工程测量课程设计.docx
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工程测量课程设计
梅子岭隧道工程课程设计
姓名：
学号：
专业班级：
测绘工程
任课教师：
日期：
目录
一、工程概况…………………………………………………
二、二设计内容及要求概述…………………………………
三、作业依据…………………………………………………
四、关于横向贯通误差的求解及其允许误差分配的设计…
五、五、地面控制网设计………………………………………
六、六、地下控制网设计………………………………………
七、七贯通测量方案的最终确定……………………………
梅子岭隧道工程课程设计
一、工程概况
在广东省境内的三明市与佛岗市之间修筑“三佛”铁路,全长310km,该线在穿越梅青岭地区时,需修建梅子岭隧道。
（见1:
10000设计图）
梅子岭隧道北接水口镇直通三明市,南经铁路桥与大青隧道相连,通往佛岗市,由于本地区地质条件好（多为花岗岩结构）故两铁路之间的一段线路采用明挖路堑。
梅子岭隧道是直线隧道,洞口点O、N在定测阶段已在实地标出,其里程分别为DK213＋555.39及DK218＋161.39,全长4606m；两洞口高程分别为501.28m及500.67m,采用全断面法,相向开挖方式开挖,其贯通面在中央（见纸上定线地形图）。
（地形图比例尺1：
10000）
二设计内容及要求概述
2.1地面控制网应采用三角网形式,并根据设计图和三角网等级在地形图上布设一个三角网,选点时,应将O、N两点纳入三角网中。
2.2为确保三角点之间不建觇标能直接通视,对所布设的三角网的各边应作断面检查,绘制断面图。
由于地形条件限制,采用测距仪测量基线长度。
2.3对所设计之三角网,当将其一端点N对应于另一端点O的位置横向误差视作三角网对隧道贯通误差的影响,为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,估计三角网应采用的等级。
2.4若既考虑洞口点的点位横向误差又考虑进洞时后视方向的误差对隧道横向贯通误差的影响时,为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,试估计三角网应采用的等级。
2.5若取三角锁中最靠近隧道中线的一条线路为支导线,按三角测量相应等级的测角中误差为导线测角中误差,取相应等级之最弱边中误差为导线边长丈量精度,估算简化导线测量的误差在贯通面上所引起的横向中误差。
2.6为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,当地下导线测量采用测角中误差为1.8″时,确定地下布设导线的平均边长。
三、作业依据
1.《铁路勘测规范》JTJ061-99
2.《铁路隧道施工技术规范》JTJ042-94
3.《工程测量规范》GB50026—2007
四、关于横向贯通误差的求解及其允许误差分配的设计
地下工程的平面误差一般包括地面控制测量、井上下联系测量、以及地下导线测量三个方面的误差而引起。
但由于本隧道工程中无联系测量，故只考虑地面控制测量和地下导线测量对贯通误差的影响。
根据实际工作中地面和地下的测量误差，由误差传播律可估算横向贯通误差。
由于地面控制测量的条件优于井下，故应对地面测量的精度要求高一些。
而井下条件较差可适当放松。
设该隧道工程的横向贯通极限误差为Δ，则对没有联系测量工作的本工程，地面控制测量允许的测量误差为：
五、地面控制网设计
5.1地面三角网的布设
根据要求，地面控制网采用三角网形式,选点时,尽可能将O、N（洞口点）两点纳入三角网中。
另外，三角网应该尽可能的沿隧道中线方向发展。
根据以上相关要求，在1:
10000设计图上进行了三角网的布设（见梅子岭隧道设计图），具体布网形式如下：
5.2三角网各边断面检查
为确保三角点之间不建觇标能直接通视,对所布设的三角网的各边应作断面检查。
根据隧道设计地形图及各边上对应的里程和高程，绘制纵断面图，各边断面图如下：
以上对可能不通视的边进行了断面检查，通过断面检查发现，各边通视良好，证明了图上布网的合理性。
5.3地面三角网等级的确定
根据上述布网结果，计算所需的必要数据如下表：
、
值统计表（单位:
m）
点号
边号
O
1990
OB
172
A
875
OA
659
B
605
AB
831
C
100
BC
881
D
975
AC
50
E
1135
BD
242
N
1990
CD
1130
DE
865
CE
263
DN
428
EN
415
说明：
为各个点到贯通线的垂直距离；
为各边在贯通线上的投影距离。
说明：
为各个点至贯通面的垂直距离；
为各边在贯通面上的投影距离。
（1）对上面所设计的三角网,当将其一端点N对应于另一端点O的位置横向误差视作三角网对隧道贯通误差的影响,为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,估计三角网应采用的等级。
若只考虑洞口点的点位横向误差，对三角网应采用的等级估算采用如下公式：
（公式1）
但对设计的三角网采用简化导线的算法，根据简化导线算法，取最靠近隧道中线的一条线路，将其作为导线，即O-B-D-N。
通常考虑测量误差与设计中误差的关系为：
。
则导线测量引起的横向贯通误差为：
（公式2）
利用等影响原则，即由测角引起的横向误差与量边引起的横向误差相等。
由公式2得：
再由公式1得：
（公式3）
代入计算得mβ=4.6″，根据《工程测量规范》有2.5″（2）若既考虑洞口点的点位横向误差又考虑进洞时后视方向的误差对隧道横向贯通误差的影响时,为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,试估计三角网应采用的等级。
对于此种情况，三角网应采用的等级估算公式如下：
（公式4）
对设计的地面三角网同样采用简化导线的算法，根据简化导线算法，取最靠近隧道中线的一条线路，将其作为导线，即O-B-D-N。
同样采用等影响原则经计算得mβ=3.7″。
根据《工程测量规范》有2.5″至此，地面三角网的等级已经确定，即地面三角网采用一级小三角网。
5.4简化导线测量误差在贯通面上所引起的横向中误差的估算
取三角锁中最靠近隧道中线的一条线路为支导线,按三角测量相应等级的测角中误差为导线测角中误差,取相应等级之最弱边中误差为导线边长丈量精度。
则简化导线测量的误差在贯通面上所引起的横向中误差采用下面公式推算：
（公式5）
三角网采用一级小三角，带入数据的，简化导线测量误差在贯通面引起的横向中误差mu=44mm
对简化导线作精度估算的看法：
因为
是按照支导线推导的，而在此工程中布设的是三角网，通过平差，测角量边精度都会有所增益，故按上式进行横向贯通误差的估算将偏于安全。
因此可以放心使用简化导线的算法来推算地面三角测量误差对横向贯通误差的影响。
六、地下控制网设计
6.1.地下导线平均边长、测角精度、导线长度的设计
为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,当采用测角中误差为1.8″时,地下布设导线的设计平均边长可由下式计算：
经计算得到地下导线的平均边长s=705m。
隧道总长4606m，无联系测量工作，且可视为直线，并考虑到进洞和出洞口导线点，离开洞口有一定的距离，而且导线不能完全达到直伸。
故导线全长度应该略大于隧道的总长4606m。
6.2角度观测中对仪器对中、目标偏心误差的限值及角度观测中注意事项
6.2.1仪器对中
值得说明的是：
在地下工程中仪器的对中有其自身的特点，由于在地下工程中，导线点一般选在顶板上，故应选则向上对中器对中或使用矿山测量仪器观测。
6.2.2偏心改正
为把观测方向值归算到标石中心的方向值，必须将观测方向值加上测站点归心改正和照准点归心改正，计算公式为：
测站点归心改正公式：
（公式7）
照准点归心改正公式：
（公式8）
式中
为测站点至照准点间的距离，抄自近似边长计算结果,以km为单位。
分别为测站点和照准点的归心元素，
为测站上观测方向值。
该项改正也在表格上进行，归心改正计算到
，取至
（若三、四等则计算至
，取至
）。
计算归心改正数时，应特别注意：
①测站点归心改正数是改正本测站观测各照准点的方向值；而照准点归心改正数是改正周围各测站观测本点的方向值；②当观测的零方向和偏心角所量的零方向不一致时，应化成测站零方向后再计算；③特别注意
的正负号；④对于大偏心，应采取更严密的公式进行计算。
归心改正数计算完后,将
分别填入水平方向表,并取
的代数和，然后化算归零值，即得到归零后的归心改正数；将其加到观测值上,即得归心改正后化至标石中心的水平方向观测值。
6.2.3角度观测
角度观测的注意事项保证测角的精度，满足测量的要求:
①观测前应先检验仪器，发现仪器有误差应立即进行校正，并采用盘左、盘右取平均值和用十字丝交点照准等方法，减小和消除仪器误差对观测结果的影响。
②安置仪器要稳定，脚架应踏牢，对中整平应仔细，短边时应特别注意对中，在地形起伏较大的地区观测时，应严格整平。
③目标处的标杆应竖直，并根据目标的远近选择不同粗细的标杆。
④观测时应严格遵守各项操作规定。
例如：
照准时应消除视差；水平角观测时，切勿误动度盘；竖直角观测时，应在读取竖盘读数前，显示指标水准管气泡居中等。
⑤水平角观测时，应以十字丝交点附近的竖丝照准目标根部。
竖直角观测时，应以十字丝交点附近的横丝照准目标顶部。
⑥读数应准确，观测时应及时记录和计算。
⑦各项误差应在规定的限差以内，超限必须重测。
⑧选择有利的观测时间避开不利的外界条件。
七贯通测量方案的最终确定
7.1贯通设计限差及有关技术要求
根据JTJ061-99《铁路勘测规范》及JTJ042-94《铁路隧道施工技术规范》，其贯通极限误差、贯通中误差分别要求如下：
贯通极限误差
类别
两开挖洞口间长度（m）
贯通极限误差（mm）
横向
<3000
150
3000~6000
200
>6000
300
高程
不限
70
贯通中误差
测量部位
两开挖洞口间长度（m）
高程中误差（mm）
<3000
3000~6000
>6000
贯通中误差（mm）
洞外
45
60
90
25
洞内
60
80
120
25
全部隧道
75
100
150
25
根据JTJ061-99《铁路勘测规范》，隧道贯通测量对平面、水准测量技术要求如下：
平面控制测量等级
等级
桥梁桥位控制测量
隧道洞外控制测量
二等三角
>5000m特大桥
>6000m特长隧道
三等三角、导线
2000~5000m特大桥
4000~6000m特长隧道
四等三角、导线
1000~2000m特大桥
2000~4000m特长隧道
一级小三角、导线
500~1000m特大桥
1000~2000m特长隧道
二级小三角、导线
<500m大中桥
<1000m特长隧道
三级导线
-----------------
-----------------
水准测量等级
测量项目
等级
水准线路最大长度（km）
4000m以上特长隧道、2000m以上特大桥
三等
50
1000~2000m特大桥、2000~4000m长隧道
四等
16
1000m以下桥梁、2000m以下隧道
五等
10
水准测量精度
等级
每公里高差中数中误差（mm）
往返较差、附和或环线闭合差（mm）
检测已测测段高差之差（mm）
偶然中误差M∆
全中误差Mw
平原微丘区
山岭重丘区
三等
±3
±6
±12
±3.5
或±15
±20
四等
±5
±10
±20
±6.0
或±25
±30
五等
±8
±16
±30
±45
±40
7.2平面控制测量施测方案
平面控制测量设计是在当地测绘部门提供的高等级控制点（洞口点O、N）的基础上，根据现场条件并协同监理部门进行现场踏勘选点，并进行控制测量。
结合上述规范相关技术要求，最终方案如下：
1.洞外控制测量方案
洞外控制测量分别在老屋山、梅子岭、杨家山、疏岭、银花山五个山头上布设了A、B、C、D、E五个控制点，并纳入了O、N点，共计9个地面控制点。
根据JTJ061-99《铁路勘测规范》，洞外控制测量按照国家三等三角网的相关技术指标进行施测。
2.洞内控制测量方案
洞内控制测量为支导线测量，该隧道为直线隧道。
为了确保隧道横向贯通中误差不大于75mm,当采用测角中误差为1.8″时,地下布设导线的平均边长约为705m。
7.3高程控制测量方案
梅子岭隧道属4000m以上特长隧道，根据JTJ061-99《铁路勘测规范》，水准测量应选用三等水准,据设计部门给定的HO=501.28m,HN=500.67m按三等水准技术指标施测。
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