投影到大地水准面上的长度是弧长，需要改正才能成为水 平距离。 结论1：在半径为10Km的测区内进行测量工作时，可以把大地 水准面当作水平面。 结论2：地球曲率对高程的影响较大，即使距离较短，也要考 虑其对高程的影响。
6、测量的三个要素
确定地面点的三个基本要素为：测量距离、角度和高差。 测量工作的程序和原则是：“从整体到局部”和“先控制
(1) 安置仪器于测站O点，对中、整平 (2)上半测回：盘左，LA LB (3)下半测回：盘右，RB RA
上半测回和下半测回构成一测回。 (4) 若β左- β右≤10″，认为观测合 格。此时可取
测回法观测水平角记录手簿
竖 测目 盘 站标 位
置
A 左
B
A 右
B
水平度盘读数
0 20 12 42 45 30 180 20 30 222 45 42
的高差，有已知点高程推求未
知点高程。如图：
a
高差法 hAB = a – b
A
HB = HA + hAB
视线高法
Hi= HA+ a HB= Hi-b
Hi HA
当a > b时，hAB 为正，B高于A ； 当a < b时， hAB 为负，B低于A。
前进方向 大地水准面
Bb hAB
HB
高差法：利用高差计算高程。
二、误差的种类
测量误差按其性质分为系统误差和偶然误差。 系统误差：在相同的观测条件下，对某量进行一系列的
观测，如误差出现的符号和大小均相同或按一定的规 律变化，这种误差称为系统误差。 偶然误差：在相同的观测条件下，对某量进行一系列的 观测，如误差出现的符号和大小均不一致，表面上没 有规律，而实际上是服从一定的统计规律的，这种误 差称为偶然误差。 系统误差可采取一定的方法消除，而偶然误差不能消除， 只能合理的处理数据，以减少其影响。
高差
后视（a） 前视（b） （m）
2.142
1.258
+0.884
0.928
1.235
1.664
1.431
1.672
2.074
6.406
5.998
∑a－∑b＝0.408
-0.307 +0.233 -0.402 0.408
高程 （m） 123.446
123.854 0.408
备 注
已知
四、 距离测量
半测回角值
一测回平均角
值
备注

42 25 18 42 25 12
42 25 15
附图
b、方向观测法：
用于两个以上目标方向的水平角观
测。
(1)操作步骤：
盘左位置：瞄准零方向A ，按顺时 B
针旋转照准部，依次照准B、C、D
C
各目标方向，分别读取水平度盘读
数，最后再观测零方向A ，称为上
半测回归零，以上称为上半测回。零方A向
测得高差中数的中误差（mm）。
（2）、水准仪的构造 主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。 a、望远镜：用来瞄准远处的水准尺进行读数；由物镜、目 镜、十字丝分划板、调焦透镜、调焦螺旋组成；放大率一 般为25~30倍。
视准轴：物镜中心 与十字丝交点的连线。
b、水准器
水准器的作用：整平仪器，使视准轴处于水平位置。 ①圆水准器
§ (3)水平度盘
§ 水平度盘由光学玻璃制成
§ 顺时针0360刻度；
§ 仪器整平，水平度盘水平；
§ 水平度盘与照准部相互脱离；
§ 当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。
§ 改变度盘位置，要使用复测 § 扳手或度盘变换手轮。
0
270
90
180
5、水平角测量
a、测回法：用于两个目标方向之间的水平角观测。 步骤：
2、地面点位的确定
测量工作中，确定地面点的位置是将其沿铅垂线 投 影到大地水准面上，投影点在大地水准面上的平面位置 用坐标x 、y表示，再加上地面点至投影点的铅直距离H， 就形成了表示空间位置的三维坐标系X 、 Y 、 H.
3、高斯平面直角坐标系
在高斯平面直角坐标系中，纵坐标的正负向以赤道位 界，向北为正，向南为负；横坐标以中央子午线为界，向 东为正，向西为负。
1、盾构法隧道施工发展史 2、隧道轴线控制技术 3、管片拼装技术 4、同步注浆技术 5、隧道防水技术 6、主要配套设备操作及用电 7、隧道施工安全生产 8、隧道测量技术 9、隧道施工总体筹划 10、盾构法施工对地层的影响和防治 11、盾构法隧道施工技术及工程实例分析 12、盾构法隧道施工质量通病及防治
八、贯通测量
九、竣工测量
十、监控量测 十一、地铁隧道中的轴线计算
第一部分、测量学基础
一 、测量学基本概念
1、地球的形状和大小
概况：最高8843.13m ，最低深11022m，地球半径6371km 测量学中几个重要概念： 大地体：是静止的平均海水面向陆地延伸，形成一个封闭
的曲面所包围的地球形体，以此作为地球的形状和大小 的标准。 大地水准面：是静止的平均海水面，受地球重力的影响后 所形成的处处与重力方向垂直的曲面。 参考椭球体：是为便于研究和测定地球的形状和大小，而 选用的与大地体相似并能用数学式严密表达的旋转椭球 体，称其外表面为参考椭球面。
1.672 1.431
2.074
B
A
TP3
Ⅰ
TP1
Ⅱ
TP2
Ⅲ
Ⅳ
HA=123.446m HB
大地水准面
注意：为保证高程传递的准确性，在相邻测站的观测过程中 ，必须使转点保持稳定（高程不变）。
测 站
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ 计算 检核
点号
A TP1 TP1 TP2 TP2 TP3 TP3 B Σ
水准测量手簿
水准尺读数
h、 水准点高程：指标志点顶面的高程。
水准点
i、转折点：水准测量中起传递高程作用的中间点。
(3)、连续水准测量
当两点相距较远或高差较大时，需连续安置水准仪测定 相邻各点间的高差，最后取各个高差的代数和，可得到起 终两点间的高差。如图：A、B两水准点之间，设3个临时性 的转点。
h1 =a1-b1 h2 =a2-b2 h3 =a3-b3
E
盘右位置：先照准零方向A ，按逆
D
时针方向依次照准D 、C 、B 各目
标方向，分别读取水平度盘读数，
最后再照准零方向A ，称为下半测
回归零，此为下半测回。
(2)方向观测法的计算：
方向观测法记录手簿
水平度盘读数
测 站
测 回
目 标
盘 左（L）
盘 右（R）
2C
平均读数
归零后的方 测回归零方 向值 向值平均值
D 145 17 39 325 17 36 +3 145 17 38 145 17 29 145 17 30
A 0 00 18 180 00 06 +12 0 00 12 O
A 90 02 30 270 02 24 +6 90 02 24 0 00 00
B 121 47 36 301 47 24 +12 121 47 30 31 45 06