地下控制测量与水准测量方法详解

由于隧道呈线状,坡度不大,布设控制点只能随着隧道的掘进而延展,因此,地下平面控制测量要采用导线测量的形式,高程控制测量则以水准测量为主。

（一）地下导线测量

地下导线既要控制隧道掘进的方向,又要指导开挖掘进和日常施工。因此,大中型隧道的地下导线需要分级布设,且在未贯通前只能是支导线。

在布设导线时,先布设低等级的导线,用以指导隧道的开挖掘进；随着掘进的进展,低等级导线难以控制后续掘进的方向,需要在已形成的空间内布设高等级的导线,再指导掘进；当掘进一段后,若高等级的导线还不能满足要求,则需建立更高等级的导线。因而,布设地下导线应遵循“先低后高,逐渐扩展；以高控低,相互交错”的基本原则。

1.地下导线等级

(1)施工导线。为指导开挖面的推进和进行施工放样,而需要布设边长为25～50m的低等级导线,即施工导线,测角中误差mβ一般为20″～60″。

(2)基本导线。当掘进长度为100～300m时,为了检查隧道掘进的方向和继续指导掘进,需要利用部分稳定的施工导线点而敷设边长为100～300m的导线,mβ一般为5″～20″。

(3)主要导线。当掘进长度大于2km时,为进一步提高导线精度、控制掘进方向,需要选择部分基本导线点或施工导线点而敷设边长为300～800m的导线,mβ一般为1.8″～5″。这种导线,若有条件,应在合适处用陀螺经纬仪加测方位角,以提高方向精度。

各级导线的布设方案,参见图12-21。

2.地下导线设点及测量

点位设在隧道的底板或顶板上,要稳定和便于架设仪器及保存。边长应满足等级要求,至隧道边帮间距不小于0.2m。低等级导线仅向前延伸3或4个点,其中符合高等级导线要求的点应设立为永久点。各级导线点分类统一编号,并在点位附近的边帮上醒目标注点号。

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图12-21　地下各级导线布设

各级导线观测要严格按要求作业。若点在顶板上,应采用镜上对中法观测。每次测量前均应在实地检查上次测量的成果,尤其是本次测量需要的导线成果。

在观测中,若边长较短,要变动仪器基座(测站、镜站)的位置,以减弱对中误差对观测水平角的影响。要增强照明条件,以提高目标识别和照准精度。特别是高等级导线测量,应在粉尘小、水蒸气含量低的条件下观测,以减弱大气折光对测角、测距的影响。

在导线计算时,要对距离进行必要的改正,如倾斜、归算改正等。因地下导线是支导线,无检核条件,必须独立计算两次,无误后,才能确定导线成果。

（二）地下水准测量

地下高程控制一般分为基本高程控制和工作高程控制,并常用水准测量方法。基本控制与工作控制交替布设,形式与遵循的基本原则,同地下导线。

在隧道的底板、顶板或边帮上均可设立水准点。基本控制点均应设立为永久点,并依组设立:每组3个,点间距为5～10m,组间距为300～800m。在隧道的进出洞口和竖井筒底、主副洞的连接导洞口附近必须设立永久点。工作控制点适施工需要设立为临时或半永久性的。各级水准点也要分类统一编号,并在实地给以标记。各级导线点可兼作高程控制点。

各级水准测量应按规范或施工测量方案的要求进行,视线长度不宜超过50m。对于四等及以下级的水准测量,可采用改变仪器高法测量,两次测定高差之差不许超过3mm。

当点在顶板上时,要倒立水准尺,如图12-22所示。此时高差仍按hAB=a-b的形式计算,但倒立尺的读数以负值计。对于三角高程测量若点在顶板上,量取的仪器高i或目标高v是由控制点向下量取的,其值也以负值计,计算公式仍是hAB=S×tanα+i-v。

图12-22　地下水准测量

在进行水准测量前,必须对本次应用的高程成果进行复测。若发现异常,按新成果计算；若无问题,复测段高差取加权平均值(每次等权)。地下各级支水准路线必须进行往返观测。