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3.1 工程測量概要

3.2 工程控制網(wǎng)建立

3.3 工程地形圖測繪

3.4 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程測量

3.5 線路與橋梁、水利、市政工程測量

3.6 礦山與隧道工程測量(本講內(nèi)容)

3.7 地下管線測量

3.8 工程竣工測量

3.9 變形與形變監(jiān)測

3.10 精密工程測量

3.6 礦山與隧道工程測量

知識點概述

(一)地下工程與地下工程測量

地下工程指深入地面以下,為開發(fā)利用地下空間資源所建造的地下土木工程。

地下工程測量指地下工程在規(guī)劃、設(shè)計、施工、竣工及運營管理各階段所進行的測量工作。

(二)地下工程測量特點

(1)施工環(huán)境差,當點位布設(shè)在坑道頂部時,需進行點下對中,邊長長短不一,測量精度難以提高;

(2)坑道往往獨頭掘進,硐室之間互不相通,不便組織校核,出現(xiàn)錯誤往往不能及時發(fā)現(xiàn),并且隨著坑道掘進,點位誤差的累積越來越大

(3)施工面狹窄,坑道一般只能前后通視,控制測量形式比較單一,大多采用導線測量形式;

(4)測量工作隨著工程的進展而不間斷地進行,一般先布設(shè)低級導線指示坑道掘進,后布設(shè)高級導線進行檢核;

(5)往往采用一些特殊或特定的測量方法(如聯(lián)系測量)和儀器(如陀螺經(jīng)緯儀)。

(三)地下工程測量內(nèi)容

1.規(guī)劃階段

需要使用已有的各種大、中比例尺地形圖或測繪專用地形圖;必要時,需測繪縱、橫斷面圖以及地質(zhì)剖面圖等。

2.建設(shè)階段

配合施工步驟和方法,進行施工控制測量及建(構(gòu))筑物的定線放樣。施工控制測量的內(nèi)容包括地面控制測量、地下控制測量和聯(lián)系測量。

3.運營階段

進行設(shè)備安裝、維修、改建、擴建等各種測量工作。

(四)隧道工程測量

隧道施工測量的主要任務(wù)是保證洞內(nèi)各項建(構(gòu))筑物以規(guī)定的精度按照設(shè)計位置修建,不使侵入建筑界限;保證相向開挖的工作面,按照規(guī)定的精度在預(yù)定位置貫通。

隧道施工測量的工作內(nèi)容包括洞外控制測量、進洞測量、洞內(nèi)控制測量、洞內(nèi)施工測量、貫通誤差調(diào)整及竣工測量。

(五)礦山測量

礦山測量是為地質(zhì)勘探、礦山設(shè)計、礦山建設(shè)、運營及礦山報廢等各階段所進行的測量工作。其工作內(nèi)容主要包括:礦產(chǎn)勘探階段的地面控制測量、地形圖測繪、勘探點的標定;設(shè)計階段的地形圖測繪、工業(yè)廣場測量、線路測量;建設(shè)階段的井筒和巷道測量、建(構(gòu))筑物施工測量、設(shè)備安裝與線路測量;生產(chǎn)階段的井巷標定、巖層與地表移動監(jiān)測、土地復(fù)墾測量等。

知識點隧道施工測量

(一)技術(shù)方案設(shè)計

1.基本技術(shù)要求

洞外平面控制網(wǎng)宜布設(shè)成自由網(wǎng),并根據(jù)線路測量的控制點進行定位和定向;

洞外控制測量中,每個洞口應(yīng)布設(shè)不少于三個平面控制點,包括洞口點及與其相聯(lián)系的控制點;埋設(shè)不少于二個水準點,水準點間的高差以安置一次水準儀即可測出為宜;

洞內(nèi)平面控制測量一般先敷設(shè)邊長較短、精度較低的施工導線,指示隧道掘進;而后敷設(shè)高等級導線對低等級導線進行檢查校正;

洞內(nèi)施工導線的邊長宜近似相等;洞內(nèi)水準路線應(yīng)往返測量;

洞內(nèi)控制點不易保存,埋石頂面應(yīng)比洞內(nèi)地面低2030cm,上面加設(shè)護蓋后填平地面,以免施工中遭受破壞;

隧道施工測量一般采用gb50026-2007《工程測量規(guī)范》和相關(guān)專業(yè)測量規(guī)范作為技術(shù)標準。

2.貫通誤差要求

類別

兩開挖洞口間長度l/km

貫通誤差限差/mm

橫向

l<4

100

4l<8

150

8l<10

200

高程

不限

70

(二)洞外控制測量

1.洞外平面控制測量

洞外平面控制測量的常用方法有中線法、導線法、三角形網(wǎng)測量法、gps定位法等。中線法控制形式最簡單,但由于方向控制較差,故只能用于較短的隧道(直線隧道短于1km,曲線隧道短于500m);導線法布設(shè)簡單靈活,地形適應(yīng)性強,外業(yè)工作量少,是隧道控制的主要布設(shè)形式之一;三角形網(wǎng)測量法方向控制精度最高,但組織復(fù)雜;gps定位法精度高,選點靈活,無須通視,觀測時間短,是目前隧道控制網(wǎng)建立的首選方法。

2.洞外高程控制測量

洞外一般采用二、三等水準布設(shè)高程控制網(wǎng)。水準測量困難時,亦可采用三角高程測量方法布設(shè)四、五等高程控制網(wǎng)。

(三)進洞測量

隧道進洞測量即隧道洞外和洞內(nèi)的聯(lián)系測量。洞外控制測量完成后,應(yīng)把各洞口的進洞點和洞外控制網(wǎng)聯(lián)系起來。

一般直線隧道進洞以線路中線作為縱軸,曲線隧道進洞以一條切線方向作為縱軸,用進洞點和洞口控制點的坐標,反算兩點的距離和方位角,從而確定進洞測量的數(shù)據(jù),把中線引入洞內(nèi)。

一般采用水準測量,三角高程測量方法直接將高程導入洞內(nèi)。

(四)洞內(nèi)控制測量

洞內(nèi)控制測量的作用是給出隧道正確的掘進方向,并保證準確貫通。

1.洞內(nèi)平面控制測量

由于隧道洞內(nèi)場地狹窄,洞內(nèi)平面控制測量通常采用中線法和導線法。

(1)中線法指洞內(nèi)不設(shè)導線,以洞口投點為依據(jù),向洞內(nèi)直接測設(shè)隧道中線點,不斷延伸作為洞內(nèi)平面控制,用中線點直接進行施工放樣。中線點一般以定測精度測設(shè),其距離和角度等放樣數(shù)據(jù)由理論坐標值反算。這種方法一般用于較短的隧道。

中線法受施工運輸干擾大,觀測不便,點位易被破壞。

(2)導線法較中線法方式靈活,點位易于選擇,測量工作也較簡單,而且具有多種檢核方法;當組成導線閉合環(huán)時,角度經(jīng)過平差,還可提高點位的橫向精度。導線法適用于長隧道。

與洞外導線相比,洞內(nèi)導線具有以下特點:導線形狀完全取決于隧道的形狀,只能敷設(shè)支導線或狹長形導線環(huán);導線不能一次布設(shè)完成,隨著隧道的開挖逐漸向前延伸;導線只能用重復(fù)觀測的方法進行檢核;導線點有時設(shè)于坑道頂板,需采用點下對中。

2.洞內(nèi)高程控制測量

洞內(nèi)高程控制測量采用水準測量或三角高程測量的方法;

洞內(nèi)高程由洞外高程控制點向洞內(nèi)測量傳算,結(jié)合洞內(nèi)施工特點,每隔200500m設(shè)立一對高程點以便檢核;為便于施工使用,每隔100m應(yīng)在拱部邊墻上設(shè)立一個水準點;

洞內(nèi)水準測量與洞外水準測量的方法基本相同,但有以下特點:隧道貫通之前,洞內(nèi)水準路線屬于水準支線,故需往返觀測進行檢核;洞內(nèi)高程點必須定期復(fù)測;因洞內(nèi)施工干擾大,常使用掛尺傳遞高程。

(五)洞內(nèi)施工測量

洞內(nèi)施工測量的主要任務(wù):在隧道施工過程中,確定平面及豎直面內(nèi)的掘進方向,定期檢查工程進度(進尺)及計算完成的土石方數(shù)量;在隧道竣工后,進行竣工測量。

洞內(nèi)施工測量的主要工作內(nèi)容:洞口定線放樣、洞內(nèi)中線測量、洞內(nèi)腰線測設(shè)、開挖斷面測量、襯砌放樣等。

知識點礦井施工測量

(一)技術(shù)方案設(shè)計

1.基本技術(shù)要求

一個礦區(qū)應(yīng)采用統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)和高程基準。為便于成果、成圖的相互利用,應(yīng)盡量采用國家30帶高斯平面直角坐標系。在特殊情況下,可采用任意中央子午線、礦區(qū)平均高程面為投影面的礦區(qū)獨立坐標系;

礦井施工測量一般采用gb50026-2007《工程測量規(guī)范》和相關(guān)專業(yè)測量規(guī)范作為技術(shù)標準。

2.地下導線要求

(1)地下導線應(yīng)盡量沿巷道中線(或邊線)布設(shè),盡量避免長短邊相接;

(2)地下導線延伸測量時,應(yīng)對以前的導線點作檢核測量。在直線地段,可只進行角度檢測,在曲線地段,還要同時進行邊長檢測;

(3)地下導線邊長較短,角度觀測時應(yīng)盡可能減小儀器對中和目標對中誤差的影響;

(4)邊長測量中,采用鋼尺懸空丈量時,應(yīng)加尺長、溫度和垂曲改正;

(5)凡能構(gòu)成閉合圖形的導線網(wǎng)(環(huán)),都應(yīng)進行平差計算,以便求出導線點的精確坐標值;

(6)對于螺旋形巷道,不能形成長邊導線,每次向前延伸時,都應(yīng)從硐外復(fù)測。

(二)礦區(qū)控制測量

礦區(qū)平面控制網(wǎng)可采用三角形網(wǎng)和導線網(wǎng)等形式布設(shè)。首級平面控制網(wǎng)一般在國家一、二等平面控制網(wǎng)基礎(chǔ)上布設(shè)。在滿足生產(chǎn)建設(shè)要求的前提下,加密網(wǎng)可以越級布設(shè)。

礦區(qū)高程控制網(wǎng)可采用水準測量和三角高程測量方法建立。首級高程控制網(wǎng)一般采用水準測量方法建立;三角高程測量主要用于山區(qū)和丘陵地帶的高程控制。礦區(qū)首級高程控制網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成環(huán)形網(wǎng),加密網(wǎng)宜布設(shè)成附合路線或結(jié)點網(wǎng)。

(三)井下控制測量

1.井下平面控制測量

井下平面控制測量通常為地下導線。地下導線可以布設(shè)為附合導線、閉合導線、方向附舍導線、無定向?qū)Ь€、支導線及導線網(wǎng)等。地下導線的起始點通常位于平硐口、斜井口以及豎井的井底車場,起始點坐標由地面控制測量和聯(lián)系測量測定;

當坑道開始掘進時,首先敷設(shè)低等級導線給出坑道的中線,指示坑道掘進。當巷道掘進300500m時,再敷設(shè)高等級導線檢查已敷設(shè)的低等級導線是否正確,高等級導線起始邊(點)和最終邊(點)應(yīng)與低等級導線邊(點)相重合。當巷道繼續(xù)向前掘進時,以高等級導線所測設(shè)的最終邊為基礎(chǔ),再向前敷設(shè)低等級導線和中線。

2.井下高程控制測量

井下高程控制測量可采用水準測量和三角高程測量方法。井下水準路線可布設(shè)為支線、附合路線或閉合路線;三角高程測量通常用于坡度較大的傾斜巷道的高程控制測量,其測量方法與地面相同;

井下水準點既可設(shè)在巷道的頂板、底板或兩幫上,也可設(shè)在井下固定設(shè)備的基礎(chǔ)上。設(shè)置時應(yīng)考慮使用方便、不易變形。

知識點聯(lián)系測量

(一)聯(lián)系測量作用與方法

聯(lián)系測量的作用是:①保證地下工程按照設(shè)計圖紙正確施工,確保隧(巷)道的貫通;②確定地下工程與地面建(構(gòu))筑物、鐵路、河湖等之間的相對位置關(guān)系,保證地下工程和地面設(shè)施的安全。

通過平硐、斜井的平面聯(lián)系測量可采用導線測量方法直接導入;高程聯(lián)系測量可采用水準測量、三角高程測量方法直接導人;

通過豎井的平面聯(lián)系測量(亦稱豎井定向)的任務(wù)是測定地下起始點的坐標和起始邊的方位角,采用的方法有幾何定向(包括一井定向和兩井定向)和陀螺經(jīng)緯儀定向;高程聯(lián)系測量(亦稱導入高程)的任務(wù)是確定地下高程基點的高程,常用的方法有長鋼尺法、長鋼絲法、光電測距儀和鉛直測距法等。

(二)幾何定向方法

1.一井定向

一井定向是在一個豎井內(nèi)懸掛兩根吊垂線,將地面點的坐標和地面邊的坐標方位角傳遞到井下的測量工作。在地面由井口投點(近井點)和控制點測定兩吊垂線的坐標,以及其連線的坐標方位角;在地下根據(jù)吊垂線投影點的坐標及其連線的坐標方位角確定地下導線起算點的坐標和起算邊的坐標方位角。

2.兩井定向

當?shù)叵鹿こ逃袃蓚€豎井,且兩井之間有巷道相通并能進行測量時,應(yīng)采用兩井定向。兩井定向就是在兩個豎井內(nèi)各懸掛一根吊垂線,在地面和地下用導線將它們連接起來,從而把地面坐標系統(tǒng)中的平面坐標和方位傳遞到地下。

在兩井定向中,由于兩吊垂線間的距離遠大于一井定向的距離,因而其投向誤差也大大減小,有利于提高地下導線定向的精度。

(三)陀螺經(jīng)緯儀定向方法

陀螺經(jīng)緯儀主要由一個高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子支承在一個或兩個框架上而構(gòu)成。具有一個框架的稱二自由度陀螺儀;具有內(nèi)外兩個框架的稱三自由度陀螺儀。經(jīng)緯儀上安置懸掛式陀螺儀,是利用其具指北性確定真子午線北方向,再用經(jīng)緯儀測定出真子午線北方向至待定方向所夾的水平角,即真方位角。

知識點貫通測量

(一)貫通形式與技術(shù)路線

1.貫通形式

隧(巷)道貫通一般分為平、斜隧(巷)道貫通和豎井貫通兩種類型,常用的貫通形式有相向貫通(兩個工作面相向掘進)、單向貫通(從一端向另一端的指定地點掘進)和同向貫通(兩個工作面同向掘進,亦稱追隨貫通)三種。

2.技術(shù)路線

貫通測量的技術(shù)路線是測出待貫通隧(巷)道兩端控制點的平面坐標和高程,計算求得隧(巷)道中線的坐標方位角和腰線的坡度(應(yīng)與設(shè)計相符),同時計算出隧(巷)道兩端點處的指向角,利用上述數(shù)據(jù)在隧(巷)道兩端分別標定出中線和腰線,指示隧(巷)道按照設(shè)計的同一方向和同一坡度分頭掘進,直到貫通面相互接通。

(二)貫通測量的工作步驟

(1)調(diào)查了解待貫通隧(巷)道的實際情況,根據(jù)貫通的容許偏差,選擇合理的測量方案與測量方法。對重要的貫通工程,要編制貫通測量設(shè)計書,進行貫通測量誤差預(yù)計,以驗證所選擇的測量方案、測量儀器和方法的合理性;

(2)依據(jù)選定的測量方案和方法,進行施測和計算,每一施測和計算環(huán)節(jié),均須有獨立可靠的檢核,并將施測的實際測量精度與設(shè)計書中要求的精度進行比較。若發(fā)現(xiàn)實測精度低于設(shè)計中的要求時,應(yīng)分析其原因,并采取提高實測精度的相應(yīng)措施,返工重測;

(3)根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算貫通隧(巷)道的放樣元素,實地標定隧(巷)道的中線和腰線;

(4)根據(jù)隧(巷)道掘進的需要,及時延長隧(巷)道的中線和腰線,定期進行檢查測量和填圖,并按照測量結(jié)果及時調(diào)整中線和腰線;

(5)隧(巷)道貫通之后,應(yīng)立即測量出實際的貫通偏差值,并將兩端的導線連接起來,計算各項閉合差;

(6)重大貫通工程完成后,應(yīng)對貫通測量進行精度分析與精度評定,編寫技術(shù)總結(jié)。

(三)貫通誤差與控制

1.貫通誤差

(1)縱向貫通誤差。水平面內(nèi)沿中心線方向的貫通誤差分量,僅對貫通有距離上的影響,故對其要求較低;

(2)橫向貫通誤差。水平面內(nèi)垂直于中心線方向的貫通誤差分量,對隧(巷)道質(zhì)量有直接影響,需重點控制;

(3)高程貫通誤差。鉛垂線方向的貫通誤差分量,對坡度有影響,若采用水準測量方法,一般較容易控制。

2.貫通誤差控制措施

(1)注意原始資料的可靠性,起算數(shù)據(jù)應(yīng)準確無誤;

(2)各項測量工作都要有可靠的獨立檢核,要進行復(fù)測復(fù)算,防止產(chǎn)生粗差;

(3)對精度要求很高的重大貫通工程,要采取提高精度的必要技術(shù)措施。例如,適當加測陀螺定向邊;盡可能增大導線邊長;設(shè)法提高儀器和目標的對中精度,或采用三聯(lián)腳架法等;

(4)及時對觀測成果進行精度分析,并與預(yù)計的貫通誤差進行對比,必要時返工重測;

(5)掘進過程中,要及時進行測量和填圖,并根據(jù)測量成果及時調(diào)整掘進方向和坡度。

例題(單選)

按現(xiàn)行《工程測量規(guī)范》,一條長度為6km的隧道工程相向施工,其中線在貫通面上的高程貫通限差不應(yīng)大于(      )mm。

a50              b60              c70               d80

答案:c

【解析】根據(jù)gb50026-2007《工程測量規(guī)范》8.6.2條的規(guī)定,隧道工程的相向施工中線在貫通面上高程貫通的限差為70mm(兩開挖洞口間長度不限)

下列測量方法中,可用于地下工程豎井平面聯(lián)系測量的是(       )。

a.陀螺經(jīng)緯儀法

bgps定位法

c.三角高程測量法

d.導線測量法

答案:a