隧道贯通测量误差预计方案设计
贯通误差预计
西康铁路秦岭隧道(Ⅰ线)采用TBM施工。
隧道全长18.5 km，两端独头掘进距离长(近10 km)，再加上TBM 一次成洞，对贯通精度要求比较高，给洞内控制测量带来了很大的困难。
本文介绍这项工程中控制测量实施方案。
一、控制测量设计众所周知，隧道贯通面上贯通误差的影响值，由洞外、洞内控制测量两部分组成。
由于洞外采用GPS 网作控制来保证洞外控制精度，因此本设计只对洞内控制测量进行设计。
为保证高精度贯通，本设计按总横向中误差150 mm(《铁路测量规则》规定为250 mm)，高程中误差25 mm进行设计。
按《测规》规定的分配原则，分配给洞内横向中误差为120 mm，洞内高程中误差17 mm。
1. 平面(横向)测量设计由于Ⅰ线隧道采用TBM施工，其通视条件较好，为提高测量精度，导线边长尽量长，故本方案按边长为650 m的导线测量方案进行设计。
这时洞内横向贯通误差为：按上述布设方案，R x，dy计算如下：(1) 洞内∑R2x计算依据各导线点至贯通面的竖直距离计算的结果为∑R2x＝900062125。
(2) 洞内∑dy2计算由于洞内导线沿隧道中线布设，隧道为直线隧道，则dy=0,即∑dy2＝0。
(3) 洞内测角精度计算由于采用测距标称精度为±（2 mm+2×10-6D）的全站仪测距，洞内测边误差远小于1/100 000。
因为∑dy2＝0，则m2yi=0，所以其中,mβ为洞内测角精度。
代入数据，得则mβ＝±0.83″。
实际采用±0.7″，即洞内按一等导线要求和精度指标进行施测可满足在120 mm内贯通要求。
2. 高程测量设计洞内两开挖洞口间长度按19 km计，则高程控制测量的高差中数偶然中误差为：(三等水准限差)所以洞内高差控制测量按三等水准要求即可满足高程贯通中误差影响值为17 mm的要求。
从安全角度考虑，实际操作可按二等水准要求施测。
3. 贯通误差预计(1) 横向贯通误差预计由式当mβ＝±0.7″，导线平均边长为650 m时，m y=±102 mm<120 mm(洞内分配值)。
贯通测量方案的选择与误差预计
第七章贯通测量方案的选择与误差预计第一节概述一、贯通测量设计书的编写在矿山测量中，贯通测量是一项十分重要的测量工作，稍有不慎就会给矿井生产带来不利影响，甚至酿成事故。
尤其是重要的贯通工程，关系到整个矿井的建设和生产，所以必须认真地实施。
规模较小的普通巷道贯通可以不进行贯通测量方案设计，但在重要贯通工程施测之前，矿山测量人员应编制贯通测量设计书，以此来指导贯通测量工作。
特别重要的贯通工程的贯通测量设计书必须报上一级主管部门批准之后，方能实施。
编制贯通测量设计书的主要任务在于，按照《规程》的要求并结合本矿的实际情况，选择经济合理的测量方案和切实可行的测量方法，从而达到安全、正确贯通的目的。
贯通测量设计书可按照下列内容编写：1 、井巷贯通工程概况。
包括：井巷贯通工程实施的目的、任务和要求；巷道用途、掘进方式、支护方式、断面大小、预计竣工日期；贯通相遇点位置的确定等。
并附比例尺不小于1：2000的井巷贯通工程图。
2 、贯通测量方案的选定。
包括：贯通测量的起始数据情况、地面平面控制测量和高程控制测量（GPS测量、导线测量、水准测量、三角高程测量）、矿井联系测量（几何定向、陀螺定向、导入高程）、井下平面控制测量和高程控制测量（导线测量、水准测量、三角高程测量）。
主要说明：导线测量、水准测量、三角高程测量等采用什么等级或技术规格，矿井联系测量采用什么方法等。
3 、贯通测量方法。
包括：采用的仪器工具、施测方法、限差要求，工作组织等。
4 、贯通测量误差预计。
包括：绘制比例尺不小于1：2000的贯通测量设计平面图，在图上绘出与工程有关的巷道和井上下测量控制点；确定测量误差参数，并进行误差预计。
预计误差采用中误差的两倍（或三倍），它应小于规定的允许偏差值。
5 、贯通测量中存在的问题和采取的措施。
包括：导线通过倾斜巷道时是否加经纬仪竖轴的倾斜改正问题、导线边长归化到投影水准面的改正问题、导线边长投影到高斯克吕格平面的改正问题、贯通前的准备、贯通后的连测、贯通偏差的调整等。
隧道横向贯通误差预计
用GPS 作洞外控制测量的公路隧道横向贯通误差预计隧道一般都要穿越高山，地形条件复杂，传统的导线控制测量方法要跨越山峰，施测难度大，周期长，外业工作量极大。
现代公路施工控制测量中，GPS 由于具有全天侯、高精度、定位速度快、定位点间不需通视等特点，已被广泛采用。
而传统的导线控制测量的贯通误差预计的方法已不再适用。
现本文着重讨论采用GPS 测量控制的隧道贯通误差的估计方法及对GPS 点测量精度的具体要求。
隧道总的横向贯通误差来源有二个方面，一是洞外GPS 控制测量引起的误差，二是洞内导线测量引起的误差。
将地下两相向开挖的洞内导线测量误差及洞外GPS 测量误差各作为一个独立因素。
设隧道总的横向贯通误差为M 横，根据等影响原则，洞外GPS 测量误差和进出口两端进洞导线所产生的横向贯通中误差的容许值均为横横出进M 707.02M m m === （1）根据式（1），规范对洞内、洞外控制测量误差产生的横向贯通中误差的容许值的规定见表1表1 横向贯通中误差容许值 测量部位 横向贯通中误差（mm ） 两相向开挖洞口间长度（m ） ＜3000 3000～6000进口端 53 71 出口端 53 71 总的横向中误差 75100一、洞内导线横向误差的估算由隧道施工特点，洞内导线的横向误差可按等边直伸形导线进行估算。
在直伸形导线中，测距误差只对导线的纵向误差产生影响，而横向误差主要由测角误差引起。
如图1所示，各折角的测角误差将使导线在隧道贯通面上产生横向位移，即横向误差。
根据误差理论知，各折角的测角误差对隧道贯通面横向影响中误差为35.1n Lm m +ρ=β内 （2） 式中：m 内——洞内导线测量引起的横向贯通中误差 L ——隧道两相向开挖洞口间长度 m β ——导线测角中误差ρ ——206265″ n ——导线边数现行规范对导线平均边长和测角中误差的技术要求见表2由于隧道内观测条件较差，规范规定洞内导线边长直线地段不宜小于200m ，曲线地段不宜小于70 m 。
隧道贯通测量误差预计方案
隧道贯通测量误差预计方案隧道进出口、斜井间贯通时，除进行洞外导线和洞外高程测量之外，还必须进行隧道洞内和进出口、斜井间的联系测量。
所以在进行贯通测量误差预计时，要考虑隧道进出口、斜井间的联系测量误差及隧道洞内测量误差的综合影响。
（一）测量方案简述工程要求水平重要方向x’上的容许偏差为0.3m,竖直方向上的容许偏差为0.05m.(1) 隧道洞外进口、斜井按B级GPS网进行测量，测量时采用美国产天宝5800GPS观测2个时段，每个时段测量1.5小时。
(2)定向测量尤溪隧道进口、斜井各采用几何定向。
1、对中误差当定向边边长d=400m时，仪器及棱镜的对中误差为：E C=E T=±1”。
2、测线前后两测回的平均值误差M平=±1/√2=±0.71”.则M定=±√M EC2+M ET2+M平=±√12+12+0.712=±1.58”3、洞内导线测量进口从洞口起始边GCPI140-GCPI119边开始，沿大里程方向闭合到秀村斜井的CPI140-3~CPI140-4边。
测角、测边采用日本产SOKKIA SET230R全站仪，角度测9个测回:每边往、返各测3个测回，一测回内读数误差不大于5mm,单程测回间较差不大于10mm,往测及返测边长化算到隧道平均高程面上水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于边长1/6000。
所有闭（附）合导线和支导线均有不同观测者独立测量两次，取两次测量的角度及边长平均值，并进行严密平差计算。
4、隧道洞外水准测量进口与秀村之间的水准测量按照洞外二等水准要求实测，自进口洞外水准点GCPI140到秀村斜井洞口水准点BM60进行往返观测单程路线长度27KM，同时采用美国Trimble电子水准仪和日本产Sokkia电子水准仪实测。
5、洞内水准测量采用苏-光自动安平水准仪往返观测，往返高差的较差不大于±4√L(L 为水准点间的长度，以km 为单位)。
隧洞贯通误差估算和贯通误差的处理
隧洞贯通误差估算和贯通误差的处理解海峰1、引水隧洞工程贯通测量误差的估算基础1.1 引水隧洞贯通测量精度要求的原则在实施隧洞开挖测量时遵循以下原则：在引水隧洞中不能因为贯通偏差过大而影响水流，或造成对建筑物的破坏性冲刷，或产生返工，增加工程量造成浪费，延误工期，影响使用；但也不能盲目地提高精度，从而造成测量工作中的人力、物力的浪费；或造成时间的拖延。
1.2隧洞贯通测量精度要求的指标隧洞施工测量主要精度指标（mm）项目内容精度指标精度指标所相对的基准平面位置限差高程限差隧洞贯通相向开挖长度小于5km贯通面横向±100纵向±100±50从两端洞口点分别测量贯通点在横向、纵向和高程方向上的差值相向开挖长度5km~10km贯通面横向±150纵向±150±501.3 隧洞施工控制网建立的目的引水隧洞工程施工开挖之前，需要建立高精度的平面施工控制网和高程施工控制网，用以在地面上确定隧洞端点之间的几何关系，并且使能通过入口在地下引领隧洞掘进的位置、高度和方向，以便相向开挖的两支隧洞能在限差范围内会合于予定的贯通点。
测量方法和测量精度必须与此限差范围相适应。
反过来也要检验由予定的测量误差所造成的贯通点处的偏差在建筑技术上是否允许。
1.4 建立施工控制网的原则①精度上要满足隧洞施工开挖横向贯通误差的要求，并能满足混凝土建筑物轮廓点放样的精度要求。
②控制网的范围须包括全线路各个工程项目，做到一网多用。
③尽可能将首级网点兼作定线网点（工作基点）之用，减少控制点数量。
④各控制点点位稳定且能长期保存。
⑤一定要在建筑物平面布置图上选点，使各控制点点位选在可作首期“三通一平”和土石剥离开挖工程之用，也可作二期砼工程及机电安装工程施工放样之用的地方。
⑥在数据处理上能将高斯平面上的水工建筑物设计长度、地面施工控制网边长和施工隧洞高程面上的长度，在不同高程面上互相进行换算。
隧道贯通测量中的误差预计
隧道贯通测量中的误差预计发表时间：2017-08-15T15:20:59.070Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第8期作者：宁左方[导读] 随着经济和科学技术的发展，对道路的建设的要求也越来越高。
中铁十一局集团第四工程有限公司湖北 430074摘要：随着经济和科学技术的发展，对道路的建设的要求也越来越高。
长大隧道作为道路建设的控制性工程之一，其贯通的水平在很大程度上代表了我国隧道的技术发展水平，而且贯通测量是测量学科内一项最综合性的测量工作，非常值得探讨、研究，也是对测量理论和知识方面的一次全面性的训练和培养。
关键词：隧道贯通; 测量; 误差预计导言误差在任何工程建筑项目测量过程中是无法避免的，隧道误差也不例外。
在实际测量过程中，施工人员往往因为加快项目进度，缩短工程施工期限和改善隧道工作的环境，以隧道两端的开切口为施工起点，从隧道两端同时进行施工。
为了确保隧道在贯通方向与贯通点的误差符合规定要求，在实际施工中，隧道贯通测量的误差预计十分重要。
1 贯通测量误差预计技术简要概述贯通测量误差预计，指的是以早期明确的测量方案为基准，同时结合具体的测量技术，借助最小二乘准则及误差传播定量，进一步将贯通精度估算出来。
本文论述主要预计的是贯通实际偏差的最大误差，而非具体偏差值。
误差预计拥有概率方面的价值作用，其主要目的是使既定的测量方案更加完善，从而进一步选择更加合理、科学的策略，以此为全面掌握贯通过程奠定基础。
总而言之，由于贯通测量误差预计具备多方面的特点及优势，因此其可在隧道测量中推广及应用。
2误差预计的重要性施工中，隧道工程贯通相遇点(K点)在水平面内的左右偏差和竖直面内的上下的偏差是影响贯通质量的最重要的两个因素。
因测量中的误差是不可避免的，所以加强贯通测量误差控制是极其重要的工作。
误差预计工作是通过对贯通精度进行估算，达到优化测量方案，验证测量方法是否可靠，最终确定贯通测量组织设计书的目的。
论述隧道贯通测量中导线设计与误差预计
Science &Technology Vision 科技视界1隧道贯通当前现状测绘技术的发展,使得越来越多的先进仪器和方法应用于隧道贯通测量。
国家1:10000基本地形图为隧道选址提供了基础图件;遥感技术提供了多光谱影像,可对隐患地质构造和水文地质条件进行推断;光电测距仪,电子全站仪以及全球定位系统技术的应用,使隧道施工平面控制图的建立得到革命性的改变;电子计算机的普遍应用,使隧道控制网的优化设计和贯通误差变的十分简单。
目前世界最长的隧道为日本本州和北海道全长53.9公里的青函隧道。
迄今为止,我国最长的隧道为太行山隧道,其全长27.839公里。
随着时间的推移,一定会出现更长的隧道,且其更新的速度也会越来越快。
误差在测量过程中是不可避免的,隧道贯通中的主要误差为隧道贯通测量重要方向上的误差。
在实际施工中,通常因为提高工程进度、缩短工程期限以及改善隧道中的工作环境等,我们一般采用隧道两端的开切口为施工点,从隧道的两端同时进行开工。
为了保证隧道在贯通的方向和贯通点的的误差满足《工程测量规范》中的精度要求,所以在工程施工前,隧道贯通过程中测量设计方案及预计误差都是相当重要的。
此次举例来说明一下隧道贯通测量的导线设计和误差预计本次的贯通测量地面控制网为四等GPS 控制网,采用边连式的方法进行,最长边长2360米,最短边长1300米,平均边长约1805.83m,隧道高6m,宽13m。
仪器的标称精度为±(1+lppm×D)mm。
(1)基线条件精度指标各等级GPS 相邻点间弦长精度用下式表示:σ=a 2+(bd )2√式中:σ———GPS 基线向量的弦长中误差(mm),亦即等效距离误差;a———GPS 接收机标称精度中的固定误差(mm);b———GPS 接收机标称精度中的比例误差系数(ppm);d———GPS 网中的相邻点间的距离(km)。
(2)最弱边相对中误差为:12+(1*1.8)2√1300000=1650000≤1450002隧道导线测量方案的设计2.1隧道内平面测量隧道平面测量包括井下施工导线测量、施工控制导线测量。
长隧道贯通测量方案
科技创新导报长隧道贯通测量方案1 前言由于测量过程中不可避免的带有误差,因此贯通实际上总是存在偏差的。
隧道贯通接合处的偏差可能发生在空间的三个方向中,即沿隧道中心线的长度偏差,垂直于隧道中心线的左右偏差(水平面内)和上下的偏差(竖直面内)。
第一种偏差只对贯通在距离上有影响,对隧道的质量没有影响,而后两种方向上的偏差对隧道质量有着直接影响,所以这后两种方向上的偏差又称为贯通重要方向的偏差。
贯通的容许偏差是针对重要方向而言的。
2 工程概述西部开发省际公路重庆至长沙公路(简称文献标识码:A文章编号:1674-098x(2008)01(b)-0153-02渝湘高速公路)D14合同段的肖家坡隧道位于重庆市黔江区石会镇中元和沙坝乡之间,为一座上、下分离的高速公路长隧道。
左线起讫桩号为ZK51+386～ZK54+105,全长2719m;右线起讫桩号为YK51+400～YK54+130,全长2730m。
隧道线形为:左线洞身为左偏.. R4000m+右偏R-4000m圆曲线组成的复合线形,右线洞身为左偏R-4000m+右偏R-4000m圆曲线组成的复合线形,进口左右洞平曲线半径均为R-4000m,出口左右洞平曲线半径均为R-2600m;左右线纵面均为-1.950%的单向坡,隧道最大埋深约460m;进出口地形较平缓,黔江端洞门依据地形左线设置为削竹式洞门,右线设置为端墙式洞门,彭水端洞门设置为端墙式洞门,在隧道内设置4处行人横洞,3处行车横洞。
该隧道施工采用导坑开挖及全断面开挖先墙后拱法施工。
由于本隧道较长,采用两头掘进,不可能主洞贯通后进行二衬,因此测量精度关系到整个隧道的施工进行及质量,故对测量的要求很高。
隧道的贯通测量显得尤为重要。
3 选择贯通测量方案为了加快施工速度,缩短施工工期,改善通风状况及劳动条件,故该隧道采用进、出口两个工作面相向掘进。
为了保证各掘进工作面沿着设计的方向掘进,使贯通后接合处的偏差不超过《工程测量规范》允许的限差要求,满足隧道贯通的精度,所以贯通测量的方表2 RI对应值一层次有关元素起支配作用。
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隧道贯通测量误差预计方案隧道进出口、斜井间贯通时，除进行洞外导线和洞外高程测量之外，还必须进行隧道洞内和进出口、斜井间的联系测量。
所以在进行贯通测量误差预计时，要考虑隧道进出口、斜井间的联系测量误差及隧道洞内测量误差的综合影响。
（一）测量方案简述
工程要求水平重要方向x’上的容许偏差为0.3m,竖直方向上的容许偏差为0.05m.
(1) 隧道洞外进口、斜井按B级GPS网进行测量，测量时采用美国产天宝5800GPS观测2个时段，每个时段测量1.5小时。
(2)定向测量
尤溪隧道进口、斜井各采用几何定向。
1、对中误差
当定向边边长d=400m时，仪器及棱镜的对中误差为：E C=E T=±1”。
2、测线前后两测回的平均值误差M平=±1/√2=±0.71”.
则M定=±√M EC2+M ET2+M平=±√12+12+0.712=±1.58”
3、洞内导线测量
进口从洞口起始边GCPI140-GCPI119边开始，沿大里程方向闭合到秀村斜井的CPI140-3~CPI140-4边。
测角、测边采用日本产SOKKIA SET230R全站仪，角度测9个测回:每边往、返各测3个测回，一测回内读数误差不大于5mm,单程测回间较差不大于
10mm,往测及返测边长化算到隧道平均高程面上水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于边长1/6000。
所有闭（附）合导线和支导线均有不同观测者独立测量两次，取两次测量的角度及边长平均值，并进行严密平差计算。
4、隧道洞外水准测量
进口与秀村之间的水准测量按照洞外二等水准要求实测，自进口洞外水准点GCPI140到秀村斜井洞口水准点BM60进行往返观测单程路线长度27KM，同时采用美国Trimble电子水准仪和日本产Sokkia电子水准仪实测。
5、洞内水准测量
采用苏-光自动安平水准仪往返观测，往返高差的较差不大于±4√L(L 为水准点间的长度，以km 为单位)。
水准路线长度6.186km.
以上高程均独立进行两次。
（二）误差预计所需基本误差参数的确定
误差参数根据《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）；《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）；《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号）；《时速 200~250公里有砟轨道工程测量指南（试行）》（铁建设函【2007】）76号)中限差规定反算求得。
（1）隧道洞内导线的测角误差：按日本产SET230R全站仪标称精度mβ=2″。
（2）洞内测距误差：按日本产SET230R全站仪标称精度m p=(2+2*10-6D)mm
求得平均边长D=0.3km的m p=±（2+2*10-6*0.3）mm=±2mm。
（3）水准测量误差：按规程限差求算四等水准测量每千米的高差中误差为5mm。
（三）贯通测量误差预计
（1）贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计
贯通相遇点K在水平重要方向上的误差来源包括：隧道洞外控制测量误差、定向测量误差和洞内平面控制测量误差。
1、隧道洞外平面控制测量误差引起K点在x’方向上的误差
隧道洞外地面采用GPS时的误差预计
隧道洞外GPS测量误差所引起的K点在x’轴方向上的贯通误差估算：
M X’=±M S cosa’=±√52+（0.5*7.358）2*cos（3°50′58.6″）=±6.19mm
式中M S----隧道口附近两控制点间边长S的误差。
M S=±√a2+(bs)2
式中 a----固定误差 b----比例误差系数
a’----S边与贯通重要方向x’之间的夹角
2、定向测量误差引起K点在x’方向上的误差为：
进口独立定向误差：
Mx’进=±M定/ρ*Ry’进=±1.58″/206265*3464.8=0.0265m
秀村斜井独立定向误差：
Mx’斜=±M定/ρ*Ry’斜=±1.58″/206265*3400=0.0260m 式中m定----定向测量误差，即由定向引起的洞内导线起始边坐标方位角的误差。
Ry’进----洞内导线起始点与K点连接在y’轴上的投影长Ry’斜----洞内导线起始点与K点连接在y’轴上的投影长3、洞内导线测量引起K点在x’方向上的误差
洞内导线测角和测边误差引起的K点在x’方向上的误差Mx 内的预计公式
测角： Mx’β=±mβ/ρ√∑R2y’=±2″/206265*√32992516.66=±0.0557m
光电测距：Mx’I=±√∑m I2COS2a’=±0.010m
Mx’内=±√M2Xβ+ M2xI =√0.05572+0.0102=±0.0566m 式中 mβ----洞内导线的测角中误差
R y----K点与各导线点连线在y’轴上的投影长
a’------导线各边与x’轴间的夹角
m I-----光电测距的两边误差
4、各项误差引起的K点在x’方向上的总误差
（1）由地面测量误差、定向测量误差和洞内导线测量误差引起的K点在x’方向上的总误差为：
Mx’k=±√M2X内+ M2X进+ M2X斜+ M2s
Mx’k=√0.05662+0.02652+0.0262+0.0062=±0.068m
若各项测量均独立进行2次，则平均值的中误差为：
M x’k平=M’k/√N=±0.068/√2=±0.048m
K点在x’方向上的预计贯通误差为：
M X预=2M x’k平=±2*0.048=±0.096m
（2）贯通相遇点K在高程上的误差预计
1、地面水准测量误差
隧道洞外地面水准测量引起的高程误差M h外的估计公式为：
M H外=m hL√L=±5*√27.5=±0.026m
式中 m hL------地面水准测量每千米高差中误差
L-----地面水准路线的长度，单位千米。
2、隧道洞内水准测量
隧道洞内水准测量引起的高程误差M H内的估算公式为：
M h外=m hl√L=±5*√6.7=±0.013m
式中 m hl------地面水准测量每千米高差中误差
L-----地面水准路线的长度，单位千米。
3、各项误差引起K点在高程上的总误差
由地面水准测量误差：
M HK=±√M2H外+ M2H内 =√0.0262+0.0132=±0.030m
若各项测量均独立进行2次，并取二倍中误差作为预计误差，则是点在高程上的贯通预计误差为：
M H预=2M HK/√n=±2*0.030/√2=±0.042m。