隧道贯通测量毕业设计.docx

1、隧道贯通测量毕业设计1、工程概况1.1工程概况永两隧道位于广西桂林罗江山，连接永两线，该地段隧道围岩主要为强风化砂岩、强风化页岩、炭质页岩，围岩级别V2级。隧道为单洞双向布置，起止点桩号为K28+047K28+341.98，隧道全长294.98m；隧道进口端K29+018.795位于R672.499m、i=3%的左转圆曲线上，K29+018.795K29+098.795位于R672.499m、i=3%的左转缓和曲线上，K29+098.795K29+520.051位于直线上，K29+520.051隧道出口端位于R2000m的右转圆曲线上；隧道所在路段纵坡为-1.900%；隧道最大埋深约为87m。

2、隧道所处路段设计速度为60km/h。主洞采用r1=5.30m的单心圆衬砌断面， 内轮廓净空宽度10.60m、净空高度6.85m。隧道洞身段支护衬砌按新奥法原理设计，采用初期支护和二次衬砌相结合的复合式衬砌，即以锚杆、湿喷混凝土、格栅钢架、型钢钢架等为初期支护，模筑混凝土为二次衬砌。复合式衬砌分为洞口加强段/浅埋段复合式衬砌和深埋段复合式衬砌。初期支护：对于级围岩，由喷射混凝土、径向锚杆、钢筋网及工字钢钢架组成。钢架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。二次衬砌：采用钢筋混凝土，以确保隧道支护结构的安全。在初期支护和二次衬砌之间铺设各类透水排水管、土工布及防

3、水卷材。 2、测量依据2.1全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314-20092.2国家三角网测量规范GB/T17942-2000.；2.3GB5002693，工程测量规范；2.4JTJ07198，公路工程质量检验评定标准S2.5隧道洞口地形及洞外已知控制点点位实际情况等。4、洞外平面控制测量4.1 GPS控制测量，坐标系的选择 坐标系统GPS采用WGS84，再转化到西安80，高程系统采用1985国家高程基准，中央子午线11000。 4.2 仪器设备和软件 GPS控制测量采用中海达V8系统，其相关指标如下表：接收机型号标称精度数量备注平面高程中海达v85mm +0.5ppmD5mm+1

4、ppmD6双频中海达V8型测量系统有HDS2003数据处理软件可以将V8的数据转换为RENIX格式，最后成果都将使用TGOffice处理。 4.3 E级GPS控制网三、布网方案1、 布网要求GPS网相邻点间基线中误差按下式计算：式中(mm)为固定误差；(ppm)为比例误差系数；(km)为相邻点间的距离。GPS-E级网的主要技术要求应符合表1规定。相邻点最小距离应为平均距离的1/21/3；最大距离应为平均距离的23倍。表1GPS网的主要技术要求级别平均距离(km)(mm)(110-6)最弱边相对中误差E级0.2510201/45000注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。2、 布网

5、原则与网形设计（1）GPS网应根据测区实际需要和交通状况进行设计。GPS网的点与点间不要求每点通视，但考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有12个通视方向。（2）在布网设计中应顾及原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，对凡符合GPS-E级网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。（3）GPS网应由若干个独立观测环构成，也可采用附合线路构成。E级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合表2的规定。非同步观测的GPS基线向量边，应按所设计的网图选定，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。表2闭合环或附合线路边数的规定级别E级闭合环或附合线路边数（条）10（4）为求定GPS点在54北京

6、坐标系中的坐标，应与当地54北京坐标系中的原有控制点联测，联测总点数不得少于3个。（5）为了求得GPS网点正常高，应进行水准测量的高程联测，高程联测采用等级水准测量方法进行，联测的GPS-E级控制点且应均匀分布于网中。 1GPS布网 为了将来与全线顺利结合，我标在此次施工导线复测加密控制网中采用由地勘院提供的一组平面控制点（GPS4,GPS5）为基准点，用同GPS静态仪器，在充分利用设计院控制点，沿线地形地貌和考虑工程精度需要的基础上布设施工加密控制点4个（KZD1,KZD2,KZD3,KZD4,），对所有点进行采集数据，观测时间为90分钟，有效观测卫星4，相邻两个同步观测采用：国家测绘局颁布

7、的全球定位系统（GPS）测量规范（CH2001-92），JTG C10-2007公路勘测规范技术要求，最后对所有数据进行软件平差。2GPS观测 在实际外业观测过程中,使用6台中海达V8接收机,同时在6个GPS点上进行观测, 如果有的点不搬站, 则不关机，以保证尽可能长的时段长度。E级GPS控制网的野外观测的基本技术要求应符合下表的规定 天线安置应符合下列要求：1用三脚架安置天线时一定要严格整平、对中，对中误差不应大于3mm，天线定向线应指向磁北，定向误差不得大于5。2天线高量测时，应量测互为120天线的三个位置，当互差小于3mm后，取中数采用，否则，应重新架设、整平仪器，量取天线高。在每时段的

8、观测前后应各量测一次天线高，读数精确至1mm。3GPS接收机开机经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。4观测期间，不得在天线附近50m以内使用电台，严禁10m以内使用对讲机和手机。5在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它两台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。 6实际上在观测过程中，中海达V8接受机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在7-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。 4.4 外业数据处理及检核 1.外业数据处理 外业观测后及时输入计算机, 并进

9、行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(RMS)以及天线高等, 方差比2 ,中误差（RMS）20mm,参与解算的向量均符合要求。结果参见附表（平差计算报告：基线解算报告）2.外业观测质量的检核 根据GPS规范要求，各级GPS基线精度计算公式如下 = 按三等控制网精度要求，取 a10mm ，b5ppm ，D=1.223Km（平均基线边长）代入上式，经计算得： =11.7mm （平面）闭合环检验 根据公路勘测规范要求， 闭合环坐标闭合差 Vx=Vy=Vz Vs(水平差)33.1mm经抽查闭合环，成果精度如下表（详细请见平差报告）：长度水平PPM通过/

10、失败指标.0331m最佳.0000m0.022最差.0243m33.769平均闭合环430.6212m.0052m4.822标准偏差231.5649m.0049m5.306最差水平差为24.3mm33.1mm，GPS高程拟合位于山顶、楼顶上等不便进行水准高程联测的E级GPS控制点，其高程应采用二次曲面拟合方式求得。平差时利用已联测等级水准的E级GPS控制点及等级国家三角点进行高程约束，所选择的约束点一般应在7点以上且须分布均匀。E级GPS控制网的精度指标1E级GPS控制网最弱相邻点的相对点位中误差不得大于5cm。2E级GPS控制网测边检查，边长相对中误差分别不得大于1/80000和1/4500

11、0。测角检查角度较差分别不得大于3.6和5。GPS加密点示意图5、三角网法控制点加密踏勘选点选点前要搜集测区的相关资料及已知高级控制点成果，在图上拟出初定布设方案，再到实地进行踏勘和选点。选点一般应注意以下几点：1、三角点应选在地势较高，土质坚实，相邻三角点能相互通视，以及便于测图和加密的地方；2、三角最好布置为近视等边三角形。为保证测角的精度，三角形的内角一般不应大于120也不应小于30；主要技术指标四等三角网的主要观测指标如下：表8 四等三角网精度要求等级平均边长S均（米）测角中误差M起始边边长相对中误差最弱边边长相对中误差测回数四等4002.51/7万1/4万J2:6角度测量角度测量是小

12、三角测量的主要外业作业。当观测方向为两个时，可用测回法观测水平角，观测方向三个或以上时，采用方向观测法角度观测时，应随时计算各三角形角度闭合差180 第i个三角形的三个内角观测值。基线测量基线测量可分为量距和定向两个步骤。基线是计算三角形边长的起算数据，因此起算始边应尽量采用光电仪测距进行测量，并要进行倾斜、气象等改正，当用钢尺量距时，精密丈量的方法。内业计算内业包括观测角的成果平差计算和三角点的坐标计算。近似平差，就是将部分几何条件所产生的闭合差分别进行处理，三角形的内角和应等于180从一条基线开始，经一系列三角形推算至另一条基线的推算值应等于该基线的已知值三角网的平差工作就是改正角度观测值

13、的闭合差。然后再根据平差改正后的角值推算边长和坐标。在内业作业计算前应先检查角度观测值、各三角形闭合差、基线长度等数据是否超限，绘制小三角网的略图。从第一个三角形开始，按推算与之相邻三角形的相邻的边长，以此类推，推出所有三角形的边长。角度闭合差的计算与改正第一次角度改正基线闭合差的计算与改正第二次角度改正根据基线和第一次改正后的传距角值，可以按正余弦定理推算另一条基线=*推出相等三角高程测量1、三角高程测量的原理山地测定控制点的高程，若用水准测量，则速度慢，困难大，故可采用三角高程测量的方法。但必须用水准测量的方法在测区内引测一定数量的水准点，作为高程起算的依据。图7-1 三角高程测量原理三角

14、高程测量是根据两点的水平距离和竖直角计算两点的高差。当两点距离大于300m时，应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。 三角高程测量，一般应进行往返观测（双向观测），它可消除地球曲率和大气折光的影响。2、三角高程测量的实施（1）三角高程测量的观测在测站上安置经纬仪，量取仪器高iA；在目标点上安置标杆或觇牌，量取觇标高VB。iA和VB用小钢卷尺量2次取平均，读数至1mm。用经纬仪望远镜中丝瞄准目标，将竖盘水准管气泡居中，读竖盘读数，盘左盘右观测为一测回，此为中丝法。竖直角观测的测回数及限差规定见表7-1。表7-1 竖直角观测测回数与现差项目一、二、三级导线图根导线DJ2DJ6DJ6测回数121各测

15、回竖直角互差152525各测回指标差互差152525如果用电磁波测距仪测定斜距D，则按相应平面控制网等级的测距规定（2）三角高程测量的计算三角高程测量测量地面点高程的一种方法。在测站点上测定至照准点的高度角，量取测站点仪器高和照准点觇标高。若已知两点间的水平距离厅，根据三角学原理按下式求得两点间的高差为：hStg+仪器高一觇标高由对向观测所求得往、返测高差(经球气差改正)之差fh 的容许值为：fh=0.1 D (m)由对向观测所求得高差平均值，计算闭合环线或附合线路的高差闭合差的容许值为：式中:D以km为单位。（3）三角高程测量的精度 1、观测高差中误差如何估算三角高程测量外业的精度，在理论上

16、很难推导出一个普遍适用的精度估算公式。我国根据不同地区地理条件20个测区实测资料，用不同边长的三角形高差闭合差来估算三角高程测量的精度，有经验公式：Mh=Ps式中，Mh对向观测高差平均值的中误差（m） s边长(km) P每公里的高差中误差（m/km）,P=0.0130.022,取P=0.025 Mh=0.025s高差中误差与边长成正比。 2、对向观测高差闭合差的限差3、环形闭合差的限差三角形高差闭合差6、方案对比分析通过使用GPS平面控制测量和三角网平面控制测量以及三角高程测量几种方式分别对四个未知点（GP1,GPS2,GPS3,GPS4）的平面坐标和高程点进行测量，通过计算平差得出数据其差值

17、小于1毫米，均符合规范及要求。两种平面控制测量方式的属于常用的测量方式，GPS测量主要有以下特点： 1、测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。 2、定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达1210-6，而在100500公里的基线上可达10-610-7。 3、观测时间短。在小于20公里的短基线上，快速相对定位一

18、般只需5分钟观测时间即可，在经行静态测量时一般只需40分钟至两个小时即可采取完数据。 4、全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。 三角网平面控制测量使用全站仪单次测量距离较小，一般不超过300米，对地形要求较大，必须选择能相互通视的控制点进行测量，小范围控制测量采用三角网平面控制测量。7、洞内导线测量7.1导线测量的主要技术要求各等级导线测量的主要技术要求，应符合下表的规定。等级导线长度km平均边长km测角中误差（秒）测距中误差（）测距相对中误差测回数方位角闭合差（秒）导线全长相对闭合差1秒级仪器2秒级仪器6秒级仪器一级0.630.155151/300

19、002101/15000注：1、表中n为测站数。2、当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13。3、导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于表中相应等级规定长度的0.7倍。7.2水平角观测水平角观测所使用的全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪，应符合下列相关规定：1、照准部旋转轴正确性指标：管水准器气泡或电子水准器长气泡在各位置的读数较差，1级仪器不应超过2格，2级仪器不应超过1格，6级仪器不应超过1.5格。2、光学经纬仪的测微器行差及隙动差指标：1级仪器不应大于1.2级仪器

20、不应大于2。3、水平轴不垂直于垂直轴之差指标；1级仪器不应超过10，2级仪器不应超过15，6级仪器不应超过20。4、补偿器的补偿要求：在仪器补偿器的补偿区间，对观测成果应能进行有效补偿。5、垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移。6、仪器的基座在照准部施转时的位移指标：1级仪器不应超过0.3，2级仪器不应超过1，6级仪器不应超过1.5。7、光学（或激光）对中器的视轴（或射线）与竖轴的重合度不应大于1。水平角观测宜采用方向观测法，并符合下列规定：方向观测法的技术要求，不应超过表下的规定。水平角方向观测法的技术要求等级仪器精度等级光学测微器两次重合读数之差（秒）半测回归零差（秒）一测回内

21、2C互差（秒）同一方向值各测回较差（秒）一级及以下2秒级仪器1218126秒级仪器1824注；1、全站仪、电子经纬仪水平角观测时不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制。2、当观测方向的垂直角超过30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。3、当观测方向不多于3个时，可不归零。4、当观测方向多于6个时，可进行分组观测。分组观测应包括两个共同方向（其中一个为共同零方向）。其两组观测角之差，不应大于同等级测角中误差的2倍。分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。5、各测回间应配置度盘。度盘配置应符合附录C的规定。6、水平角的观测值应取各测

22、回的平均数作为测站成果。7、三、四等导线的水平角观测，当测站只有两个方向时，应在观测总测回中以奇数测回的度盘位置观测导线前进方向的左角，以偶数测回的度盘位置观测导线前进方向右角。左右角的测回数为总测回数的一半。但在观测右角时，应以左角起始方向为准变换度盘位置，也可用起始方向的度盘位置加上左角的概值在前进方向配置度盘。左角平均值与右角平均值之和与3600之差，不应大于规范表中相应等级导线测角中误差的2倍。水平角观测的测站作业，应符合下列规定：1、仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm。2、水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1格。四等及以上等级的水平角观测，当观测方向的垂直角超过30

23、的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置。有垂直轴补偿器的仪器，可不受此款限制。3、如受外界因素（如地震）的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。4、当测站或照准目标偏心时，应在水平角观测前或观测后测定归心元素。测定时，投影示误三角形的最长边，对于标石、仪器中心的投影不应大于5mm，对于照准标志中心的投影不应大于10mm。投影完毕后，除标石中心外，其他各投影中心均应描绘两个观测方向。角度元素应量至15，长度元素应量至1mm。水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并应符合下列规定：1、一测回内2C互差或同一方向值各测回较差超限时，应重测超限方向，并联测零方向。2

24、、下半测回归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回。3、若一测回中重测方向数超过总方向数的1/3时，应重测该测回。当重测的测回数超过总测回数的1/3时，应重测该站。首级控制网所联测的已知方向的水平角观测，应按首级网相应等级的规定执行。每日观测结束，应对外业记录手簿进行检查，当使用电子记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。7.3距离测量一级及以上等级控制网的边长，应采用中、短程全站仪或电磁波测距仪测距，一组以下也可采用普通钢尺量距。规范对中、短程测距仪器的划分：短程为3km以下，中程为315km。测距仪器的标称精度，按下式表示。mD = abD 式中，mD测距中误

25、差（）a标称精度中的固定误差（）b标称精度中的比例误差系数（/km）D测距长度（km）测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。当在高海拔地区使用空盒气压表时，宜送当地气象台（站）校准。各等级控制网边长测距的主要技术要求，应符合下表的规定。测距的主要技术要求平面控制网等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差（）单程各测回较差（）往返测距较差（）往返一级10mm级仪器21015二、三级10mm级仪器11015注；1、测回是指照准目标一次，读数24次的过程。2、困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替往返观测。测距作业，应符合下列规定：1、测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2。2、当观测数据超限

26、时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。3、四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。4、测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表；读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体1.5m以外阳光不能直射的地方，且读数精确至0.2；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至50Pa。5、当测距边用电磁波测距三角高程测量方法测定的高差进行修正时，垂直角的观测和对向观测高差较差要求，可按规范中五等电磁波测距三角高程测量的有关规定放宽1倍执行。每日观测结束，应对外业记录进行检查。当使用电子记录时，应保存原

27、始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。7.4导线测量数据处理当观测数据中含有偏心测量成果时，应首先进行归心改正计算。水平距离计算，应符合下列规定：1、测量的斜距，须经气象改正和仪器的加、乘常数改正后才能进行水平距离计算。2、两点间的高差测量，宜采用水准测量。当采用电磁波测距三角高程测量时，基高差应进行大气折光改正和地球曲率改正。3、水平距离可按（3.3.23）式计算：DP = （3.3.23）式中，DP-测线的水平距离（m）S-经气象及加、乘常数等改正后的斜距（m）h-仪器的发射中心与反光镜的反射中心之间的高差（m）导线网水平角观测的测角中误差，应按（3.3.24）式计算；m =

28、（3.3.24）式中，f-导线环的角度闭合差或附合导线的方位角闭合差（秒）n-计算f时的相应测站数；N-闭合环及附合导线的总数。测距边的精度评定，应按（3.3.25-1）、（3.3.25-2）式计算；当网中的边长相差不大时，可按（3.3.25-3）式计算网的平均测距中误差。单位权中误差： = 3.3.25-1式中，d各边往、返测的距离较差（）n测距边数；P各边距离的先验权，其值为，D为测距的先验中误差，可按测距仪器的标称精度计算。任一边的实际测距中误差：mDI = 3.3.25-2式中，mDI-第i边的实际测距中误差（） Pi第i边距离测量的先验权。网的平均测距中误差：mDI= 3.3.25-

29、3式中，mDI-平均测距中误差（）。测距边长差的归化投影计算，应符合下列规定：1、归算到测区平均高程面上的测距边长度，应按（3.3.26-1）式计算：DH = DP （1） 3.3.26-1式中，DH归算到测区平均高程面上的测边长度（m）；DP测线的水平距离（m）；HP-测区的平均高程（m）；HM测距边两端点的平均高程（m）；RA-参考椭圆体在测距边方向法截弧的曲率半径（m）.2、归算到参考椭圆球面上的测距边长度，应按（3.3.26-2）式计算：DO=DF（1） 3.3.26-2式中，DO归算到参考椭圆面上的测距边长度（m）；Hm-=-测区大地水准面高出参考椭圆面的高差（m）；3、测距边在高斯投影面上的长度，应按（3.3.26-3）式计算：Dg = D0（1） （3.3.26-3）式中，Dg+-测距边在高