隧道施工测量外业及内业数据处理.docx
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隧道施工测量外业及内业数据处理
毕业实习报告
学生姓名：
班级：
1141501
专业：
工程测量与监理
指导教师：
陶国强
实习时间：
2013年12月20日2014年2月10日
实习单位：
某某测绘技术服务有限公司
东华理工大学高职学院
2014年5月20日
目录
1.概述1
2.实习内容1
2.1洞外平面控制测量1
2.2洞外高程控制测量5
2.3洞内控制测量7
2.4洞内高程控制测量8
2.5竖井联系测量9
2.6一井定向10
2.7两井定向12
2.8贯通测量14
3.总结15
4.致谢16
5.参考文献17
6.附录17
1.概述
1）基本情况
1、实习时间：
2013年12月20日至2014年2月10日
2、实习单位：
上饶市三江测绘技术服务有限公司
3、实习岗位：
测量员
2）实习目的
1、隧道施工测量的目的是保证隧道相向开挖时能按规定的精度正确的贯通，并使各项建筑物一规定精度按设计位置修建。
2、洞外、洞内施工控制测量、隧道贯通误差的测定及调整、辅助坑道的测量等。
3、对长、大隧道设置的控制网应定期进行校核，控制点如有损毁应补设并联测。
并在施工前预计贯通中误差是否符合规定要求。
4、对隧道洞外的水准点、中线点应定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定。
设定的桩点必须稳固、可靠且通视良好。
5、隧道施工测量的主要任务是保证隧道开挖按规定的精度要求贯通，因此隧道测量必须以规定的精度认真、慎重的进行，避免产生严重后果，造成浪费和返工。
2.实习内容
主要内容为隧道的地面控制测量、洞内联系测量和贯通测量。
2.1洞外平面控制测量
隧道开挖的地面控制测量应在隧道开挖以前完成。
地面控制测量包括平面控制测量和高程测量，平面控制测量网应根据隧道的长度和平面形状以及线路通过地区的地形情况和施工方法进行设计布设。
过去常用的方法是三角测量、导线测量。
由于现在全站仪的应用普及和GPS技术的应用，GPS控制网或GPS网与导线相结合已成为隧道平面控制的主要方式。
GPS网布网灵活，操作简单，工作效率高；高程控制测量通常仍采用水准测量方法。
2.1.1测量工具（见表1）
表1测量工具
序号
名称
型号
备注
1
GPS接收机
2
全站仪
徕卡TCRP1201+
测角精度1″
3
水准仪
DINI03
0.3mm/km
4
温湿表
5
气压表
2.1.2控制测量项目（见表2）
表2控制测量项目
序号
监控量测项目
量测仪器
精度
备注
1
洞外独立控制网
GPS接收机
1mm
2
洞内平面控制网
全站仪
1mm
3
洞内高程控制网
水准仪
0.1mm
平面控制网测量采用GPS静态测量模式，GPS接收机的标称精度指标符合±（5mm+1ppm×D）。
隧道洞外GPS平面控制测量等级应符合表3的要求。
表3平面控制测量设计要求
测量方法
测量等级
适用长度（km）
洞口联系边方向中误差（″）
边长相对中误差
GPS
二
4~6
1.3
1/180000
2.1.3GPS洞外控制网布设
洞外平面控制网原则上沿隧道进出口连线方向布设，控制线路中线，平面控制网由洞口子控制网和洞口子网间的联系网组成，同时考虑GPS观测对控制点的要求。
2.1.4选点和埋石
控制点考虑满足GPS观测的要求，又要考虑适合隧道控制测量对控制点的要求。
隧道控制点标心钉为金属标志制作材料，上部为不锈钢，下部采用普通钢筋焊接而成。
控制点采用现场灌注混凝土的方式埋设。
如下图1所示：
图1标石断面图
2.1.5观测数据采集
GPS控制网采用Trimble双频GPS接收机，静态作业模式作业，接收机标称精度应不低于±（5mm+1ppm×D），且检定合格。
作业前应按规范要求进行相关检测，作业过程中应保持接收设备工作状态良好。
观测前，应按设计的控制网网形、卫星可见预报表、GPS接收机数量、交通情况编制GPS观测计划；并根据确定的作业模式，配置预置作业任务参数；作业中应通过报话机和移动电话及时沟通信息。
观测应按设计控制网网形进行，洞口子网和联系网可统一观测，每条基线应观测2个时段，时段长度应大于90分钟。
观测时，为减小对中及相位中心误差，应对GPS天线进行统一定向，第一时段指北定向，第二时段指南定向。
GPS观测应选择卫星数目多、卫星升降少、GDOP值较小且稳定的观测窗口施测，观测符合表4要求。
表4GPS测量作业技术要求表
等级
截止高度角
有效卫星数
采样间隔
有效时段长度（min）
天线高丈量
天线高较差
对中误差
二
≥15º
≥4
15秒
≥90
2次
≤2mm
≤1mm
2.1.6数据处理
以同步观测区为单位进行独立基线解算和质量检核。
以无约束平差确定有效观测量为基础，进行三维无约束平差和二维约束平差。
基线解算采用Leica公司的“LeicaGeoOfficeCombined”软件进行解算，解算结果应满足软件规定的指标要求，基线观测值均应按规范的要求进行重复基线检核和异步环闭合差检核。
GPS外业观测后应对观测数据进行计算；检核观测成果的质量，应用基线处理软件进行基线解算，基线向量的质量应满足下列规定。
（1）由独立基线构成的异步环各坐标分量及全长闭合差应满足以下各式的要求：
公式1
公式3
公式2
公式4
式中：
、
、
——坐标分量闭合差；
——环的全长闭合差；
n——闭合环的边数；
——标准差，
=
，其中
取5mm，
取1ppm，d按环平均边长计算。
当闭合环中长、短边的长度相差较大时，宜按边长和等级规定的精度计算每条边的，并按误差传播定律计算环闭合差的限差。
（2）重复观测的基线较差（
）应满足下式要求：
公式5
式中：
——标准差，d按基线长度计算。
根据隧道洞口子网和子网间联系网的不同特点，洞口子网基线构成的异步环三维闭合差限差应小于20mm；子网间的联系网基线构成的异步环相对闭合差应符合表5要求：
表5异步环相对闭合差限差限差单位：
ppm
长边长度（km）
开挖洞口间距离（km）
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
4～8
7.5
6.1
5.2
4.6
3.9
3.4
3.2
（3）采用同济大学TGPPS6.02软件进行平差计算。
公式6
无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下面要求；
VΔX≤3σVΔY≤3σVΔZ≤3σ
公式7
公式8
公式9
整网约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名基线向量改正数较差应符合下列规定：
dvΔx≤2
dvΔy≤2
dvΔz≤2
约束平差后平面控制网的主要技术指标应符合表6的规定。
表6二等GPS控制网测量的主要技术要求
等级
基线方位角中误差（″）
约束点间的边长相对中误差
约束平差后最弱边边长相对中误差
二级
1.3
1/250000
1/180000
注：
当基线长度短于500m时，边长中误差应小于5mm。
根据约束平差后的控制点成果估计洞外控制测量和洞内导线测量对各开挖洞口间横向贯通误差的影响值进行估算，分别分析精测网施工坐标系和隧道工程独立坐标系成果对隧道贯通误差的影响，以决定最终成果的使用，并根据客观情况对洞内测量要求提出建议。
2.2洞外高程控制测量
洞外高程控制测量的任务是按照设计精度施测两相向开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，保证按规定精度在高程方向正确贯通。
2.2.1洞外高程控制网布设
高程控制网布设应根据实地交通状况和1：
10000地形图按隧道进出口位置布设。
在布网过程中，应首先按地图交通路线进行实地踏勘，然后选择最优路线进行测量。
2.2.2选点和埋石
每个洞口设置3个洞口水准点，选择在洞口附近土质坚实、通视良好、施测便利、高程适宜和便于保存之处；三个洞口水准点中的两个设置在洞口附近，两点之间距离按安置一次仪器能进行观测为原则，另一个设置在更为安全的区域，便于复核联测，联测隧道范围内所有的二等水准控制点。
2.2.3水准观测
水准观测采用天宝Dini03电子水准仪统一按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）二等标准施测。
水准仪的标称精度均为每公里高差偶然中误差±0.3mm。
采用单路线往返观测，同一条水准路线的往返观测应采用相同的人员、仪器、转点尺承，沿相同水准路线。
沿公路施测时应使用大于5公斤的铸铁尺垫，在山路地段施测应采用尺桩或突出岩石作为立尺转点；使用尺撑扶尺，水准尺气泡居中；使用干湿温度计测定气温。
水准观测要求：
视线长度≥3m、≤50m，前后视距差≤1.5m，前后视距累积差≤6.0m，视线高度≥0.55m、≤2.8m，测站限差：
两次读数差≤0.4mm，两次读数所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差两次读数差≤1.0mm，观测时偶数站按后-前-前-后，奇数站按前-后-后-前的顺序进行，每一测段应为偶数站。
水准测量精度应满足表7规定。
表7水准测量观测的主要技术要求
每千米高差偶然中误差M△
检测已测段高差之差
往返测不符值
附合路线闭合差
环闭合差
表中：
R为测段长度，L为附合线路长度，F为环线长度。
二等水准临时间歇点要求：
在间歇时要求设置2至3个间歇点并作为临时水准点处理，间歇点设置要求，第一个间歇点与第二个间歇点间距要求在400m以上，第二个和第三个间歇点间距在两站测量范围内，同时间歇点的规格要以ø30以上的螺纹钢筋，长度大于600mm，并保证不易被破坏位置；间歇后测量首先检测三个歇点间高差，在满足限差要求后方可进行余下水准路线测量，如果三个间歇点间有两个点间高差超出限差，必须进行重新测量。
2.2.4数据处理
原始数据处理采用电子水准仪自带软件将原始数据处理为高差距离文件，水准网平差采用铁三院研发的TSDI_HRSADJ精密工程测量平差系统或武汉大学的“科傻地面控制网测量数据处理系统”（COSAWIN）进行严密平差，并采用清华山维数据处理系统进行数据计算对比。
每千米高差偶然中误差MΔ按下式计算：
公式10
MΔ=±
公式10式中：
L—水准测量的路线长度（km）；
Δ—水准路线测段往返高差不符值（mm）；
n—往返测的水准路线的测段数。
水准点成果最后取位至0.1mm。
2.3洞内控制测量
2.3.1洞内控制点的布设
洞内导线点从洞口GPS投点开始，按线路方向间距200米布设，在仰拱填充面左右侧各埋设一点，距电缆槽边约2米的位置。
导线点采取预埋或冲击钻钻眼埋设。
埋设高度低于仰拱填充面10cm左右，确保施工过程中不被破坏。
根据现场实际情况，将导线点埋设在仰拱填充面上，如图2所示：
洞内导线点断面图
图2洞内导线点埋设剖面图
2.3.2洞内观测方法
洞内平面控制测量采用莱卡1201全站仪进行观测，观测方法为测回法。
根据仪器精度情况观测4个测回即可，但是考虑到隧道观测环境较差，观测6个测回，保证隧道贯通精度满足设计要求。
导线测量满足表8规定。
表8四等导线测量主要技术要求
等级
测角中误差（″）
测距相对中误差
方位角闭合差（″）
导线全长相对闭合差
四等
2.5
1/80000
1/40000
2.3.3观测数据采集
水平角观测宜采用方向观测法，并符合表9规定。
表9水平角方向观测法的技术要求
等级
仪器等级
半测回归零差（″）
一测回内2c互差（″）
同一方向值各测回互差（″）
四等
1″级仪器
6
9
6
注：
当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
边长测量应符合表10规定。
表10边长测量技术要求
等级
每边测回数
一测回读数较差限值（mm）
测回间较差限值（mm）
往返观测平距较差限值
往测
返测
四等
2
2
2
3
2mD
注：
1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
测距边的斜距应进行气象和仪器常数改正。
气压、气温读数取位应符合表11的规定。
表11气压、气温读数取位要求
测量等级
干湿温度表（℃）
气压表（hPa）
四等
0.5
1
2.4洞内高程控制测量
洞内高程测量的目的是为了在井下建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道在竖宜方向上的位置及相互关系与在竖直面内的关系的数据，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。
其具体任务大体有以下几项：
1、确定主要巷道内各水准点与永久导线点的高程，以建立井下高程基本控制，
2、给定巷道在竖直面内的方向，
3、确定巷道底板的高程，
4、检查主要巷道及其运输线路的坡度和测绘主要运输巷道纵剖面图。
高程控制测量按二等水准规范测定，点位与洞内平面控制网共点，观测方法、数据采集、平差与洞外高程控制网施测方法一致。
得出的高程成果再用全站仪进行复核。
水准测量的内业整理主要是计算出备测点间的高差。
由于巷道中的水准点有的设在底板，有的设在顶板，因此可能出现如下图所示的四种情况。
但不论哪种情况，在计算两点间的高差时，仍与地面水准测量一样，是用后视读数减去前视读数，即
公式11
h=a-b
当测点在顶板上时，只要在顶板测点的水准尺读数之前冠以负号，仍可按式上计算高差。
当求得各点间的高差及各项限差部符合规定后再将高程闭合差进行平差，并计算各测点的高程，井下水准测量的四种情况如图3所示：
图3井下水准测量的四种情况
2.5竖井联系测量
在隧道建设中，除了开挖横洞、斜井来增加工作面外，还可以用开挖竖井的方法来增加工作面。
这时，为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐标、方向、高程，经由竖井传递到地下去。
这些传递工作称为竖井联系测量。
其中坐标和方向的传递称为竖井定向测量。
通过竖井定向测量，使地下平面控制网与地面控制网有统一的坐标系统。
而通过高程传递则使地下高程系统获得与地面统一的起算数据。
2.5.1联系测量的必要性
1、需要确定地面建筑物，铁路和河湖等与共下采矿巷道之间的相对位置关系。
这种关系一般是用并上下对照图来反映的。
众所周知，出于地下开采而引起的岩层移动，往往波及地面而使建筑物遭受破坏，甚至造成重大事故。
如果采矿工作是在河湖等水体下进行，当地面出现的裂续与井下的裂隙相连通时，河水就有可能经裂续流入井下而使整个矿井淹没。
因此我们必须时刻掌握采矿工作是在什么地区的下方进行着，以便采取预防措施。
2、需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与采空间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。
不然，就有可能发生大量涌水及瓦斯涌出，迫使采矿工作停顿，甚至造成重大安全事故。
3、为解决很多重大工程问题，例如并筒的贯通或相邻矿井问各种巷道的贯通及由地面向并下指定的地点开凿小井或打钻孔等等都需要井上下来用同一坐标系统。
由此可知并上下采用同一坐标系统是安全地有计划地进行采矿的重要保证。
2.5.2一井定向的工作组织
一井定向因工作环节多，测量精度要求高，同时又要尽量缩短占用并筒的时间，所以须有很好的工作组织，才能圆满地完成定向工作。
如事先无周密的组织工作，临到测量时发生了问题，便会束手无策，以致定向完不成任务。
在实际工作中已有这样的教训，我们一定要引以为戒。
一井定向的工作组织，分为准备工作，地面和定向水平上的工作以及安全措施等，分述如下：
2.5.3准备工作
选择连接方案，作出技术设计。
选择连接方案的原则是：
（1）所获得的最终结果能力分满足精度要求；
（2）需要占用并筒的时间最短；
（3）矿上所拥有的人员、设备能满足所提出的要求（当然可以考虑到邻矿或其他单位借用）；
（4）根据实际情况，确定垂球线和连接点的位置；
（5）按图形估计各种方案的精度和所需要的时间，选择精度适当的图形作为定向的设计方案；
2.6一井定向
投点方法：
说明选用的钢丝牌号，垂球重量，采用稳定或摆动投点并给出垂球线在并筒内的悬挂位置及投点设备（绞车、滑轮、定点盘等）安装地点图。
一井定向联系测量示意图如图4所示：
图4一井定向联系测量示意图
（1）井上下与垂球线连接时所采用的仪器和工具，测角量边方法和精度要求，
（2）工作组织图表，应包括定向所需要的时间，并上下所需的人员配备。
制定工作时间图表时，在符合安全的情况下，应尽可能的采取平行作业，以缩短占用井筒的时间，拟定这样的时间表是很重要的。
一方面它是向领导提出占用井筒时间的依据，更重要的是使我们对定向工作做到心中有数。
2.6.1定向设备及用具的准备
主要是准备投点设备，如绞车、滑轮、垂球、钢丝稳定设备或摆动观测设备，但对安设滑轮、定点板、定向水平上的工作台以及盖并等所需木料的准备更为重要。
因为前者均系矿山测量机构所拥有的，而后者都是临时准备的。
（1）检查定向设备及检验仪器;
（2）预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下;
（3）规定好井上下联络信号（一般都能利用电话或对讲机进行井上下联系），同时井上下应该先确定一人负责指挥联络工作。
2.6.2地面工作内容及顺序
（1）将定向所需之人员及设备送到定向水平；
（2）将提升容器可靠地固定，当固定在地面时，应高于滑轮安装水平，也可将罐笼固定在井口之下，把它当作操作台使用；
（3）铺井盖和安装绞车；
（4）安装滑轮
（5）下放钢丝；
（6）固定绞车插爪，检查钢丝白由悬挂情况；
（7）测量角度；
（8）丈量边长，
（9）提升钢丝，拆卸设备。
2.6.3定向水平上的工作内容及顺序
（1）铺井盖；
（2）挂上工作垂球；
（3）检查钢丝自由悬挂情况；
（4）安设定点盘，进行摆动观测（稳定投点时没有这项工作）
（5）测量角度；
（6）丈量边长；
（7）钢丝提升到地面后，拆卸设备。
2.6.4定向时的安全措施
在进行联系测量时，应特别注意安全，否则极易产生意外事故。
为此，必须采取下列措施：
（1）在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；
（2）提升容器应牢固停妥；
（3）并盖必须结实可靠地盖好；
（4）对定向钢丝必须事先仔细检查，只有当井下人员撤出井简后才能开始；
（5）垂球未到并底或地面时，井下人员均不得进入井筒；
（6）下放铜丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这样最易使钢丝折断；
（7）应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警惕。
在地面工作的人员不得将任何东西掉入井内，由为井筒深而使物体自由下落的速度很大，甚至是一块小木头，也将造成事故；在井盖上工作的人员均应配带安全带；
（8）井上下应有专人负责联系；自始自终，地面井口不能离人。
2.7两井定向
当由两相邻竖井开挖的隧道贯通后，就可以进行两井定向。
该法的实质就是对两井间的地下导线进行平差。
设两井的地下投点分别是P1和P2其坐标己按以上方法由地面控制点测定，由它们可以求得闭合边长S。
而根据在地下己观测的两井间的地下导线，可求得导线的闭合边长S
。
使S=S
就产生了一个边长条件方程式。
这个条件式地下导线的方位角闭合条件，纵、横坐标条件一起进行地下导线的平差。
当进一步开挖时，以平差后的地下导线坐标和方位角作为起算依据。
两井定向联系测量示意图如图5所示：
图5两井定向联系测量示意图
2.7.1地下高程的传递方法
向洞内传递高程一般采用悬挂钢尺的方法，一定要注意加温度和尺长改正，才能保证导入井下的水准点的精度。
如果有斜井或通道，也可以用水准测量的方法向井下传递高程。
如果全站仪的仰俯角不大的话还可以直接用全站仪三角高程测高差的办法传递高程。
使用钢尺导入法传递高程如图6所示：
图6钢尺导入法传递高程
2.8贯通测量
两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线的贯通。
为保证两井之间贯通的正确贯通，两井的测量数据必须统一，即采取同一坐标系统。
所有，这类贯通的特点是两井都要进行联系测量，并在两井之间进行地面测量和井下测量，因而积累的误差一般较大，必须采用更精彩的测量方法和更严格的检查措施。
2.8.1贯通测量工作的步骤
1、根据贯通测量的容许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。
对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通误差预计，说明采用的测量仪器和方案。
2、依据选定的测通方案和测量方法进行施工和计算。
每一施测和计算工作环节，均须有可靠的捡核，并将实测的实际测量精度与设计书中所要求的精度进行比较。
若发现实际施测精度低于设计中所要求的精度时、应找出原因，采取提高实测精度的相应措施，进行重测。
3、根据有关数据计算贯通通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线。
4、根报掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量，及时填土，并根据测量结果及时调整中线和腰线。
5、巷道贯通后，应立即测量贯通的实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差。
还应对最后一段的中腰线线进行调整。
6、重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。
3.总结
1、实习总结及收获
这次带有工作性质的实习和以往不同，通过近3个月时间，我在专业技术上得到了提高，同时更加体会到工作中与人交往的重要性。
在专业技术上，通过现场施工测量更加深了对施工图纸的认识。
通过实际工作领悟到应该有怎样的工作态度。
我们是搞技术的，技术方面没有虚假，要踏踏实实的面对一切困难，工作中时刻会出现挑战，我们应该勇于面对，就在这一次次的挑战中提升自我。
与人交往是作为现场管理者必会的技能之一，更是我们这些刚从校园步入社会者所需要学习与提升的。
在施工现场你面对的是几百人、甚至是几千人，只由处理好
关系才能把项目干好，所以学习交际能力是我以后学习的重点。
2、自我评价
在关于隧道工程测量方法的学习中，我认真学习了隧道测量的相关知识，了解了隧道测量施工的步骤，需要注意的问题以及隧道测量设计书的编制等内容。
并结合工程实际情况着重学习了两井贯通误差预计的理论知识，并运用VB计算机语言编制了一个小程序，用项目部提供的相关数据，以相应的要求规范提供的参数为标准做出了误差预计，并与真实的测量误差相比较，结果表明，运用理论公式，根据地面导线测量误差，地下导线测量误差以及定向误差等能够大致预计出隧道贯通在平面的误差，根据水准误差以及导入标高误差能够计算出隧道贯通在高程上的误差。
总而言之，在做毕业实习报告的过程中，我通过理论的学习以及与工程实践的结合，对以前没有接触过的地下工程施工方法，特别是隧道贯通测量以及误差预计方面的内容有了进一步的了解。
3、实习管理工作的意见和建议
隧道测量工作的重点不仅仅是保证测量成果和桩位的准确，更重要的是进行施工过程的测量监控和复核，及时纠正施工误差，满足隧道净空、限界、标高、中线及预留沉降等的要
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