1、甘肃工业职业技术学院毕 业 论 文课题名称：矿山测量学平面及高程设计中应用学生姓名： 何龙 学 号： 05510314 专 业： 工程测量 班 级： 测量 0551 指导老师：陈小川 刘安伟2010 年 5 月目 录摘要1关键词1引言 2第一章、洞内控制测量设计平面控制测量设计3第二章、洞内控制测量精度的估算5第三章、提高洞内控制测量精度的几点建议6第四章、巷道放样方法7第五章、全站仪坐标放样的有关计算9总结 12参考文献13矿山测量学平面及高程设计中应用摘要：关于矿山测量学的发展史，我们早在十六年前已有论文进行论述1。世界矿山测量学科在其发展过程中有两派，即德俄派和美英派，这两派在矿山测量学
2、科的定义、内涵上都有较大的差别，就连外文名词都不同。德国是矿山测量的发源地，起始及形成于十六世纪，它的德文写法是 ，原始含义是“ 矿区边界划分的科学，而不是德文中的矿山测量(。当时俄罗斯的科学水平不如德国，圣彼得堡大学的名教授有很多是德国人，于是矿山测量在十八世纪的俄国开始生根。矿山测量的俄文叫法也跟着德文， ”。到了二十世纪初以后，经过一批苏联学者的辛勤工作，终于在四、五十年代形成了比较完整的矿山测量学科体系。且达到了世界一流的水平。它的内涵不仅包括矿井井上下的测绘、露天矿测绘，而且有两大分支，即矿藏几何学与岩层移动和建筑物保护。德俄派的矿山测量最重要的特点是矿山测量师在矿山企业中的地位。在
3、德国，矿山测量师的称号由国家经过严格的考试后认定，其对矿山开采与安全的监督权受国家矿业法及其它法律保证，矿山测量师在图纸等文件上的签名具有法律作用，矿山测量师的工作要求他有丰富的采矿、地质、安全等方面的知识和经验。关键词： 矿山 测量 高程 放样引言： 对隧洞工程的开挖，在各种规范中的要求很多，精度也要求比较高，特别是对有些管道及特种工程的隧洞。对施工单位而言，洞内控制测量精度的高低就直接影响到贯通的精度，为保证隧洞在允许精度内贯通，我们首先要对洞内控制测量进行设计，在未贯通前对已施测的测量成果要进行相应的精度估算，为保证相应的控制测量精度还要采取相应的测量方案，下面就这几方面进行相应的探析。
4、第一章、洞内控制测量设计1平面控制测量设计洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线。当接到隧洞工程开挖任务时，首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期的误差、确定导线施测的等级，以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度，更为合理、经济的选择测量设备及测量方案。根据隧洞设计开挖图，按一定比例尺在 CAD 或图纸上绘出隧洞开挖平面图及贯通面位置，充分考虑开挖施工时洞内的测量环境（如通视条件及出渣等对测量的影响）、以及测量精度的提高，合理的选出导线点位置，并展于图上。支导线的终点是支导线精度的最弱点，横向贯通中误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而横向贯通中误差
5、主要影响隧洞的贯通精度，下面主要分析横向贯通中误差。根据误差传播定律，导线测角及测边是相互独立的两个量，则可得导线测角中误差所引起的横向贯通中误差 my 为：my = mRC2 2.1.1式中： m导线测角中误差，S；RC观测角度的导线点到贯通面的垂直距离平方的总和，m2。导线测边误差所引起的横向贯通中误差为 mys：mys = mssDy2 2.1.2式中： mss导线边长相对中误差， mm；Dy各导线边在贯通面上的投影长度平方和的总和，m2。那么，导线测量误差在贯通面上所引起的横向贯通中误差 my 为：my=my2mys 2 2.1.3该式是隧洞工程横向贯通中误差常用的估算公式。在绘制好的
6、略图上量取各个导线点到贯通面的距离 Rx 和各导线边在贯通面上的投影长度 Dx，再根据本工程项目所投入的仪器设备精度确定测角中误差m 和测量边长的精度 ms/s，代入 2.1.3 式中计算，当 my 小于隧洞横向贯通中误差允许值时则可进行，否则应选择合符精度要求的仪器设备或调整线路及测量方案等重新计算，直至满足贯通精度要求。2.1.3 式也可根据本单位的仪器设备及技术水平，假设其中的一个 m 或 ms/s 值来求另外一个参数。根据选定的 m 和 ms/s 值来确定导线测量的等级，并严格按确定的等级技术要求进行施测，来指导隧洞的开面位置开挖。2高程控制测量设计隧洞洞内高程的控制测量精度直接影响的
7、是竖向贯通中误差，通常是根据水准测量或三角高程测量误差引起的竖向贯通中误差来确定高程控制测量的等级。mh=mL 2.2.1式中： mh-竖向贯通中误差；L洞内高程测量路线的全长，m；m-按测段往返测的高差不符值计算的每公里高差中数的偶然中误差，mm；由 2.1.1 式得：m=mh L 2.2.2式中 L 可根据图上拟定的路线量取或取 35 倍洞轴线的长度。确定水准路线方案后，在表 1 中查取大于或等于根据 2.2.2 式计算出 m的数值，选取相应的高程控制测量等级。确定高程测量的等级后，选取方便施测、经济合理，又能保证高程传递精度的测量方法，如水准测量、三角高程测量，严格按相应的技术要求进行施
8、测。以上探析的洞内控制测量设计计算方法适应于相向开挖长度为 8km 以内的隧洞开挖，也可作为相向开挖长度超过 8km 洞内平面控制测量的专门技术设计，但为保证设计贯通精度要求，洞内导线还应进行提高精度的特别技术设计，如采用陀螺经纬仪加测方位角，检测测角中的粗差及控制测角误差的累积；选取合理的导线路线方案；改善测量环境等等测量设备及方法。对于在 8km 以内的隧洞勘测设计院提供了专用首级控制网时，则施工单位不用单独进行洞内控制测量的设计，采用低于首级控制网一等级的技术要求进行施测即可。第二章、洞内控制测量精度的估算1平面控制测量精度的估算考虑到洞内导线按设计等级施测后，因洞内通视条件的限制及施工
9、等多方面的影响，而造成未能按设计路线进行施测，针对这种情况，则要根据已施测的成果对该导线进行精度估算。对直伸型隧洞，则采用直伸支导线终点的点位误差作为洞内横向贯通中误差：MBz=mS2n(mL) 2 n+1.53 式中： n导线边数；m测角中误差，s；mss-测边相对中误差；L导线全长,km；非直伸型隧洞用非直伸支导线终点的点位误差作为横向贯通中误差：MBf=mS2n(mL) 2 Dy2 式中： n导线边数据 m测角中误差，s；mss-测边相对中误差；L导线全长,km；Dy2 导线重心到各导线点距离的平方和（导线重心为导线各点坐标 X、Y 值的平均值），m2；对还未施测的导线点位仍以设计拟定的
10、点位计算出各相应数值，只要MBz, MBf 值不大于洞内设计横向贯通中误差就可。2高程控制测量精度估算根据 2.2.1 式计算高程传递终点的精度，该式中 m为：m=14nR 式中： 测段往返测高差不符值；R测段的长度；n测段数；该种高程控制测量精度的估算方法适用于水准测量及三角高程测量。第三章、提高洞内控制测量精度的几点建议1 严格按设计的控制测量等级相关技术要求进行施测，施测中尽量采用三联脚架法，但要注意各基座与棱镜及仪器有无隙动、气泡有无偏离、对中偏离是否较大等等，如有上述情况则要对仪器进行检修校正，找出问题所在；2 隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点，指导开挖的临时点要控制在 2
11、3 个以内，且要进行经常性的检测其正确性，确保洞室开挖的正确；3 隧洞每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算；4 导线要尽可能布设成似等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的选长边；5 要严格进行边长的投影计算，正确计算各点平面坐标；6 三角高程测量时，要严格按操作程序进行，如垂直角的观测要同测距在同一次照准时完成，对于三角高程等级在三等或高于三等时则要采取一些提高精度的措施进行施测，如隔点设站法、提高对中精度等等；7 对贯通面较多的隧洞，要考虑到隧洞全部贯通后的轴线情况，对洞内有砼衬砌时，还要对相向挖的两条导线进
12、行附合，并进行贯通误差分配或平差处理，保证洞内砼衬砌形体的正确。第四章、巷道放样方法1： 边仰坡开挖：全站仪测量放样，利用挖掘机自上而下逐段开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖，清除洞口与上方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等，石质地层仰坡开挖需要爆破时，应以浅眼松动爆破为主。局部也可人工配合修整，开挖时应随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度。2、成洞面支护：仰坡刷坡完成后，及时用坡度板检查坡度，待坡度检查合格后，及时打设系统锚杆，并将锚杆头外露，挂设金属扩张网与锚杆头焊接成整体。挂网完成后立即喷射混凝土，并反复喷射，直到达到设计厚度为止。3、截水沟施工： 在距仰坡坡口 5 米
13、处开挖截水沟，截水沟开挖以机械为主，人工配合修整，修整完后，立即砌筑 7.5#浆砌片石，并用砂浆抹面。4 辅助施工：1、长管棚：套拱施工：施工放样，模板安装、钢筋绑扎、导向管放样，127 导向管安装，砼浇注。管棚施工：钢管规格：热扎无缝钢管108，壁厚 6，节长 3 米，6 米；n 管距：环向间距 50；n 倾角：仰角 1（实际施工按 2施工） ，方向与线路中线平行； n 钢管施工误差：径向不大于20；n 隧道纵向同一截面内接头数不大于 50%，相邻钢管的接头至少错开 1米。A 管棚施工方法： 测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为 2.5
14、米，开挖结束后，人工两边对称开挖（品字型）工作平台，台阶宽度 1.5 米，高度 2.0 米，作为施工套拱和管棚施钻的平台。管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长 15，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用 3 米钢管，编号为偶数的第一节管采用 6 米钢管，以后每节均采用 6 米长钢管.B 管棚施工机械：n 钻孔机械：配备 XY-28-300 电动钻机，钻进
15、并顶进长管棚；n 注浆机械： BW-250/50 型注浆泵 2 台；C 注浆参数： n 采用水泥-水玻璃浆液。水泥浆与水玻璃体积比 1：0.5；水泥浆水灰比 1：1；水玻璃浓度 35 波美度；水玻璃模数 2.4；注浆压力初压 0.51.0MPA；终压 2.0MPA。2、小导管 A 超前小导管采用外径 42、壁厚 3.5的热扎无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上6 加劲箍，管壁四周钻 8压浆孔，但尾部有 1 米不设压浆孔，超前小导管施工时，钢管与衬砌中心线平行以 1030外插角打入拱部围岩，钢管环向间距 2050。每打完一排钢管后，应立即喷浆封闭开挖面,然后注浆.注浆后，架设钢拱架，初期支护完成
16、后，每隔（23 米，试图纸而定）再另打一排钢管，超前小导管搭接长度一般为 1.0 米。B 注浆参数： n 水泥浆与水玻璃体积比：1：0.5；n 水泥浆水灰比 1：1；n 水玻璃浓度 35 波美度；水玻璃模数 2.4；n 注浆压力 0.51.0MPA；必要时在孔口设置止浆塞。 3、超前锚杆：外插角必须大于 14 度，注浆饱满，搭接长度不小于 1 米。三、 预埋件施工：预埋件按设计尺寸采用木版作成设计形状，安装于二衬魔板台车中，且位置准确（误差50CM） ，固定牢固不得晃动，有管的必须中间穿铁丝通过。四、调平层施工模板安装的要求，在调平层两侧预先标定的位置上安装模板。侧模采用10#槽钢模板，顶面标
17、高应与相应里程的路面标高一致，允许偏差2mm，用水准测量调整、确定标高。模板每隔一定距离内外固定，保证不位移，模板的接头应紧密平顺，不得有离缝、歪斜和不平整等现象，模板接头及底部均不得漏浆。砼灌注前，底层砼面上必须清洗干净。当砼运达施工地点时，直接倒向安装好模的路槽内，并用人工找补均匀。摊铺时应考虑砼震捣后的沉降量。虚高可高出 10%，使震实后的面层标高与设计相符第五章、全站仪坐标放样的有关计算巷道中线上点的坐标计算当需放样的点位于巷道中线上时，如图 1，各 JDi 的坐标(Xi，Yi)在控制测量阶段就已经测定(或由施工图文件中直线、曲线及转角表中查出)，相邻 JD 连线的坐标方位角 Ai-1
18、,i 可由同样方法查出，或利用 JD 坐标反算推出。各曲线主点坐标可由直线、曲线及转角表查出，或由曲线要素值及 ，iA,1计算1,iA1 直线上各中桩坐标计算当需要放样的 P 点位于直线上时，有两种情况：位于 YZ（HZ）之间和ZY（ZH）之间，或者位于公路 QD 和 ZH（ZY）之间，其计算方法相同，公式如下： ipAlx,10cosiy,n式中 为该段直线的起点（可以是 YZ，HZ，或 QD）坐标)(0,x为要求的 P 点与该段直线起点的桩号差（距离）l2 单圆曲线上各中桩坐标计算当需要放样 P 点位于单圆曲线上时，其坐标计算如下：（1）图 1)90cos(90in2,10 RlAlRxi
19、p ,yi式中 为 ZY 点坐标， 为圆曲线半径)(0,x为 P 点与 ZY 点的桩号差（弧长）l当路线左转时，取“-” ，反之取“+”3 带缓和曲线的圆曲线上各中桩坐标计算当 P 点位于带缓和曲线的圆曲线时，又分为以下三种情况：3.1：ZH 到 HY 段 )30cos(2,10Sip RLlAx)in(2,10sip ly式中 259sLRlc为 ZH 点坐标)(0,yx为 P 点与 ZH 点桩号差， 为缓和曲线长l sL当路线左转时，取“-” ，反之取“+”3.2：HY 到 YH 段（2）（3）)90cos(90in2,10 RLlARlx sip )i(,10 lly sip 式中 为
20、HY 点坐标)(0,x为 P 点与 ZH 点桩号差， 为缓和曲线长l sL当路线左转时，取“-” ，反之取“+”3.3：YH 到 HZ 段)3018cos(2,0 Sip RLlAx)in(21,0 Sip ly式中， 259sLRlc为 HZ 点坐标， 为 HZ 点与 P 点的桩号差)(0,yxl当路线左转时，取“+” ，反之取“-”4 复曲线上各中桩坐标计算 图 2 复 曲 线 坐 标 计 算 示 意 图 当复曲线中间不设缓和曲线时，采用以下方法进行计算：对于第一缓和曲线、第一段圆曲线以及第二缓和曲线，分别用公式（3） 、公式（4）和公式（5）计（5）（4）算；对于第二段圆曲线，用公式（2
21、）计算，计算时将公式（2）中的 换成iA,1， 分别为第一圆曲线和第一缓和曲线长度，左转取“-” ，RLlAsi11,901,sl右转取“+” 。总结科学技术的发展使得测绘领域中测量仪器的发展上了一个又一个新台阶。先进仪器设备的使用，正在不断打破我们传统的测量观念和方法。这就需要我们不断的去学习和掌握，并成功地应用到实际工作当中去。由于笔者水平有限，本设计中肯定还存在欠妥甚至错谬之处，恳请各位专家学者及同学们批评指正。参考文献：1.中国标准研究中心 .GB/T19000 一 2000 质量管理体系基础和术语【S.国家质检总局(SBTS)，20002.程宏基.新中国地质测绘事业的发展J.测绘通报，1984，(06)3 谢荣安，张杏清，魏少春，蔡庆生.持续改进地质测绘质量管理的探讨J.地矿测绘，2006，(01)
