大学毕业设计---鲲鹏山隧道施工测量.doc

黄河水利职业技术学院2015毕业设计黄河水利职业技术学院毕业论文（设计） 鲲鹏山隧道施工测量学生姓名： 张保利 学号： 2012020733 指导教师： 郝亚东 职称： 副教授 专 业： 工程测量技术 系（部）： 测绘工程系 2015年5月20日黄河水利职业技术学院学生论文（毕业）设计指导教师意见学生姓名张保利专业工程测量技术班级1204班设计题目鲲鹏山隧道施工测量指导老师意见： 指导老师签字：是否同意答辩：同意（ ） 不同意（ ） 指导老师签字： 年 月 日鲲鹏山隧道施工测量张保利（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003）摘要 隧道施工测量是在隧道工程的规划、勘测设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量。为保证隧道能按规定的精度正确贯通,从而要求：规划阶段，提供隧道选线用的地形图和地质填图所需的测绘资料；勘测设计阶段，在隧道沿线布测测图控制网，测绘带状地形图，实地进行隧道的洞口点、绘制隧道线路平面图、纵断面图、洞身工程地质横断面图、正洞口和辅助洞口的纵断面图等工程设计图。 隧道施工测量首先根据隧道线路的形状和主洞口、辅助洞口、转折点的位置进行洞外施工控制网和洞口控制网的布设及施测，再进行中线进洞关系的计算及测量，随隧道向前延伸而阶段性地将洞内基本控制网向前延伸，施工过程中进行隧道纵横断面测量和相关建筑物的放样，以及进行竣工测量；在施工建造和运营管理阶段，定期进行地表、隧道洞身各部位及其相关建筑物的沉降观测和位移观测。 在铁路事业高速发展的今天，对质量方面则提出了更高的要求。如何有效的控制好隧道的贯通误差，无论从经济上还是从技术上都显得十分重要，而且也是摆在专业人员面前的一大重要课题。本文根据长期以来隧道控制测量方面经验，对隧道的洞内平面控制测量技术进行了详细的阐述和讨论，以此来共同探讨，共同进步。关键词：测图控制网 断面图 沉降观测 竣工测量目录第一章 工程概况 .1 1.1鲲鹏山概况 .1 1.2鲲鹏山隧洞施工测量主要内容 2第二章 控制测量 4 2.1已有资料利用 42.1.1已有资料利用 52.1.2坐标系统选择 5 2.2平面控制测量 62.2.1平面控制网布设 72.2.2平面控制网测量 8 2.3 高程控制测量 142.3.1高程控制网布设 142.3.2高程控制网观测 14第三章 隧洞开挖放样测量 21 3.1洞身开挖施工工艺流程 21 3.2坐标转换 21 3.2.1目的 21 3.2.2方法 21 3.3开挖放样成果及方法22 3.3.1“截面法”放样22 3.3.2 开挖放样成果22第四章 隧洞拱顶变形监测 334.1监测的目的和内容334.2变形监测点的选取布设334.3变形监测周期的确定34 4.4垂直位移监测方法及求.34 4.5监测数据分析及结论351第五章 总结 37致谢 38参考文献391第一章 工程概况 1.1 鲲鹏山概况鲲鹏山位于开封市黄河水利职业技术学院（新校区）。开封市属暖温带大陆性季风气 候，四季分明，光照充足，气候温和，雨量适中，春秋季节多东北风。年平均气温 14， 年均降雨量 670 毫米。黄河水利职业技术学院在开封市西北隅高校科技园区新征土地 1132 亩建设新校区 （位于开封市东京大道西段）。开封是河南省省辖市。位于豫东平原，西距省会郑州 40 千米。新校区东邻黄河大街，北邻北环路，西邻夷山大街，南临东京大道，与河南 大学新校区毗邻。新校址东西长 782 米，南北长 965 米，西侧有宽约 80 米贯通南北的 地下古城墙遗址，南侧有 100 米贯通东西的城市绿化带。新校区距黄河水院老校区（本 学院城内东教学区）约 4.2km，离市中心约 8km，距火车站约 10km，离连霍高速公路开 封市出口约 3 km。鲲鹏山为黄河水院土石堆积假山，山体走向为南北方 向，长约二百米，东西宽约四十米。位于校区偏西北处，与土木系建筑技术实训基地、 水力学实训基地、院污水处理厂毗邻、创业路以南、光明湖以西北。山上有水利系的水 库坝体模型若干及导流渠，还有一风力发电装置模型。鲲鹏山南北皆临路东距教学楼约 一百八十米。鲲鹏山隧洞处于山体中间稍偏南的位置，东西方向贯通。由于鲲鹏山西侧土木系建筑技术实训基地、水力学实训基地、院污水处理厂依山而 建，又因为山周围植被较多通视条件较差，而且原有控制点里隧洞位置较远，这些都为 施工控制网的布设带来了不小的麻烦，所以综合各方面因素考虑将控制网布设成附和导 线的形式。鉴于是模拟施工测量，所以对隧洞开挖面的放样只选取了部分断面进行。而由于实习时间的限制变形监测的周期也做了适当调整，缩短了观测的周期。图1.1 鲲鹏山地形图鲲鹏山中心有各种类型的水利枢纽、拦河闸、渠系建筑等 27 个仿真水工建筑物模型。可开出水利枢纽建筑物布置、施工导截流模拟、建筑物运行管理、溃坝模拟、泄流 能力观测、水文测验、水力发电、泵站运行管理、水闸运行管理等 10 多个实训项目， 与水利工程施工技术实训中心结合，可以实现水工建筑物设计、施工系列课的现场开放 性教学。1.2 鲲鹏山隧洞施工测量主要内容在工程建设中，为了施工导流、引水发电、或修渠灌溉，常常需要修建隧洞。 隧洞施工测量与隧洞的结构型式、施工方法有着密切的联系，一般情况下隧洞多由两端相向开挖，有时为了增加工作面还在隧洞中心线上增开竖井，或在适当的地方向中 心线开挖平洞或斜洞，这就需要严格控制开挖方向和高程，保证隧洞的正确贯通。所以，隧洞施工测量的内容和主要任务是：标定隧洞中心线，定出掘进中线的方向（其确定方法包括解析法定线测量和直线定线测量）和坡度，保证按设计要求贯通，同时还要控制 掘进的断面形状，使其符合设计尺寸，以确保隧洞施工精度。并同时进行变形监测。隧 洞的施工测量包括洞外控制测量和洞内控制测量两种。洞外控制测量主要复核设计单位交付的洞外中线方向和长度以及水准点高程，洞内控制测量则将校核过的洞口投点引申入洞。鲲鹏山中心有各种类型的水利枢纽、拦河闸、渠系建筑等 27 个仿真水工建筑物模型。可开出水利枢纽建筑物布置、施工导截流模拟、建筑物运行管理、溃坝模拟、泄流 能力观测、水文测验、水力发电、泵站运行管理、水闸运行管理等10 多个实训项目， 与水利工程施工技术实训中心结合，可以实现水工建筑物设计、施工系列课的现场开放性教学。第二章 控制测量 2.1 已有资料利用图2.1 黄河水利职业技术学院（新校区）地形图图2.2 鲲鹏山隧洞横剖面图2.1.1坐标系统选择根据实地地形、设计部门的要求、鲲鹏山的用途和有关主要技术要求等，采用现有的开封城建坐标系，再根据坐标转换转换成施工坐标。表2.1 洞外控制网等级选择控制网等级 隧洞相向开挖长度（ km ）控制网等级隧洞相向开挖长度（ km ）二6 8四1 4三4 6五 1 2.1.2 仪器设备2.1.2.1尼康全站仪2.1.2.2 DS3 水准仪2.1.2.3水准尺2.1.2.4尺垫2.1.2.5两套棱镜观测前应对所使用的全站仪按城市测量规范CJJ8-99 第 2.3.1 条进行检校，符 合要求方可使用。观测一般在白天进行。采用方向观测法观测，当方向总数超过 3 个时应归零。在观 测过程中，仪器不应受日光直接照射，气泡中心位置偏离整置中心不应超过一格。否则 应重新整置仪器。2.2 平面控制测量 2.2.1 平面控制网布设2.2.1.1 布设等级及要求表2.2 导线测量的主要技术要求等导线长平均边测角中测距中测距相对测回数方位角相对闭误差误差闭合差级度（km）长（km）中误差DJ1DJ2DJ6合差（）（mm）（）三1431.820610-3.6n等1/1500001/55000四91.52.51846-5n等1/800001/35000一40.5515-2410n级1/300001/15000二2.40.25815-1316n级1/140001/10000三1.20.112151/7000-1224n级1/5000注：1表中 n 为测站数；2当测区测图的最大比例尺为 1：1000 时，一、二、三级导线的平均边长及总长可 适当放长，但最大长度不应大于表中规定的二倍。2.2.1.2 布设形式 根据所拥有的仪器及遂洞的地形图采用光电测距导线网作为平面控制网。由地形图可知道该地形比较不平坦，通视条件较差，不宜布设多边形的平面控制网，测角网测量 的角数比较多降低测量的速度，随着全站仪测距精度的提高，采用边角网的平面控制网 可以提高测量的速度同时也可以保证测量的精度。由表 2-2 可知道平面控制网的等级可 能为三等或四等，而且三、四、五等平面控制网，可以用相应等级的导线网来代替。所 以本工程的控制网采用了光电测距导线网,导线形式采用一级附和导线。2.2.1.3 选点埋石(1)平面控制点应选在通视良好、交通方便，地基稳定且能长期保存的地方。视线 离障碍物 ( 距上、下和旁侧 ) 不宜小于 2.0m 。(2)对于能够长期保存、离施工区较远的平面控点，应着重考虑图形结构和便于加 密；而直接用于施工放样的控制点则应着重考虑方便放样，尽量靠近施工区并对主要建 筑物的放样区组成的图形有利。(3)位于主体工程附近的各等级控制点和主轴线标志点，应埋设具有强制归心装置 的混凝土观测墩。其它部位可根据情况埋设暗标或半永久标志。对首级网，同一等级的 控制点应埋设相同类型的标志。(4)各等级控制点周围应有醒目的保护装置，以防止车辆或机械的碰撞。在有条件 的地方可建造观测棚。 2.2.2 平面控制网观测2.2.2.1 观测方法及要求采用角度、距离观测方法。角度观测两个测回，距离观测四次。图根导线网水平角观测采用经检校的全站仪（测角标称精度 5 秒级以上，测距标称 精度级以上），观测水平角一测回；单程测距一测回，四次读数；所有外业记录手簿 均需装订成册、带有编号的手簿，或采用电子记录手簿。水平角观测应遵守下列规定。（1）观测应在成像清晰，目标稳定的条件下进行。晴天的日出、日落和中午前后，如果成像模糊或跳 动剧烈，不应进行观测 。（2）应待仪器温度与外界气温一致后开始观测。观测过程中，仪器不得受日光直接照射。（3）仪器照准部旋转时，应平稳匀速；制动螺旋不宜拧得过紧；微动螺旋应尽量使用中间部位。精确照准目标时，微动螺旋最后应为旋进方向。（4）观测过程中，仪器气泡中心偏移值不得超过一格。当偏移值接近限值时，应在测回之间重新整置仪器。（5）对于二等平面控制网，目标垂直角超过3时，应在瞄准每个目标后读定气泡的偏移值，进行垂直轴倾斜改正。对于三、四等三角网的角度观测，当目标垂直角 超过3 时，每测回间应重新整置仪器，使水准气泡居中。观测导线水平角，应遵守下列规定：（1）观测导线转折角时，若方向数为 2，采用左、右角观测法，当方向数多于 2 时，采用方向观测法，其测回数和观测限差与相应等级的三角测量相同。（2）观测四等以上导线水平角时，应在观测总测回数中，按奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角。观测右角时仍以左角起始方向为准换置度盘位置。左角和右角分别取中数后相加，其与360 的差值不应超过本等级测角中误差的两倍。（3）如果导线较长，且导线通过地区有明显的旁折光影响时， 应将总的测回数分为 日、夜各观测一半。观测手簿的记录、检查和观测数据的划改，应遵守下列规定：（1）水平角观测的秒值读、记错误，应重新观测，度分读、记错误可在现场更正。但同一方向盘左、盘右不得同时更改相关数字。（2）距离测量中，每测回开始要读、记完整的数字，以后可读、记尾数。厘米以下 数字不得划改。米和厘米部分的读、记错误，在同一距离的往返测量中，只能划改一次。表2.3 水平角观测的技术要求等级测角中误差测回数方位角闭合差尼康南方5.0一级24n 108.0二级13n 16表2.4 方向观测法各项限差规定光学测微器半测回归零一测回内 2C同一方向值全站仪型号两次重合读差()较差()各测回较差数差()()尼康38139南方-18-24在高等级点设站测低等级点方向时，应联测两个高等级方向，且宜是与低等级方向 构成图形的高等级方向。高等级方向间夹角的观测值与原观测值(或平差值)之差不应超过2 m12 + m22 ，式中 m1，m2 为相应的新、旧成果等级规定的测角中误差。2.2.2.2 距离观测测距作业应注意事项（1）测距应在成像清晰、 稳定的情况下进行。雨、雪及大风天气不应作业 。（2)反射棱镜背面应避免有散射光的干扰，镜面不得有水珠或灰尘沾污。（3)晴天作业时，测站主机必须打伞遮阳，不宜逆光观测 。 严禁将测距头对准太 阳。架设仪器后，测站、镜站不得离人。迁站时，必须取下测距头。表2.5 测距作业技术要求如下项 目气象数据测定一测回测回间往返或光段读数较三角网等级温度最气压最测定时间数据较差限值较差限值小 读数小读数差限值测距仪等级间隔取用(mm)(mm)(C)(Pa)(mm)二0.550每边观每边两端2312测始末平均值三0.550每边观每边两端352测始末平均值四1.0100每边测测站端572 3定一次观测值五1.0100每边测测站端573定一次观测值注：往返较差必须将斜距化算到同一高程面上后方可进行比较 。2.2.2.3 观测成果一级导线记录表测站测回竖直度盘目标水平度盘读数（度 分 秒）半测回角值（度 分 秒）一测回角值（度 分 秒）各测回平均角值（度 分 秒）备注A1左L0 00 00179 19 46179 19 42179 19 34 AH=211.847AB=165.001BC=173.499CD=183.205DE=153.885 B179 19 46右B359 20 06179 19 38L180 00 282左L90 00 00179 19 44179 19 26B269 19 44右B359 19 05179 17 09L179 59 56B1左A0 00 00108 17 43108 17 42108 17 42C108 17 43右C288 18 02108 17 42A180 00 202左A90 00 00108 17 43108 17 42C198 17 51右C18 18 08108 17 42A270 00 37C1左B0 00 00178 56 48178 56 43178 56 40D178 56 48右D358 57 17178 56 38B180 00 392左B90 00 00178 56 50178 56 37D268 56 50右D88 57 06178 56 24B270 00 42D1左C0 00 00141 35 36141 35 38141 35 42E141 35 36右E321 36 0041 35 41C180 00 192左C90 0 00141 35 36141 35 46E231 35 46右E 51 36 02141 35 46C270 00 17测站测回竖直度盘目标水平度盘读数（度 分 秒）半测回角值（度 分 秒）一测回角值（度 分 秒）各测回平均角值（度 分 秒）备注E1左D0 00 00139 52 58139 52 58139 53 01EF=130.228FG=68.585GH=209.78HI=113.724F139 52 58右F319 53 15139 52 59D180 00 162左D90 00 00 139 53 12 139 53 03F229 53 12右F49 53 18 139 52 54D270 00 24F1左E0 00 00140 39 21140 39 20140 39 17G140 39 21右G320 39 21140 39 19E180 00 112左E90 00 00140 39 09140 39 14G230 39 09右G50 39 31140 39 19E270 00 12G1左F0 00 00270 04 08270 04 15270 04 18G270 04 08右G90 04 21270 04 22F179 59 592左F90 00 00270 04 12270 04 22G0 04 12 右G180 05 13270 04 33F270 00 40H1左G0 00 00103 44 36103 44 48103 44 54J103 44 36右J283 45 26103 44 59G180 00 272左J90 00 00103 44 51 103 45 00G193 44 51 右G13 45 21103 45 08J270 00 13测站测回竖直度盘目标水平度盘读数（度 分 秒）半测回角值（度 分 秒）一测回角值（度 分 秒）各测回平均角值（度 分 秒）备注I1左A0 00 00163 06 39163 06 50163 06 53IJ=96.272JK=157.464KL=185.713LA=211.847B163 06 39右B243 06 48 163 07 02A179 59 462左A90 00 00 163 06 54163 06 56B253 06 54右B73 07 08163 06 57A270 00 11J1左C0 00 00174 37 18174 37 22174 37 18D174 37 18右D354 37 20174 37 27C179 59 532左C90 00 00174 37 00174 37 14D264 37 00右D84 37 17174 37 29C269 59 48K1左A0 00 00188 08 42188 08 38188 08 38B188 08 42右B8 08 45 188 08 33A180 00 122左A90 00 00188 08 32188 08 37B278 08 32右B98 08 35188 08 42A270 00 49L1左C0 00 0086 41 5586 41 4686 41 47D86 41 55右D266 42 0986 41 36C180 00 042左C90 00 0086 41 43 86 41 48D176 41 43右D356 41 5286 41 52C270 00 002.3 高程控制测量2.3.1 高程控制网布设2.3.1.1 布设等级、布设要求表2.6 洞外高程控制等级的选择高程等隧洞相向开挖长度 (km)高程等级隧洞相向开挖长度 (km)级三4 8五 1四1 42.3.1.2 布设形式根据有关部门设计书要求、鲲鹏山的用途、实地的地形 通视条件等和有关主要技术要求采用附合水准的布设形式，并根据有关主要技术要求及原有水准点，决定布设附 和水准路线，按四等水准测量技术要求进行测设。2.3.1.3 选点埋石2.3.2 高程控制网观测2.3.2.1 观测方法及要求隧洞的高程控制一般采用水准测量，通常采用三、四等水准测量的方法施测。洞内水准测量与洞外水准测量基本相同，洞内水准路线和洞内导线相同，在贯通之前水准路线是支水准路线，因而，只有用多次测量的方法检核水准点的高程，一般利用导线点兼 作水准点.本工程根据实地地形、设计要求、鲲鹏山的用途和各种主要技术要求，采用 四等水准测量。高程控制测量的外业观测方法、各项限差、观测注意事项及内业计算的计算要求 ：（1）根据实地地形、设计要求、鲲鹏山的用途喝和各种主要技术要求，高程测量外业 观测采用四等水准测量。（2）等级水准测量测站的主要技术要求，应符合表7的规定表2.7 等级水准测量测站的技术要求等 级二三四五仪器型号DS05DS1DS1DS3DS3DS3视线长度 (m) 60 50 100 75 80 100前后视距差 (m) 1.0 2.0 3.0相等前后视距累积差 (m) 3.0 5.0 10.0_三丝能读视线离地面最低高度 (m)下 丝 0.3三丝能读数_数光学测微法基辅分划 (黑红面) 读数较差 (mm)0.51.03.0_中丝读数法2.0基辅分划( 黑红面) 所测高差较差光学测微法 1.50.6中丝读数法5.0_(mm)3.0注：当采用单面标尺四等水准测量时 ，变动仪器高度两次所测高差之差与黑红面所测 高差之差的要求相同。水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列技术要求：（1)水准仪视准轴与水准管轴的夹角： DS 05、DS1。型仪器不应大于15； DS3 型 不应大于 20。（2)二等水准采用补偿式自动安平水准仪，其补偿误差绝对值不应大于 0.2。（3)水准尺上的每米间隔平均长与名义长之差：对于因瓦水准尺不应大于0.15mm，对于双面水准尺不应 大于0.5mm。准观测应注意下列事项1)水准观测应在标尺成像清晰、稳定时进行，并用测伞遮蔽阳光，避免仪器曝晒。（2)严禁为了增加标尺读数，把尺垫安置在沟边或壕坑中。（3)同一测站观测时，不应两次调焦，转动仪器的倾斜螺旋和测微螺旋时，其最后均 应为旋进方向。（4)每一测段的往测与返测，测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正由往测 转向返测时，两标尺必须互换位置并应重新整置仪器。（5)五等水准观测，可不受上述 (3)、 (4) 款的限制。成果的重测和取舍（1)因测站观测限差超限，在迁站前发现可立即重测，若迁站后发现，则应从高程点 重新起测。（2)往、返观测高差较差超限时应重测。二等水准重测后，应选用两次异向合格的结 果，其它等级水准重测后，可选用两次合格的结果。如重测结果与原测结果分别比较， 其较差均不超限时，应取三次结果的平均数。外业成果的整理与平差计算 高程测量应采用规定的手薄纪录，并统一编号，手薄中记载项目和原始观测数据必须字迹清晰、端正，填写齐全。 高程测量观测、纪录及计算小数位的取位，应符合表8的规定表2.8 观测 记录及计算小数位取位的规定天顶距观测水准尺观测往(返)往(返)各 测往(返)往(返)高程读数与记录读数与记录测距离测距离站高差测高差测高差高差等级小数位小数位总 和中数总 和 中数(mm)(ram)( )(mm)(km)(kin)(ram)(mm)二0.010.010.10.010.010.10.10.050.10.1三0.11.00.010.10.11.01.01.01.0四、五1.00.11.01.01.01.00.011.0采用手工记录时，应使用规定的手薄，用铅笔记录，并统一编号，记录的文字与 数字，应清晰端正，不得潦草模糊，所有的项目应填写齐全。记录的文字与数字不得涂 改或擦去，对所有错误的数字（只限分米、米和度、分的读数）与文字，可用单线划去， 在其上方写出正确的数字与文字，并备注栏中注明原因。对需重测的记录用单线划去， 不著名原因及重测结果记于何处。观测成果测站编号后尺上丝前尺上丝方向 及 尺号水准尺读数k+黑-红高差 中数备注下丝下丝后视距前视距黑面 （m）红面 （m）视距差d114461558后K11