隧道施工-教案Word文档格式.doc

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2.隧道地面平面控制测量；

3.隧道地面高程控制测量；

4.布设统一的地面测量控制网。

知识目标

1.认识导线的布设形式，测量点位选择的基本要求，导线测量的基本方法以及内业数据处理；

2.应用GPS定位技术建立隧道地面测量控制网，布设GPS控制网作为隧道工程首级控制网；

3.学习水准测量，掌握测量规范；

4.确定出隧道地面控制网。

技能目标

1.现场踏勘之后，能够；

能够独立的对现场进行选点埋点；

2.根据需要收集与隧道相关的已有的测量资料；

3.布设GPS线路首级平面控制网，掌握导线测量、水准测量；

教学重点和难点

1.GPS控制网的建立，导线网的布设；

2.技术设计的依据及原则；

3.技术设计书的编写。

导入新课

1.相关项目技术设计书范文；

巩固复习

1.技术设计基本原则；

2.技术设计书编写内容；

布置作业

根据设计书的技术要求确定出隧道地面控制网

教学效果分析

教学步骤、教学内容和教学方法

备注

一、咨

询

【参考资料】

技术设计书编写原则规范、相似隧道施工测量设计书实例等。

【工程资料分析】

新安岭隧道左线水平长度为758米，纵坡为2.5%。

设计采用钻爆法施工隧道。

进洞（联系）测量是将地面测量数据传递到隧道内，以便指导隧洞道施工。

具体方法是将施工控制点通过布设趋近导线和趋近水准路线，建立近口点，再通过近口点把平面和高程控制点引入隧道内，为隧道开挖提供井下平面和高程依据。

在隧道开挖的过程中，隧道施工控制导线测量要紧跟其后，进行导线点的布设，在对其洞内开挖位置及其附近地段施工放样。

并且同时在不同的开挖洞内进行各种测量工作及隧道贯通测量，确定并给出隧道在空间的位置和方向和检验其正确性。

隧道竣工后，检查重要结构物及路线位置是否符合设计要求，并测绘竣工图，应进行竣工测量。

竣工测量包括隧道净空断面测量、永久中线点及水准点的测设。

【任务内容及要求】

1．收集所需图纸资料和测区已有的测量控制点资料，现场踏勘。

选点埋点，进行控制网的布设。

2．隧道地面平面控制测量，首先建立GPS首级平面控制网，在进行导线测量，对其GPS控制进行加密。

3．隧道地面高程控制测量，采用水准测量和光电三角高程测量。

其任务是：

一是建立沿线高程控制点，二是测定导线点及中桩的高程。

4．确定测出满足要求的隧道地面控制网。

【相关知识】

一、进洞关系数据的计算

隧道贯通误差的大小，除与洞外、洞内控制测量的精度密切相关外，与隧道路线中线的测定精度也有密切关系。

由于隧道横向贯通限差只有几十毫米，路线中线测量的精度一般不能满足隧道横向贯通的精度要求。

无论直线隧道，还是曲线隧道，应先选定洞口控制点、切线控制点及曲线交点等作为路线标准控制点标定在地面上，再与地面控制网进行联测。

这样，隧道路线中线就与洞外、洞内控制测量取得了精密的关系。

根据这些关系，即可进行路线中线的计算，并按设计的中线在洞内放样以至贯通。

路线进洞关系数据的计算，是指根据地面控制测量中所得到的洞口控制点的坐标及与之相联系的控制点的坐标和方向，以计算进洞的数据，用作指导隧道的开挖方向。

1.直线进洞关系数据的计算

直线隧道通常在洞口设置两个控制点，如图8-1所示，A、B、C、D为路线测量时设置的四个转点，A、D作为两洞口标准控制点。

在地面控制布网时，将四点纳入网中。

在得到四点的精密坐标值之后，即可反算AB、CD和AD的坐标方位角及直线长度。

AD与AB坐标方位角之差即为之值；

DA与DC坐标方位角之差即为值，于是B点对于AD的垂距、C点对于AD的垂距可计算出：

（8-1）

图8-1直线隧道控制点的移桩

为了放样点，可将经纬仪置于B点，后视A点，逆时针拨角（），按视线方向量出长度取得点位。

同法可故样点。

此时、即在朋直线上，、即可作为方向桩使用。

以上、方向桩的放样，通常称为隧道控制点的移桩。

路线进洞时，将经纬仪置于A点（D点），瞄准点（点），得进洞的方向。

为了避免仪器轴系误差的影响，通常采用正倒镜分中定向的方法。

洞内路线中线各点的坐标应根据标淮控制点A、D的坐标计算，而不能使用、点计算。

当洞口仅设置一个控制点时，亦如图8-1中A点和D点，这两点为标推控制点。

这时，只要将A、D纳入地面控制网中，取得A、D两点的精密坐标值，即可反算出AD方向的坐标方位角。

AK、DG的坐标方位角亦可通过坐标反算求得，和也就可以算出。

进洞时将经纬仪置于A、D点，即可后视K、G点拨角得到进洞方向。

2．曲线进洞关系数据的计算

曲线进洞是先计算洞口中线插点的故样数据，放样出该点，然后计安由该点进洞的数据，放样出该点的切线方向。

1）圆曲线进洞

如图8-2所示，设M、N、P、Q为曲线两切线上的转点，是作为标准校制点的，已纳入地面控制网，精密坐标已知，设为（，），（，），（，），（，），曲线转角可按下式求得：

（8-2）

图8-2圆曲线进洞测量

（8-3）

交点JD的坐标可按下式计算：

（8-4）

（8-5）

（8-6）

式中

又

（8-7）

或者

（8-8）

所以（8-9）

（8-10）

圆心O的坐标为

（8-11）

式中R——圆曲线的半径；

E——曲线外矢距；

——交点至圆心（外矢距方向）的坐标方位角，按下式计算:

（8-12）

（8-13）

经过上述计算后，已将曲线上的几个主要点纳入了地面控制网的坐标系，据此可计算洞口曲线中线插点A的坐标。

曲线中线点A一般应选在距洞口位置数米至数十米的地方，必须与地面其他控制点能够通视，且便于向洞内引测中线。

该点的中线里程应为整桩号。

为了放样A点，先应计算A点坐标。

由图可知：

右转（8-14）

左转（8-15）

右转（8-16）

左转（8-17）

式中——缓和曲线角；

——A点至HY一段圆弧所对圆心角，按下式计算:

（8-18）

式中、——A点及HY点的里程桩号。

A点坐标：

（8-19）

A点坐标求得后，即可以极坐标法放样A点。

下面计算A点的放样数据和s：

（8-20）

放样时将经纬仪置于N点上，后视M点拨角，然后沿视线方向量取距离s，即得A点。

进洞方向实际上就是A点的切线方向。

计算出图中的放样角：

右转（8-21）

左转（8-22）

右转（8-23）

左转（8-24）

将仪器置于A点，后视N点，拨角定出A点的切线方向。

切线方向定出后，按A点里程和需要放样的曲线桩里程，用曲线放样的方法施测进洞。

2）缓和曲线进洞

如图8-3所示，参照圆曲线进洞的计算，计算出交点坐标后，根据A点里程计算A点的切线支距法坐标：

图8-3缓和曲线进洞测量

（8-25）

式中——缓和曲线长；

——A点里程与ZH点里程之差。

计算ZH点坐标：

（8-26）

式中T——该曲线的切线长。

B点坐标：

（8-27）

又

右转（8-28）

左转（8-29）

因此A点坐标：

（8-30）

而A点放样数据和S的计算和放样方法均与圆曲线进洞中的计算相同。

A点切线方向的放样亦需计算放样角，但与圆曲线进洞时的计算方法不同，应按以下方法计算：

A点的切线角：

（8-31）

又

右转（8-32）

左转（8-33）

所以

（8-34）

这样A点上按角即可将A点的切线放出。

二、隧道掘进时的测量工作

隧道施工测量时的主要任务是：

在隧道施工过程中确定平面及竖直面内的掘进方向、测量隧道断面图，定期检查工程进度（进尺）及计算完成的土石方量，在隧道竣工后及时进行竣工测量。

1.隧道平面掘进方向的标定

隧道的掘进施工方法有全断面开挖法和开挖导坑法。

根据施工方法和施工程序的不同，确定隧道掘进方向的方法有中线法和串线法。

1）中线法

当隧道采用全断面开挖法进行施工时，通常采用中线法。

在图8-4中，、为导线点，A为隧道中线点，B为中线上另一点。

已知、的实测坐标及A的设计坐标（可按其里程及隧道中线的设计方位角计算得出）和隧道中线的设计方位角。

根据上述已知数据，即可计算出放样中线点所需的有关数据、和L。

图8-4中线标定示意图

求得上述数据后，即可将经纬仪安置在导线点上，用盘左后视导线点，拔角度，并在视线方向上丈量距离L，即得中线点。