隧道贯通误差

Page:1《高速铁路施工测量》项目5：隧道施工测量任务2：隧道贯通误差与调整Page:2思考隧道贯通误差对隧道施工有何影响?Page:3©隧道贯通误差©2.1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不重合，两点连线的空间线段称为贯通误差。贯通面实际的贯通误差只有在贯通后才能确定Page:42.2.贯通误差的分类贯通误差在水平面上的正射投影。（1）平面贯通误差：贯通面Page:5①横向贯通误差与贯通面平行的分量②纵向贯通误差与贯通面垂直的分量贯通面横向贯通误差纵向贯通误差高程贯通误差贯通点贯通点Page:6（2）高程贯通误差在铅垂面上的正射投影。2.3贯通误差对隧道贯通的影响（1）纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设计坡度。（2）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。Page:7（3）高程误差主要影响线路坡度。2.4.横向误差和高程误差的限差两开挖洞口间长度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20横向贯通误差（mm）100150200300400500高程贯通误差（mm）±50Page:82.5.影响贯通误差的主要因素（1）贯通误差是洞外控制测量、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。（2）一般横向贯通误差将洞外平面控制测量的误差和两相向开挖的洞内导线测量的误差按照等影响原则来考虑。（3）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。Page:92.6洞内外控制测量对贯通误差影响的限值隧道长度横向中误差（mm）高程中误差mm相邻两开挖洞口间长度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20洞外30456090120150±18洞内406080120160200±17洞外、洞内总影响5075100150200250±25Page:102.7隧道贯通误差估算2.7.1导线测量误差对横向贯通精度的影响（1）测角误差对横向贯通误差的影响设RX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（m），则导线的测角中误差m（″）对横向贯通中误差的影响为：（mm）2XyRmmPage:11RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678xy贯通面（mm）2XyRmmPage:12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dy(m)，导线边长测量的相对中误差为ml/l，则由于测距误差对贯通面上横向中误差的影响为：（2）测距误差的影响2ylyldlmmPage:13dy2dy412345678dy1贯通面dy5dy72ylyldlmmPage:14（3）导线测量角度误差和距离误差对贯通面上横向贯通误差的共同影响为：22ylymmmPage:15方法1.按照严密公式计算(公式与方法见《新建铁路测量规范（条文说明）》)2.7.2三角测量误差对横向贯通精度的影响估算12345678方法2.按导线估算（偏于安全，目前不提倡）Page:162.7.3顾及起始方位角误差对横向贯通误差的总影响受角度测量误差、距离测量误差和起始方位角误差的共同影响，导线测量误差对贯通面上横向贯通中误差的影响为：Page:17R01、R02Page:182.7.3.高程控制测量对高程贯通误差的影响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：）（47LMmh式中，M为每千米水准测量的偶然中误差，以mm计；L为洞外或洞内两开挖洞口间高程路线长度的公里数。Page:19ABB'C'E'D'F'DEFCYX贯通面图7隧道洞外导线布置示意图2.8案例某铁路隧道为直线隧道，设计长度为L=1136.29m，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。2.8.1平面控制测量案例Page:20以洞外导线的始点A做为坐标系原点，以隧道中线按里程增加方向为X轴正向，建立测量坐标系。在地形图上，各导线点A、B、C、D、E、F在贯通面方向上的垂足分别为A′、B′，C′、D′、E′、F′，量算出各导线点的垂距RX及各导线边在贯通面方向上的投影长度dy，其结果于下表中。（1）估算数据图解A、F为导线的始、终点，亦为隧道洞口控制点。Page:21本例隧道长度小于2km，根据洞外导线测量适用长度知，洞外导线可布设为五等：（2）确定隧道洞外平面控制测量等级导线测角中误差为mβ=±4.0″，边长相对中误差为ml/l=1/20000。（3）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计算见下表Page:22洞外导线测量误差对横向贯通影响各导线点至贯通面的垂距RX各导线边在贯通面方向的投影长度dy点名RX（m）RX2（m2）导线边dy（m）dy2（m2）B400160000A~B14019600C15025500B~C401600D25062500C~D16025600E480230400D~E704900E~F13016900∑475400∑68600Page:232000010.4lmml=±13.4（mm）2XyRmm2ylyldlmm=±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18.7mm，其允许值是30mm，显然该洞外导线测量设计可行。Page:24注：计算洞外导线测角误差影响值时，不应计入始、终点（即洞口控制桩）。但在引入洞内导线时，两洞口控制桩上需测角，故其测角误差应计入洞内的测量误差。Page:252.8.2高程控制测量案例某铁路直线隧道，设计长度为5246m，分别由两端洞口相向开挖。两端洞口分别埋设四个水准点：BM23、BM23－1和BM24、BM24－1，其中BM23和BM24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。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mΔ，并估算mΔh。Page:26实测高差（m）点号往测返测平均高差（m）高程（m）备注BM23569.760起算高程-2.3452.347-2.346BM23-1567.414-6.2996.302-6.3005P1561.1135-19.32619.322-19.324P2541.789523.632-23.62623.629P3565.418517.423-17.42717.425P4582.8435-27.57627.580-27.578P5555.2655-9.0489.045-9.0465P6546.21921.072-21.07421.073BM24-1567.292-1.2881.287-1.2875BM24566.0045定测为66.003m∑-3.7553.756-3.7555断高为0.0015m往返测高差观测值及高程计算Page:27每千米水准测量高差中数的偶然中误差计算高差不符值Δ(mm)点号测段长度R(km)实测限差/R备注BM230.9+5±1927.78P11.1-4±2114.55P20.9+6±1940.00P31.3-4±2312.31P41.0+4±2016.00P51.0-3±209.0P61.2-3±227.50BM24∑7.4+1127.14mm0.5mm1.241RnM达到四等水准测量的精度要求。Page:28高程贯通中误差为：mmmmmmLmmh187.54.71.2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。Page:296.11贯通误差的测定及调整（1）高程贯通误差mh6.11.1分类Page:30（2）纵向贯通误差mlPage:31（3）横向贯通误差mqPage:326.11.2误差的测定横向贯通误差纵向贯通误差高程贯通误差∆∆t∆h∆uPage:33①延伸中线法AB量取AB两点之间的高差与距离即可的贯通误差Page:34②坐标法贯通面主要导线主要导线A（XA’,YA’）（XA”,YA”）A”横向误差：YA’-YA”纵向误差：XA’-XA”β方位角贯通误差Page:35③水准测量法贯通面BM2细钢丝细钢丝求解点A的高程H’A求解点A的高程H”高程贯通误差为H”-H’Page:366.11.3误差的调整调整贯通误差的工作，原则上应在隧道未衬砌地段上进行，不再牵动已衬砌地段的中线，以防减少限界而影响行车。Page:37(1)直线隧道贯通误差调整方法---折线法具体方法贯通面方向β1β2♣β5’直线连接♣5’β25’直线连接顶点内移CDE转折角β5′10′15′20′25′内移外矢距Ｅ值1mm４mm10mm17mm26mm各种转折角α的内移外矢距Ｅ值♣β25’加反向曲线R=4000mR=4000mPage:38(2)曲线隧道贯通误差贯通面方向贯通面位于圆曲线上进口贯通面出口贯通面辅助切线辅助切线10203040在贯通面两侧每20米弦长的中线点上，增加或减少10″～６０″的切线偏角Page:39贯通面当贯通面位于曲线始（终）附近RABCC’DEE’D’α调整圆曲线长度法εDE与D’E’不平行也不重合调整后DE与D’E’平行RDEDDEECCRCC2360'A’F’Fsin'''DDFFAAPage:40Page:41Page:42Page:43Page:44Page:45Page:46Page:47Page:48Page:49Page:50Page:51Page:52Page:53Page:54Page:55Page:56Page:57Page:58Page:59Page:60Page:61Page:62Page:63Page:64Page:65Page:66Page:67Page:68Page:69Page:70Page:71Page:72Page:73Page:74Page:75Page:76Page:77Page:78Page:79Page:80Page:81Page:82Page:83Page:84Page:85Page:86Page:87Page:88Page:89©隧道贯通误差©Page:90©隧道贯通误差©Page:91©隧道贯通误差©Page:921．2隧道类型1）按其所处的位置不同分可为:山岭隧道、水下隧道（河底和海地）以及城市隧道等；Page:93Page:94Page:952）按其横断面形状分为圆形、椭圆形、马蹄形等；Page:96Page:97Page:98Page:99Page:1003）按其长度的不同又分为四类。公路隧道的分类隧道分类特长隧道长隧道中隧道短隧道隧道长度L(m)L＞30001000L3000500L1000L500Page:101©隧道施工测量的概述©Page:102©隧道施工测量的概述©Page:103©隧道施工测量的概述©Page:104©隧道施工测量的概述©Page:105©隧道施工测量的概述©Page:106©隧道施工测量的概述©Page:107©隧道施工测量的概述©Page:108©隧道施工测量的概述©Page:109©隧道施工测量的概述©Page:110©隧道施工测量的概述©Page:111©隧道施工测量的概述©Page:112©隧道施工测量的概述©Page:113©隧道施工测量的概述©Page:114©隧道施工测量的概述©Page:115©隧道施工测量的概述©Page:116©隧道施工测量的概述©Page:117©隧道施工测量的概述©Page:118©隧道施工测量的概述©Page:119©隧道施工测量的概述©Page:120©隧道施工测量的概述©Page:121©隧道施工测量