1. 工程概况

东山隧洞施工测量工程位于维州市东山镇西南方向，其东南方向是东山小学，离东山镇约 2km ，离东山小学约1.5km ，距其不远有一条穿过东山镇的南北公路。公路对隧洞的施工提供了比较方便的交通路线。

隧洞全长为 3156m ，穿过东山山头，东山山头的高程 H=198.236m 。隧洞进口的设计高程HA=78.000m ，隧洞的设计坡降为 0.3% 。

2. 隧洞地面和地下平面控网略图

2.1 本工程测量单位所拥有的测量仪器为

（1）全站仪，测程 3km ，测距精度：±（ 2mm +2ppm · D ）

测角精度：± 2 ″

（2） DS3 水准仪

（3） 30m 钢尺

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。由东山地形图可知道该地形比较陡，通视条件差，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 2.1.1 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。平面控制网见东山地形图。

表 2.1.1 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

2.2 平面控制网绘制导线计算图见图 2.2

图 2.2 导线计算图

2.3 由平面控制网得到导线点到贯通面的垂直距离和导线边在贯通面的投影长度，见表 2.3.1

表 2.3.1 导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度

点号 A 1 2 3 4 5 6 B
（ m ） 1578 1167 672 136 310 858 1319 1578
（ m ） 192 249 84 118 137 96 278
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

3. 隧洞地面和地下高程控制网略图

水准控制网的选线因为东山山头地势比较陡，如果为了缩短水准路线而穿过东山的山头，会给水准测量带来不便。因此水准路线从 A 点出发经过靠近北山 120m 高程的马鞍部位，在折回 B 点，绕到南部经过 155m 高程处的小山头，然后回到 A 点形成闭合的水准路线。水准网控制略图见东山地形图。水准路线长约为 8.3km 。

地下的水准路线基本上为直线，水准路线长约为 3.2km 。

4. 隧洞地面和地下平面控制测量设计说明

4．1 确定遂洞地面和地下平面控制网的等级进行遂洞横向贯通误差的预计

4.1.1 地上平面控制网引起的横向贯通误差

1. 地上平面控制网引起的横向贯通误差的设计要求为 ≤ 30mm 。

横向贯通误差的计算公式：

（公式 4.1.1 ）

式中： 为测角、量边和洞口起始方位角误差所引起的横向贯通误差

为地面导线的测角中误差，以秒计；

为导线边长的相对中误差；

为各导线点至贯通面的垂直距离的平方和；

为各导线边在贯通面上投影的长度的平方总和；

=206265"

2. 由平面控制网得到的数据如表 2.1.2

表 2.1.2 导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度

点号 A 1 2 3 4 5 6 B
（ m ） 1578 1167 672 136 310 858 1319 1578
（ m ） 192 249 84 118 137 96 278
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

=6894078

=225114

代如公式 4.1.1 计算

经过计算使用四等的精度计算不符合要求所以采用三等的精度进行误差的预算

取 =1.8 ″

=1 ∕ 60000

=1.8 ″

= 28mm ≤ 30mm

根据预算结果确定平面控制网的等级结合表 2.2.4 可得平面控制网的技术要求如表 4.1.2

表 2.2.7 光电测距附合 ( 闭合 ) 导线技术要求

等 级 附合 ( 闭 合 )

 

导线总长

(km)

 平均

 

边长

(m)

 测 角中

 

误 差

(")

 测 距中

 

误 差

(mm)

 全 长 相 对

 

闭 合差

 方位角

 

闭 合差

(")

 测 距要求
测 距 仪

 

等 级

 测 回数
三 3.2

 

3.5

5.0

 400

 

600

800

 1.8 5

 

5

2

 1:55000

 

1:60000

1:70000

 ±3.6" 2

 

2

1

 2

 

2

2
四 1.8

 

3.0

3.5

 300

 

500

700

 2.5 7

 

r

0

5

 1:35000

 

l:45000

1:50000

 ±5" 3

 

2

2

 2

 

2

2
五 2.0

 

2.4

3.0

 200

 

300

500

 5 10

 

10

7

 1:18000

 

1:20000

1:25000

 ±10" 3 ～ 4

 

3 ～ 4

3

 2

 

2

2

表 4.1.1 地面光电测距符合导线技术要求

等级 符合（闭和）

 

导线总长

（ km ）

 平均

 

边长

（ m ）

 测角中

 

误 差

（″）

 测距中

 

误 差

（ mm ）

 全长相对

 

闭和差

（″）

 方位角

 

闭和差

（″）

 测距要求
测距仪

 

等 级

 测回数
三 3.5 400 1.8 5 1:55000 　 2 2

4.1.2 地下平面控制测量误差引起的横向贯通误差

1. 地下平面控制测量误差引起的横向贯通误差设计要求为 ≤ 40mm

（公式 4.1.2 ）

式中： 以米为单位；

为导线平均边长；

为导线的边数。

取 =200 ，则 =8 （隧洞长为 3156 米） =2.5 ″

代入公式 4.1.2

= ± 35mm ≤ 40mm

经过计算可得到地下平面控制网的等级及技术要求见表 4.1.2

表 4.1.2 洞内光电测距基本导线技术要求

隧洞相向

 

开挖长度

（ km ）

 要求的横向贯通误差

 

（ mm ）

 导线测量精度 平均边长

 

（米）

 导线全长

 

（ km ）
测边中误差

 

（ mm ）

 测角中误差

 

（ ″ ）
1~2.5 40 5 2.5 200 3.2

注： 1. 本表按支导线端点误差计算；

2. 相向开挖长度大于4km时，基本导线的技术要求应作专门设计。

4.1.3 横向总贯通误差

1. 总贯通误差技术要求 ≤ 50mm

= ± 45mm ≤ 50mm

4.2 地面和地下平面控制测量等级的各种技术要求按《水利水电施工测量规范》 （ 1993 年版）

4.2.1 地面控制测量的等级标志形状和尺寸的设计

1. 平面控制网选点、埋设及标志

(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。控制点的分布，应做到坝轴线以下的点数多于坝轴线以上的点数。

(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。

(5) 观测墩上的照准标志，可采用各式垂直照准杆，平面觇牌或其它形式的精确照准设备。照准标志的形式、尺寸、图案和颜色，应与边长和观测条件相适应，图样图 4.2.1 — 1 与图 4.2.1 — 2 规定执行。

(6)照准标志底座平面应埋设水平。其不平度应小于 10´ 。照准标志中心线与标志点的偏差不得大于 1.0mm 。

(7)对于测边网或边角网，其点位的选择，还应注意以下几点。

①视线应避免通过吸热、散热不同的地区，如烟囱等。

②视线上不应有任何障碍物，如树枝、电线等，并应避开强电磁场的干扰，如高压线等。

2. 平面控制的标墩与标志

(1)混凝土标墩如图 4.2.1 — 1

图 4.2.1 — 1 混凝土观测墩（单位 cm ）

图 4.2.1 — 2 照准标志图（单位 mm ）

4.2.2 平面控制测量所用的仪器

（ 1 ）全站仪，测程3km，测距精度：±（ 2mm +2ppm · D ）

测角精度：± 2 ″

（ 2 ） 30m 钢尺

4.2.3 平面控制测量对测边、测角的要求

1. 总的技术要求

表 4.2.3 -1 地面光电测距符合导线技术要求

等级 符合（闭和）

 

导线总长

（ km ）

 平均

 

边长

（ m ）

 测角中

 

误 差

（″）

 测距中

 

误 差

（ mm ）

 全长相对

 

闭和差

（″）

 方位角

 

闭和差

（″）

 测距要求
测距仪

 

等 级

 测回数
三 3.5 400 1.8 5 1 ：60000 2 2

 

 

注： 1. 光电测距仪一测回的定义为：照准一次，读数四次；

2. 测距仪分级技术规格见表 4.2.3 — 4 。

表 4.2.3 -2 洞内光电测距基本导线技术要求

隧洞相向

 

开挖长度

（ km ）

 要求的横向贯通误差

 

（ mm ）

 导线测量精度 平均边长

 

（ m ）

 导线全长

 

（ km ）
测边中误差

 

（ mm ）

 测角中误差

 

（ ″ ）
1~2.5 40 5 2.5 200 3.2

表 4.2.3 -3 测角网的技术要求

等 级 边长

 

(m)

 起始边相对中误差 测角中误差

 

（ " ）

 三角形最大闭合差

 

(")

 测 回 数
DJl DJ2
二 500 ～ 1500 1 ：30 万 ±1.0 ±3.5 9 —
三 300 ～ 1000 1 ：15 万 (首级)

 

1 ：13 万 (加密)

 ±1.8 ±7.0 6 9
四 200 ～ 800 1 ：10 万 (首级)

 

1 ：7 万 (加密)

 ±2.5 ±9.0 4 6
五 100 ～ 500 1 ：4 万 ±2.5 ±15.0 — 4

2. 水平角观测的技术要求及内业计算的精度要求

（ 1 ）水平角观测前，必须对经纬仪进行检验和校正。 检验项目和检验方法按《国家三角测量和精密导线测量规范》规定执行。

（ 2 ）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 º 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。

（ 3 ）水平角观测一般采用方向观测法，其操作步骤如下：

1) 将仪器照准零方向标志，按度盘配置表配置度盘和测微器读数。

2) 顺时针方向旋转照准部1 ～2 周后精确照准零方向标志，并进行水平度盘、测微器读数( 照准二次，各读数一次) 。 ( 五等三角测量可只照准读数一次 ) 。

3) 顺时针方向旋转照准部，精确照准第2 方向标志，按 (2) 款方法进行读数； 顺

时针方向旋转照准部依次进行第3 、4 、……、 n 方向的观测，最后闭合至零方向(当观测方向数小于或等于3 时，可不闭合至零方向 ) 。

4) 纵转望远镜，逆时针方向旋转照准部1 ～ 2 周后，精确照准零方向，按 2) 款方法进行读数。

5) 逆时针方向旋转照准部，按上半测回观测的相反次序依次观测至零方向。 以上操作为一测回。

（ 4 ）水平方向观测应使各测回读数均匀地分配在度盘和测微器的不同位置上，各测回间应将度 盘位置变换一个角度δ，计算公式如下：

δ = (4.2.3-1)

式中 —— 测回数，

—— 测回序号 (j=1 、 2 、…、 m) ；

—— 水平度盘最小间隔分划值，DJ1=4 ′ ， DJ2=10 ′ ；

—— 测微盘分格数值 ， DJ1 型为 60 格， DJ2 型为 600 " 。

（5）若测站方向数超过6 个时 ，应分组进行观测 。分组观测时应包括两个共同方向，其中一个 为共同零方向。其两组共同方向观测角之差，不应大于同等级测角中误差的两倍。采用方向观测法其主要技术要求应符合表 4.2.3 -3 的规定。

表 4.2.3 -3 水平角方向观测法技术要求

等 级 经 仪

 

型 号

 光学测微器两

 

次重合读数差

( ″ )

 两次照准

 

读数差

( ″ )

 半测回归

 

零差

( ″ )

 一测回中

 

2c 较 差

( ″ )

 同方向值各

 

测回互差

( ″ )
二、三、四 DJl 1 4 6 9 6
DJ2 3 6 8 13 9
五 DJ2 3 6 8 13 9
DJ6 — 12 18 — 24

注：当观测方向的垂直角大于±3 °时 ， 该方向的2c较差，按相邻测回同方向进行比较，其差值仍应符合上表规定。

（ 6 ）水平角观测误差超过表4.2.3-3要求时，应在原来度盘位置上进行重测，并符合下列规定：

1)上半测回归零差或零方向2c超限，该测回应立即重测，但不计重测测回数。

2) 同测回2c较差或各测回同一方向值较差超限，可重测超限方向 (应连测 原零方向) 。一测回中，重测方向数，超过测站方向总数的l ／ 3 时 ，该测回应重测。

3)因测错方向、读错、记错、气泡中心位置偏移超过一格或个别方向临时被挡，均可随时进行重测。

4)重测必须在全部测回数测完后进行。当重测测回数超过该站测回总数的1／3时，该站应全部重测。

（ 7 ）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。

4)在短边的情况下，应采用三联脚架法观测 。

（ 8 ）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)天顶距观测中，分的读数在各测回中不得连环更改。

3) 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。

（ 9 ）水平角观测结束后，其测角中误差按下列公式计算。

1) 三角网测角中误差：

（ 4.2.3 -2 ）

2) 导线 ( 网 ) 测角中误差的计算方法分两种情况。

a ．按左、右角闭合差计算 ：

（ 4.2.3 -3 ）

b ．按导线方位角闭合差计算 ：

（ 4.2.3 -4 ）

以上三式中 ——三角形闭合差；

——左、右角之和与360 °之差；

——附合导线 ( 或闭合导线) 的方向角闭合差；

——三角形个数或计算 的测站数；

N ——附合导线或闭合导线环的个数。

3. 光电测距

（1）根据测距仪出厂的标称精度的绝对值 ，按1km中误差，测距仪的精度分为四级，其技术规格应符合表 4.2.3 -4 的规定。

表 4.2.3 -4 测距仪分级技术规格

测距中误差 (mm) 测距仪精度等级 测距中误差 (mm) 测距仪精度等级
　 1 　 3
　 2 　 4

仪器的标称精度表达式为

（ 4.2.3 -5 ）

式中 —— 标称精度中的固定误差， mm ；

—— 标称精度中的比例误差系数，mm ／ km ；

D —— 测距长度， km 。

测距前，应根据距离测量的精度要求，按上述标称精度表达式，正确地选择仪器型号。

（ 2 ） 测距仪及辅助工具的检校。

1) 新购置的仪器或大修后， 应进行全面检校。

2) 进行四等以上控制网的距离测量前，必须将测距仪送有关检验机构，进行全面的检验。 获得加、乘常数和周期误差等数据。

3) 测距使用的温度计、气压计等也应送计量部门进行检测 。

（ 3 ）测距作业应注意事项 ：

1) 测 距前应先检查电池电压是否符合要求。在气温较低的条件下作业时， 应有一定的预热时间。

2) 测距仪的测距头 、反射棱镜等应按出厂要求配套使用。未经验证，不得与其它型号的相应设备互换使用。

3) 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 。

4) 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 。

5) 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。

6) 观测时气象数据的测取及各项观测限差应符合表4.2.3 -5的规定，若出现超限时，应重新观测。当观测数据出现分群现象时，应分析原因，待仪器或环境稳定后重新进行观测 。

表 4.2.3 -5 测距作业技术要求

项 目 气象数据测定 一测回

 

读数较

差限值

(mm)

 测回间

 

较差限值

(mm)

 往返或光段

 

较差限值

(mm)
三角网等级 温度最

 

小 读 数

(C)

 气压最

 

小读数

(Pa)

 测定时间

 

间隔

 数据

 

取用
测距仪等级
二 0.5 50 每边观

 

测始末

 每边两端

 

平均值

 2 3 　
1~2
三 0.5 50 每边观

 

测始末

 每边两端

 

平均值

 3 5
2
四 1.0 100 每边测

 

定一次

 测站端

 

观测值

 5 7
2 ～ 3
五 1.0 100 每边测

 

定一次

 测站端

 

观测值

 5 7
3

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。

7) 温度计应悬挂在测站(或镜站)附近，离开地面和人体1.5m以外的阴凉处，读数前必须摇动数分钟 ；气压表要置平，指针不应滞阻。

（ 4 ）测距边的归算应遵守下列规定：

1) 经过气象、加常数，乘常数 ( 必要时顾及周期误差) 改正后的斜距，才能化为水平距离。

2) 测距边的气象改正按仪器说明书给出的公式计算。

3) 测距边的加、乘常数改正应根据仪器检验的结果计算。

4) 测距边的倾斜改正、投影改正计算方法见附录K 。

（ 5 ） 测距边的精度评定．按下列公式计算。

1 ）一次测量观测值中误差：

（ 4.2.3 -6 ）

对向观测平均值中误差：

（ 4.2.3 -7 ）

2 ）任一边的实际测距中误差：

（ 4.2.3 -8 ）

式中 ——各边往返测水平距离的较差；

—— 测边数；

P ——各边距离测量的先验权，令 可按测距仪的标称精度计算；

PD ——第 边距离测量的先验权 。

4. 成果的验算和平差计算

(1) 平差计算前，应对外业观测记录手簿、平差计算起始数据， 再次进行百分之百的检查校对 。如用电子手簿记录时，应对输出的原始记录进行校对。

(2) 内业计算前首先要对外业原始记录受簿进行 200% 的检查，既记录者自检完毕后再分别由另外两个人单独进行检查。确保准确无误后才开始进行平差计算。

(3) 控制网各项外业观测结束后，应进行各项限差的验算

光电测距导线网

a. 导线方位角条件自由项限值：

（公式 4.2.4 -1 ）

b. 导线闭合图形的自由项限值：

（公式 4.2.4 -2 ）

式中 n —— 导线测站数

—— 相应等级导线规定的测角中误差

、 —— 附合导线两端已知方位角的中误差

(4) 测角网、测边网按等权进行平差。边角网和导线网的定权，可以根据情况，可从下列三种方法中选择：

1 ）根据先验方差定权。即令 ，

则： （ 4.2.4 -3 ）

或令

则： （ 4.2.4 -4 ）

式中 、 —— 取相应的等级先验值

——可取用仪器的标称精度

——角度观测值的权

——方向观测值的权

——测距边观测值的权

2 ）先分别按测角网和测边网单独平差求得各自的方差估值 （或 ）、 ，然后按 1 ）款所列公式定权。

3 ）在条件允许时，也可考虑按方差分量估计原理定权。

(5) 各等级平面控制网均采用严密的平差方法。平差所使用的计算程序应该是经过鉴定或验算证明是正确的程序。

(6) 内业计算数字取位的要求应符合表 4.2.3 的规定。

表 4.2.3 内业计算数字取位要求

等 级 观测方向值

 

（ 〞）

 改 正 数 边长坐标值

 

（ mm ）

 方位角值

 

（ 〞）
方向（ 〞） 长度（ mm ）
三 ~ 四 0.1 0.1 1.0 1.0 0.1

5. 隧洞地面和地下高程控制测量设计说明

5.1 地上高程控制测量误差引起的竖向贯通误差≤ 15mm ；

地下高程控制测量误差引起的竖向贯通误差≤ 20mm ；

总竖向贯通误差≤ 25mm 。

5.1.1 竖向贯通误差的预算

竖向贯通误差的计算公式

（ 公式 5.1.1 ）

式中： 、 为洞外、洞内高程测量中误差；

、 为洞外、洞内 1km 路线长度的高程测量高差中数中误差；

L 、 L´ 为洞外、洞内两洞口间水准路线长度。

表 5.1.1 洞外高程控制等级的选择

高程等级 隧洞相向开挖长度 (km) 高程等级 隧洞相向开挖长度 (km)
三 4 ～ 8 五 ≤ 1
四 1 ～ 4 　 　

表 5.1.2 等级水准测量的技术要求

等 级 二 三 四 五
(mm) ≤士 1 士 3 土 5 土 10
(mm) ≤土 2 ± 6 士 10 士 20
仪 器型号 DS 05 ， DS 1 DS 1 ， DS 3 DS 3 DS 3
水准尺 因瓦 因瓦、双面 双面 双面、 单 面
观测 方法 光学测微法 光学测微法

 

中丝读数法

 中丝读数法 中丝读数法
观测顺序 奇数站：后前前后

 

偶数站：前后后前

 后前前后 后后前前 　
观测

 

次数

 与已知点联测 往返 往返 往返 往返
环线或附合 往返 往返 往 往
往返较差、环线或附合线 平丘地 　 　 　 　
路 闭 合差

 

(mm)

 山 地 —— 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　

注： n 为水准路线单程测站数， 每公里多于 16 站 时 ，按山地计算闭合差限差。

5.1.2 根据高程控制网可得 L 、 L´ 为 8.3km 和 3.2km 。并由表 5.1.1 和表 5.1.2 选择相应的等级代入公式 5.1.1 得：

= ±14.4mm≤±15mm

= ±8.9mm≤±20mm

= ±16.9mm≤±25mm

5.1.3 地面和地下高程控制测量的等级及技术要求如表 5.1.3

表 5.1.3 地面、地下高程控制测量的等级和技术要求

等 级 四
(mm) ± 5
(mm) ± 10
仪器型号 DS3
水准尺 双面
观测方法 中丝读数法
观测顺序 后后前前
观测

 

次数

 与已知点联测 往返
环线或附合 往
往返较差、环线或

 

附合线路闭合差

(mm)

 平丘地 　
山 地 　
　 　 　 　

5.2 地面和地下高程控制测量的等级的各种技术要求

5.2.1 高程控制点的标志设计

（单位： cm ）

图 5.2.1 金属水准标志埋设（单位： mm ）

5.2.2 确定所使用的仪器和工具

（ 1 ） DS3 水准仪

（ 2 ）双面水准尺

（ 3 ）尺 垫

5.2.3 高程控制测量的外业观测方法、各项限差及内业计算的计算要求

1. 等级水准测量测站的主要技术要求，应符合表5.2.3 的规定

表5.2.3 等级水准测量测站的技术要求

等 级 二 三 四 五
仪器型号 DS05 DS1 DS1 DS3 DS3 DS3
视线长度 (m) ≤ 60 ≤ 50 ≤ 100 ≤ 75 ≤ 80 ≤ 100
前后视距差 (m) ≤ 1.0 ≤ 2.0 ≤ 3.0 大致相等
前后视距累积差 (m) ≤ 3.0 ≤ 5.0 ≤ 10.0 __
视线离地面最低高度 (m) 下 丝 ≥ 0.3 三丝能读数 三丝能读数 __
基辅分划 (黑红面) 读数较差 (mm) 0.5 光学测微法 1.0

 

中丝读数法 2.0

 3.0 __
基辅分划( 黑红面) 所测高差较差 (mm) 0.6 光学测微法1.5

 

中丝读数法 3.0

 5.0 __

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。

2. 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 。

3. 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。

4. 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。

5.2.4 外业成果的整理与平差计算

1. 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。

2. 高程测量观测、纪录及计算小数位的取位，应符合表 5.2.4 的规定

表 5.2.4 观测 、 记录及计算小数位取位的规定

高程

 

等级

 天顶距观测

 

读数与记录

小数位

( ″ )

 水准尺观测

 

读数与记录

小数位

(mm)

 往(返)

 

测距离

总 和

(km)

 往(返)

 

测距离

中数

(kin)

 各 测

 

站高差

(ram)

 往(返)

 

测高差

总 和

(ram)

 往(返)

 

测高差

中数

(mm)

 高差

 

(mm)
二 0.01

 

0.1

 0.05

 

0.1

 0.01 0.1 0.01 0.01 0.1 0.1
三 0.1

 

1.0

 1.0 0.01 0.1 0.1 1.0 1.0 1.0
四、五 1.0 1.0 0.01 0.1 1.0 1.0 1.0 1.0

3. 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。

4. 水准测量外业盐酸的内容如下：

（ 1 ）检查观测手薄，计算概略高程（由两人独立进行）

（ 2 ）计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差

= （ 4.3.4 -1 ）

式中： △ ——测段往返测高差不符值， mm

R ——测段长， km

n ——测段数。

5. 二、三、四等高程网的平差计算应按条件观测平差法或间接观测平差法进行，并计算出单位权高差中误差和各点相对于起算点的高程中误差。

6. 隧洞施工放样方法、精度的设计说明

6.1 洞外中心线的测设方法及要求的设计

6.1.1 由洞口点向洞内 传递 方向的 连 接角 测 角中 误 差， 应 比本 级导线测 角精度提高一 级 ，至少不 应低于洞内基本 导线 的测角精度。地上导线的测角精度要求为 1.8 ″， 因此由洞口向洞内传递方向的连接角测角中误差为 1.8 ″ 。观测的技术要求见表 6.1.1 。

表 6.1.1 连接角测角技术要求

等 级 经 仪

 

型 号

 光学测微器两

 

次重合读数差

( ″ )

 两次照准

 

读数差

( ″ )

 半测回归

 

零差

( ″ )

 一测回中

 

2c 较差

( ″ )

 同方向值各

 

测回互差

( ″ )

 测回数
三 DJl 1 4 6 9 6 6
DJ2 3 6 8 13 9 9

6.1.2 洞外中心线的测设方法，因为测设的角度精度要求高，测角中误差为 1.8 ″，所以采用精确测设法，其工作步骤是：

（ 1 ）如图 6.1.2 ，根据设计角值β，用直接角测设法测设 ∠ BAP ′ 。

（ 2 ）用测回法对进行九个测回的观测（观测的技术要求按表 6.1.1 进行），取各测回的平均值得β ′。

（ 3 ）计算观测角度值 β ′与设计角度值 β 之差Δ β = β ′ - β。

（ 4 ）丈量 AP ′的距离，设 AP ′ =S 。
（ 5 ）根据角度差Δ β与 S 计算 P ′点横向改正数Δ S 。

Δ S= P P ′ = （公式 6.1.2 ）

式中 Δ S — P ′点的横向改正数， m ；

S — AP ′的长度， m ；

ρ— 206 265 ″；

Δ β—初步放样的角度与放样角度值之差，（″）。

（ 6 ）通过 P ′点作垂直与 AP ′的方向线，以 P ′为起点，量取距离Δ S 长度得出点 P ，∠ BAP 就是所需测设的水平角。但改正点位时应注意改正方向，当 Δ β为正值时，应向 ∠ BAP ′内改正，反之，向外改正。

图 6.1.2 精确测设水平角

6.2 隧洞中心控制桩外的设计

1. 按 6.1.2 的方法测设出 由洞口点向洞内 传递 方向的 连接角 测 角。

2. 隧洞中心控制桩外的设计如图 6.2.1 ，在隧洞外的中心线上离洞口约 50 米有两个控制中心线的主桩 C 、 D ，每个主桩有四个定位小桩，以做效核及恢复主桩使用，两个主桩的距离大约为 15 米。每个控制桩都应埋设坚实的混凝土桩，所有的控制桩的顶部应大概在同一个水平面上。

图 6.2.1 隧洞中心控制桩平面图

图 6.2.2 隧洞中心控制桩大样（尺寸按实际情况确定）

6.3 洞内施工导线、基本导线、主要导线的精度、测量方法设计

从洞外中心控制桩正倒镜取中点放样施工导线、基本导线、主要导线，具体要求如下：

6.3.1 洞内施工导线按边长 30m 打一桩，往返测边长相对误差，按 1 ： 5000 。根据施工方法和隧洞横断面大小，导线点沿洞轴线方向布设在洞的顶板或底板坚固的岩石上 . 关于水平角的观测，可用 J6 型仪器施测 3 测回。

6.3.2 洞内基本导线应与施工导线的布设统一考虑，其边长 100m 打一桩，往返测边长相对误差，按 1 ： 10000 ，水平角的观测要求使用 J2 型仪器观测 6 测回，但基本导线的精度应较施工导线高一级，尽量布设靠近洞轴线。

6.3.3 主要导线在基本导线点敷设，按边长 180m 打一桩，往返测边长相对误差，精度要求 1 ： 30000 。

图 6.3.4 施工导线与基本导线的布设

6.4 隧洞内高程控制点测量方法、精度要求

隧洞内高程控制点的布设在隧洞底板上，对于长距离较高精度的永久水准点间距按 300m 埋设。

6.4.1 在已知水准点高程 H 与放样点高程 Hp 之间安置水准仪，在已知水准点上树立水准尺。水准仪整平后，照准读数得 a ，则视线高 Hi =H +a ；在放样水准点上竖立水准尺读数应为： b= Hi -H p = （ H+a ） -H p

将水准尺贴靠在放样点木桩上下移动，当十字丝中丝读数为 b 时，用红漆标定尺子底线位置，即为放样点的高程。

图 6.4.2 腰线的测设

6.4.3 水准测量的技术要求如表 5.4.2

表 6.4.4 等级水准测量测站的技术要求

等 级 四
仪器型号 DS3
视线长度 (m) ≤ 80
前后视距差 (m) ≤ 3.0
前后视距累积差 (m) ≤ 10.0
视线离地面最低高度 (m) 三丝能读数
基辅分划(黑红面) 读数较差(mm) 3.0
基辅分划(黑红面) 所测高差较差(mm) 5.0

6.5 隧洞进出口点的设计高程、个 100 整数桩的设计高程

隧洞腰线离洞底的设计高度为 1m ，说明测设腰线的方法和整 100 的设计高程

1. 各种设计高程见表 6.5.1

表 6.5.1 隧洞长度、洞底高程、腰线高程

隧洞长度 m 洞底高程 m 腰线高程 m
（进口点） 0 （进口点高程） 78.000 79.000
100 77.700 78.700
200 77.400 78.400
300 77.100 78.100
400 76.800 77.800
500 76.500 77.500
600 76.200 77.200
700 75.900 76.900
800 75.600 76.600
900 75.300 76.300
1000 75.000 76.000
1100 74.700 75.700
1200 74.400 75.400
1300 74.100 75.100
1400 73.800 74.800
1500 73.500 74.500
1600 73.200 74.200
1700 72.900 73.900
1800 72.600 73.600
1900 72.300 73.300
2000 72.000 73.000
2100 71.700 72.700
2200 71.400 72.400
2300 71.100 72.100
2400 70.800 71.800
2500 70.500 71.500
2600 70.200 71.200
2700 69.900 70.900
2800 69.600 70.600
2900 69.300 70.300
3000 69.000 70.000
3100 68.700 69.700
（出口点） 3156 （出口点高程） 68.532 69.532

6.5.2 腰线的测设方法

根据洞底的设计标高，隧洞底板的设计坡度 0.3 ﹪，腰线距底板的高度为 1m ，每隔 10m 在侧墙上标定一个腰线点。测设方法如下：

（ 1 ）根据洞口水准点 M 放样洞口地板的高程，得 N 点

（ 2 ）在洞内适当的地点安置水准仪，读得 N 点水准尺 Hn

（ 3 ）从洞口点 N 开始，在两边侧墙上，每隔 10m 用红漆标出视线高

（ 4 ）从洞口点的视线高向下量取，△ H =Hn-1.000

得洞口腰线点 b1

（ 5 ）根据设计坡度 0.3 ﹪，腰线每隔 10m 升高或下降 10 × 0.3 ﹪，则：

△ H =Hn- （ 1+10 × 0.3 ﹪）

即得第二点腰线点 b2 。同理得后面点的腰线点 bi 。用红漆把这一组腰线点连成直线，即得洞口附近的一端腰线

（ 6 ）当开挖推进一段距离后，按照上述方法，继续测设腰线。

6.6 隧洞施工面的放样方法

隧洞施工时，为了选择炮眼和确定开挖范围，应及时进行断面放样，在工作面上标定断面的范围。

断面放样，包括隧洞两边侧墙及拱顶的放样。洞轴线测设后，从洞轴线向两侧的垂直方向测设开挖宽度的一半，即得到侧墙的位置。拱顶部分为圆曲线或抛物线。在设计断面图上，给出断面的宽度、拱顶的高度和曲线半径数据。开挖的隧洞，其精度要求不高，可用图解法求出各放样的数据。

放样时，先在工作面上标定洞轴线 MN ，并根据设计的里程桩号、洞轴线的设计坡度和设计断面尺寸，求的该里程拱顶 M 的设计标高，然后由腰线来确定 M 点的位置。见图 6.6.1 。

拱曲线放样的具体步骤如下：

（ 1 ）由拱顶 M 沿洞轴线垂直向下量取 Lm ，得 点，自 点分别向两侧各量取水平距离 ，得 a 、 点

（ 2 ）沿 M 点垂直向下量取 2Lm, 得 点，过 点向两侧量取水平距离 。

（ 3 ）根据拱曲线放样数据表，用上述方法定出其他曲线，把各点连接起来，即为断面轮廓线。

图 6.6.1 拱曲线放样图

6.7 纵、横和竖向贯通误差的测定方法

6.7.1 隧洞的贯通后，在贯通面的某一点 P 。

从隧洞进口点 A 测出到 P 点的距离为 L AP ，从隧洞出口点 B 测出到 P 点的距离为 LBP ，纵向贯通误差 △ L ，则

△ L= （ L AP +LBP ） -LAB

从 A 点开挖定向出的隧洞中心线与从 B 点开挖定向出的隧洞中心线在 P 点在横向的实际距离即为横向贯通误差。

从隧洞进口点 A 测出到 P 点的高程为 H AP ，从隧洞出口点 B 测出到 P 点的高程为 HBP ，竖向贯通误差 △ H ，则

△ H=H AP -HBP

6.7.2 纵、横和竖向贯通误差测量的技术要求如表 6.7.2

表 6.7.2 贯通中误差分配值

相向开挖长度（ km ） 1 ~ 4 1 ~ 4 1 ~ 4
误差名称 横向（ mm ） 纵向（ mm ） 竖向（ mm ）
洞外测量 ± 30 ± 60 ± 15
洞内测量 ± 40 ± 80 ± 20
全部贯通测量 ± 50 ± 100 ± 25

7. 总结

通过这次的毕业设计，让我在毕业之前对这两年所学的测量理论知识和实践技能进行了一次全面的考核。虽然设计当中遇到诸多困难，但我还是在老师同学的帮助下完成了任务。毕业设计使我认识到自己在学习中的不足之处，这给我的学习生活中敲了警钟，树立了标杆。不足是难免的，收获也是有的。通过设计进一步增强了我的动手能力，提高了我测量计算和施工放样的能力，给我充分运用所学知识进行联系实际分析问题和解决问题提供了一个很好的平台。

通过设计使我对《水利水电工程施工测量规范》有了新的认识，也加强了理论知识，为今后从事工作奠定基础。东山隧洞施工测量设计按照《水利水电工程施工测量规范》

通过对遂洞地面和地下平面控制网的等级进行遂洞横向贯通误差的预计：

地上平面控制网引起的横向贯通误差为± 29mm ≤ 30mm ，满足设计要求，地面平面控制测量等级为三等；

地下平面控制测量误差引起的横向贯通误差为± 35mm ≤ 40mm ，满足设计要求，地下平面控制测量等级为四等；

横向总贯通误差为± 45mm ≤ 50mm ，满足设计要求。

通过预算确定相应的等级后，按照规范设计各种等级的测量技术要求。满足指导施工测量。

通过对地上高程控制测量和地下高程控制测量误差引起的竖向贯通误差的预计：

地上高程控制测量误差引起的竖向贯通误差± 14.4mm ≤ 15mm ，满足设计要求；

地下高程控制测量误差引起的竖向贯通误差± 8.9mm ≤ 20mm ，满足设计要求；

总竖向贯通误差± 16.9mm ≤ mm ，满足设计要求。

除了通过对遂洞地面和地下平面控制网的等级进行遂洞横向贯通误差的预计和地上高程控制测量和地下高程控制测量误差引起的竖向贯通误差的预计外，我还进行了埋建测量标志，经纬仪角度观测，测距仪距离测量，全站仪测量， GPS 控制测量，水准测量的测设。

此外我还进行了混凝土观测墩及标志的设计，水准标石埋设，金属水准标志埋设。埋设完点之后就是进行了精确测设水平角确立施工角度，施工导线与基本导线的布设，腰线的测设及拱曲线放样图等。

我通过努力达到了此次毕业设计的要求，完成设计任务。