隧道施工測(cè)量圓曲線的測(cè)設(shè)、隧道的貫通 畢業(yè)論文》

1、<p>　　隧道施工測(cè)量圓曲線的測(cè)設(shè)、隧道的貫通</p><p><b>　　開題報(bào)告　</b></p><p>　　研究課題：隧道施工中的圓曲線測(cè)設(shè)和隧道的貫通</p><p>　　內(nèi)容摘要：對(duì)隧洞工程的開挖，在各種規(guī)范中的要求很多，精度也要求比較高，特別是對(duì)有些管道及特種工程的隧洞。對(duì)施工單位而言，洞內(nèi)控制測(cè)量精度的高低就直接影響

2、到貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫通，我們首先要對(duì)洞內(nèi)控制測(cè)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，在未貫通前對(duì)已施測(cè)的測(cè)量成果要進(jìn)行相應(yīng)的精度估算，為保證相應(yīng)的控制測(cè)量精度還要采取相應(yīng)的測(cè)量方案，下面就這幾方面進(jìn)行相應(yīng)的探析。</p><p>　　關(guān)鍵詞 地鐵車站 深基坑  圓曲線的測(cè)設(shè)  測(cè)量設(shè)計(jì)  貫通</p><p><b>　　引言 </b></

3、p><p>　　《禮記》有云：大學(xué)之道，在明德，在親民。在提筆撰寫我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的時(shí)候，我也在向我的大學(xué)生活做最后的告別儀式。我不清楚過去的一切留給現(xiàn)在的我一些什么，也無(wú)從知曉未來將賦予我什么，但只要流淚流汗，拼過闖過，人生才會(huì)少些遺憾！</p><p>　　非常幸運(yùn)能夠加入施工測(cè)量這個(gè)古老而又新興的行業(yè)，即將走向工作崗位的時(shí)刻，我仿佛感受到測(cè)量行業(yè)對(duì)我賦予新的歷史使命，測(cè)量是一項(xiàng)以除害

4、興利、趨利避害的高尚事業(yè)。這種使命，更讓我用課堂中的知識(shí)用于實(shí)際生產(chǎn)中來。特別是這半年來的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我越發(fā)感覺到學(xué)會(huì)學(xué)精測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于我貢獻(xiàn)測(cè)量是多么的重要。所以，我越發(fā)不愿放棄不多的大學(xué)時(shí)光，努力提高自己的實(shí)踐動(dòng)手能力，而本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，為我提供了絕好的機(jī)會(huì)，我又怎能放棄？</p><p>　　大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期過得特別快，幾乎每天扛著儀器，奔走在校園的每個(gè)角落，生活亦很有節(jié)奏。今天我提筆寫畢業(yè) 論文 ，我

5、的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。不管成果如何，畢竟心里不再是沒底了，挑著半年辛苦換來的數(shù)據(jù)和成果，并不斷的完善他們，心里感覺踏實(shí)多了。</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的設(shè)計(jì)中要感謝測(cè)量系為我們的工作提供了測(cè)量?jī)x器，還有各指導(dǎo)老師的教導(dǎo)和同學(xué)的幫助。</p><p>　　二、洞內(nèi)控制測(cè)量設(shè)計(jì)</p><p>　　2．1平面控制測(cè)量設(shè)計(jì)</p><

6、p>　　洞內(nèi)平面控制測(cè)量在未貫通前都是支導(dǎo)線。當(dāng)接到隧洞工程開挖任務(wù)時(shí)，首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)貫通精度要求，對(duì)洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，估算預(yù)期的誤差、確定導(dǎo)線施測(cè)的等級(jí)，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度，更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測(cè)量設(shè)備及測(cè)量方案。</p><p>　　根據(jù)隧洞設(shè)計(jì)開挖圖，按一定比例尺在CAD或圖紙上繪出隧洞開挖平面圖及貫通面位置，充分考慮開挖施工時(shí)洞內(nèi)的測(cè)量環(huán)境（如通視條件及出渣

7、等對(duì)測(cè)量的影響）、以及測(cè)量精度的提高，合理的選出導(dǎo)線點(diǎn)位置，并展于圖上。</p><p>　　支導(dǎo)線的終點(diǎn)是支導(dǎo)線精度的最弱點(diǎn)，橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測(cè)角誤差及導(dǎo)線邊長(zhǎng)誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度，下面主要分析橫向貫通中誤差。</p><p>　　根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測(cè)角及測(cè)邊是相互獨(dú)立的兩個(gè)量，則可得導(dǎo)線測(cè)角中誤差所引起的橫向貫通中誤差myβ為：</p>

8、;<p>　　myβ = ±mβρ∑RC2 2.1.1</p><p>　　式中： mβ—導(dǎo)線測(cè)角中誤差，S；</p><p>　　∑RC—觀測(cè)角度的導(dǎo)線點(diǎn)到貫通面的垂直距離平方的總和，m2。</p><p>　　導(dǎo)線測(cè)邊誤差所引起的橫向貫通中誤差為mys：</p><p>　　mys&#

9、160;= ±mss∑Dy2 2.1.2</p><p>　　式中： mss—導(dǎo)線邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差， mm；</p><p>　　∑Dy—各導(dǎo)線邊在貫通面上的投影長(zhǎng)度平方和的總和，m2。</p><p>　　那么，導(dǎo)線測(cè)量誤差在貫通面上所引起的橫向貫通中誤差my為：</p><p>　　my=±

10、myβ2＋mys 2 2.1.3</p><p>　　該式是隧洞工程橫向貫通中誤差常用的估算公式。</p><p>　　以上海市地鐵總公司設(shè)計(jì)科研處于97年7月11日提供的T208A、T209A、T210A三點(diǎn)坐標(biāo)為起算依據(jù)，上行線布設(shè)了線長(zhǎng)為1984.6m精密導(dǎo)線，下行線布設(shè)了線長(zhǎng)為1266.1m的精密導(dǎo)線。導(dǎo)線分為三部分①.地面點(diǎn) ②.貫通點(diǎn) ③.隧道點(diǎn)。觀測(cè)使用的

11、儀器為索佳SET 2B全站儀。</p><p>　　由于隧道軸線的平面圖基本上均為“S”形，并有直線段、圓曲線段與緩和圓曲線段之分，則設(shè)計(jì)坐標(biāo)的計(jì)算也分為三種情況。</p><p><b>　　測(cè)點(diǎn)在直線段上</b></p><p><b>　　或：</b></p><p>　　式中：s─測(cè)點(diǎn)至起始

12、點(diǎn)距離；x0,y0─直線段起始點(diǎn)坐標(biāo)；x,y─測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；</p><p>　　α0─直線方向角；X，Y─測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)；△─橫向偏移</p><p><b>　　測(cè)點(diǎn)在圓曲線上</b></p><p>　　隧道平面設(shè)計(jì)圖中，已知圓曲線的圓半徑R，偏角α，切線方向角αT，圓曲線長(zhǎng)度L0，切線交點(diǎn)JD的坐標(biāo)（XJ,YJ）或圓曲線中點(diǎn)QZ的坐標(biāo)（X

13、Q,YQ）。則圓曲線圓心0的坐標(biāo)（X0,Y0）計(jì)算如下：</p><p>　　式中： α0─是切線交點(diǎn)JD至圓心O方向角；相對(duì)于切線方向，圓曲線左偏時(shí)ω=1;</p><p>　　圓曲線右偏時(shí)ω=-1；x0,y0─圓心O的坐標(biāo)；s─測(cè)點(diǎn)至圓心O的距離；</p><p>　　x,y─測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；αT─測(cè)點(diǎn)至圓心O的方向角；X，Y─測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)；</p>

14、<p><b>　　△─橫向偏移</b></p><p><b>　　測(cè)點(diǎn)在緩和圓曲線上</b></p><p>　　隧道平面設(shè)計(jì)圖中，已知緩和圓曲線的半徑R，緩和圓曲線長(zhǎng)度L0，兩端緩和圓曲線要分別計(jì)算x′、y′，左段（ZH－HY）以ZH為起點(diǎn)，切線方向角αT1（右偏）；右段（HY－ZH）以HZ為起點(diǎn)，切線方向角αT2（左偏）。起始

15、點(diǎn)坐標(biāo)為XH、yH。</p><p>　　式中： 相對(duì)于切線方向，緩和圓曲線左偏時(shí)ω=1;緩和圓曲線右偏時(shí)ω=-1；</p><p>　　x,y─測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)；αT─測(cè)點(diǎn)至圓心O的方向角；X，Y─測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)；</p><p>　　△─橫向偏移;cx,cy1,cy2,cy3─已知緩和圓曲線方程參數(shù)</p><p>　　上行線經(jīng)實(shí)地勘查后采用方

16、向線法向隧道內(nèi)傳遞方向，因貫通測(cè)量對(duì)方向值的要求很高，故我們對(duì)貫通測(cè)量采取了如下措施：①.邊長(zhǎng)大于15m ②.垂直角小于200 ③.采用固定墩臺(tái)強(qiáng)制對(duì)中消除對(duì)中誤差，從而保證了上下方向傳遞誤差不大于5"。</p><p>　　導(dǎo)線點(diǎn)的各個(gè)頂角用徠卡leica 0.5全站儀測(cè)9測(cè)回，導(dǎo)線點(diǎn)各點(diǎn)之間的距離用徠卡leica 0.5全站儀往返測(cè)定。上行線97年11月3日～98年1月20日共復(fù)測(cè)9次。隧道軸線點(diǎn)

17、每隔20或30環(huán)各測(cè)一點(diǎn)，水平角一測(cè)回，距離單向兩次測(cè)定最終計(jì)算出軸線點(diǎn)坐標(biāo)，及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差。見表一</p><p>　　表一：實(shí)測(cè)軸線點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值表 （上行線）</p><p>　　表一中：X，Y─實(shí)測(cè)坐標(biāo)-設(shè)計(jì)坐標(biāo)；H─實(shí)測(cè)高程-設(shè)計(jì)標(biāo)高； </p><p>　　△─橫向偏差； ─隧道內(nèi)徑；單位均為mm；</p><p>　

18、　上行線軸線復(fù)測(cè)重復(fù)檢查12點(diǎn)，最大誤差分別為：X=20mm（540環(huán)）；Y=20mm（690環(huán)），各點(diǎn)均方誤差 M=12.9mm；H =16mm（660環(huán)），高程均方誤差M=6.1mm； =13mm（510環(huán)），直徑均方誤差M=6.9mm。各環(huán)重復(fù)檢查誤差見表三。</p><p>　　下行線98年5月～98年9月共復(fù)測(cè)11次。下行線方向傳遞采用方向線法和懸吊鋼絲法交叉進(jìn)行，采用懸掛鋼絲的具體方法是將重錘浸入機(jī)油

19、桶中，使鋼絲穩(wěn)定。通過觀測(cè)計(jì)算出井下控制點(diǎn)的坐標(biāo)，與井下控制點(diǎn)連線的方位角。為了提高精度，要設(shè)法觀測(cè)多組成果，可一次懸掛三、四根鋼絲，使每次成果中有幾個(gè)聯(lián)系三角形，用聯(lián)系三角形傳遞方位角時(shí)必須采取措施保證兩根鋼絲自由懸掛。用鋼絲投點(diǎn)時(shí)必須注意其擺動(dòng)周期，我們應(yīng)測(cè)定鋼絲擺動(dòng)的對(duì)稱中心，為此至少要注視鋼絲擺動(dòng)一周期的時(shí)間，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)鋼絲振幅達(dá)極大時(shí)的左右兩個(gè)位置，取水平度盤的讀數(shù)，平均后才是視準(zhǔn)軸指向鉛垂線時(shí)的水平度盤讀數(shù)。也可采用視準(zhǔn)軸對(duì)

20、準(zhǔn)鋼絲擺動(dòng)的對(duì)稱中心的方法。儀器距鋼絲近時(shí)一定選用細(xì)鋼絲。觀測(cè)中嚴(yán)禁鋼絲蠕變伸長(zhǎng)使重錘擱底。</p><p>　　隧道軸線點(diǎn)測(cè)量每隔10環(huán)或20環(huán)測(cè)一點(diǎn),水平角一測(cè)回，垂直角半測(cè)回，距離單向兩次測(cè)定，最終計(jì)算出軸線點(diǎn)坐標(biāo),及其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差。見表二</p><p>　　表二：實(shí)測(cè)軸線點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值表 （下行線） </p><p>　　表二中

21、：X，Y─實(shí)測(cè)坐標(biāo)-設(shè)計(jì)坐標(biāo)；H─實(shí)測(cè)高程-設(shè)計(jì)標(biāo)高； </p><p>　　△─橫向偏差； ─隧道內(nèi)徑；單位均為mm；</p><p>　　下行線軸線復(fù)測(cè)重復(fù)檢查23點(diǎn), 最大誤差分別為：X= 32mm（80 環(huán)）， Y=21mm（910環(huán)），各環(huán)坐標(biāo)均方誤差M=14.9mm；H =14mm（890環(huán)），直徑均方誤差M=4.4mm； =-8mm（80 環(huán)），高程均方誤差M=3.7mm。

22、保證了貫通精度，為盾構(gòu)機(jī)的正確推進(jìn)提供了基礎(chǔ)保證。各環(huán)重復(fù)檢查誤差見表四。</p><p>　　表三：上行線二次測(cè)量誤差表（mm）</p><p>　　表四：下行線二次測(cè)量誤差表（mm）</p><p>　　2．2高程控制測(cè)量設(shè)計(jì)</p><p>　　隧洞洞內(nèi)高程的控制測(cè)量精度直接影響的是豎向貫通中誤差，通常是根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量誤差引

23、起的豎向貫通中誤差來確定高程控制測(cè)量的等級(jí)。</p><p>　　mh=±m△L 2.2.1</p><p>　　式中：  mh--豎向貫通中誤差；</p><p>　　L—洞內(nèi)高程測(cè)量路線的全長(zhǎng)，m；</p><p>　　m△--按測(cè)段往返測(cè)的高差不符值計(jì)算的每公里高差中數(shù)的偶然中誤差，mm；</p>

24、;<p><b>　　由2.1.1式得：</b></p><p>　　m△=mh L 2.2.2</p><p>　　式中L可根據(jù)圖上擬定的路線量取或取3～5倍洞軸線的長(zhǎng)度。</p><p>　　確定水準(zhǔn)路線方案后，在表1中查取大于或等于根據(jù)2.2.2式計(jì)算出m△的數(shù)值，選取相應(yīng)的高程控制測(cè)量等級(jí)。</p

25、><p>　　確定高程測(cè)量的等級(jí)后，選取方便施測(cè)、經(jīng)濟(jì)合理，又能保證高程傳遞精度的測(cè)量方法，如水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量，嚴(yán)格按相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。</p><p>　　以上海市地鐵總公司設(shè)計(jì)科研處提供的97年7月11日成果，即Ⅱ－16，Ⅱ－17水準(zhǔn)點(diǎn)高程值為起始數(shù)據(jù)來測(cè)量軸線標(biāo)高。</p><p>　　Ⅱ－16、Ⅱ－17兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間高差經(jīng)98年1月7日兩次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)變化

26、較大，檢測(cè)所用儀器為威爾特N3水準(zhǔn)儀，往返閉合差為0.27mm檢測(cè)高差與已知高差相差＋18.33mm，至此我們采用了Ⅱ－16水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，用懸掛鋼尺法將高程傳入隧道底部?jī)晒潭c(diǎn)上，鋼尺事先進(jìn)行溫度改正、尺長(zhǎng)改正、尺子自重改正（重錘與拉力改正時(shí) 的拉力匹配）。隧道內(nèi)每隔60m布設(shè)一水準(zhǔn)點(diǎn)，上行線布設(shè)15點(diǎn)，下行線布設(shè)18點(diǎn)，水準(zhǔn)觀測(cè)使用儀器為威爾特N3水準(zhǔn)儀，上行線從97年11月至98年2月水準(zhǔn)線路共復(fù)測(cè)8次最大高差為3.49mm（包括

27、隧道變形在內(nèi)）。下行線從98年4月至98年8月水準(zhǔn)線路共復(fù)測(cè)10次，最大高程差為2.13mm（包括隧道變形在內(nèi)）。</p><p>　　隧道兩端水準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)聯(lián)測(cè)高程閉合差分別為：上行線＋0.98mm、下行線為+1.25mm，兩端頭井底高程均由井口從地面將高程引入井底。</p><p>　　軸線點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量，是以最近的水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，用N3水準(zhǔn)儀配合2m銦鋼標(biāo)尺和5m金屬塔尺，每隔10環(huán)、20環(huán)或

28、30環(huán)測(cè)一點(diǎn)，并計(jì)算出該環(huán)的實(shí)測(cè)標(biāo)高和實(shí)測(cè)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之差H。（上行線見表一）、（下行線見表二）。軸線標(biāo)高自我檢查復(fù)測(cè)上行線12點(diǎn)最大相差＝16mm，高程均方誤差M=6.1mm；下行線18點(diǎn)最大相差＝14mm，高程均方誤差M=3.7mm。（注：以上誤差計(jì)算均包括隧道變形差在內(nèi)）。</p><p>　　上行線最終結(jié)果即盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞后在洞口的姿態(tài)居中─偏北，兩邊離洞口鋼圈15cm以上。</p><

29、p>　　下行線平均誤差僅在10mm左右，最終結(jié)果即盾構(gòu)機(jī)在洞口的姿態(tài)─正好居中，盾構(gòu)直徑與洞門直徑幾乎一樣。</p><p>　　以上結(jié)果滿足了對(duì)盾構(gòu)進(jìn)洞偏差不大于±5mm技術(shù)要求。</p><p>　　實(shí)踐證明，用leica0.5全站儀將地面坐標(biāo)點(diǎn)傳遞到井下，采用直接傳遞法簡(jiǎn)便高效，只要加強(qiáng)各項(xiàng)技術(shù)措施，精心作業(yè)，是可以得到好的成果。同時(shí)為今后的地鐵隧道貫通測(cè)量積累了經(jīng)驗(yàn)

30、。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在關(guān)于隧道施工貫通測(cè)量方法的學(xué)習(xí)中，我認(rèn)真學(xué)校了貫通測(cè)量的相關(guān)知識(shí)了解了貫通測(cè)量施工的步驟，需要注意的問題以及貫通設(shè)計(jì)書的編制等內(nèi)容。并結(jié)合上海浦東新區(qū)臨港新城11號(hào)地鐵8標(biāo)、9標(biāo)段的工程實(shí)際情況著重學(xué)習(xí)了兩＃貫通誤差的理論知識(shí)。結(jié)果表明，運(yùn)用理論公式，根據(jù)地面導(dǎo)線測(cè)量的誤差，地下導(dǎo)線測(cè)量誤差以及定向誤

31、差等能夠大致預(yù)計(jì)出隧道貫通的平面誤差?？偠灾谧霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我通過路輪的學(xué)習(xí)以及與工程實(shí)踐的結(jié)合，對(duì)以前沒有接觸過的地下工程施工方法，特別是隧道貫通測(cè)量以及誤差預(yù)計(jì)方面的內(nèi)容有了進(jìn)一步的了解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．劉建航，侯學(xué)淵主編，基坑工程手冊(cè)，建筑工業(yè)出版社，1997年。</p><p

32、>　　2．工程FORTRAN程序集，清華大學(xué)出版社，1986。</p><p>　　3．《現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)手冊(cè)》編委會(huì)，運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化理論卷，清華大學(xué)出版社，1998。</p><p>　　4. 周文波，盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用【m】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004</p><p>　　5 城市測(cè)量規(guī)范【m】 北京建筑工程出版社，1999</p>