隧道施工测量

隧道施工测量前言隧道施工中，测量工作至关重要，它对于控制隧道的成形和能否顺利贯通都起着关键作用。因此必须高度重视隧道中的施工测量工作。隧道施工测量分为隧道洞外控制测量、隧道洞外与洞内联系测量、隧道洞内控制测量、隧道施工测量。在下面的讲座中，将按照隧道施工的一般工序分步讲解。1控制点复测隧道施工测量的第一步便是对设计单位所交付的洞外中线方向和长度以及水准点进行复核。对长大隧道或隧道群的复测工作应该由专业测量队来完成。一、洞外控制测量1.1仪器的选用在控制点复测中，可根据隧道的长短以及地形条件来决定。隧道长度L(km)L33L6L6备选仪器DJ2全站仪DJ2全站仪DJ1全站仪DJ1全站仪GPS一、洞外控制测量1.2操作步骤1）准备工作首先在和设计单位交接桩时要仔细检查桩的完整性，以便及时发现有松动或不稳的桩。这样在复核时及时检查出粗差，有利于复核后的平差。其次，要对交接资料进行复核，包括桩号、桩位、桩的里程、桩的坐标等。同时对隧道平面图进行研究，算出其走向。一、洞外控制测量最后，根据施工要求，在每个洞口布设不少于3个平面控制点（包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点）和两个高程控制点。洞口投点应该布设在便于施工中线放样、联测洞外控制点以及洞内测设导线之处。如果条件困难，可在主网与投点间设支导线联结，但支导线必须构成闭合检核条件，如闭合导线、主副导线等形式联结。一、洞外控制测量向洞内传算方位的起算边长度不宜小于300m。对于高程控制点布设，应该设在洞口附近土质坚实、通视良好、施测方便、高程适宜和便于保存指出。每个洞口的两个水准点的高程，以安置一次仪器即可联测为宜。一、洞外控制测量2）野外复测在复测时，包括平面控制点和高程控制点的复测。如果有平面控制点和高程控制点重合的情形，则须采用全站仪对平面和高程同时进行复测。采用全站仪进行的高程复测可作为参考。而高程控制测量的复测则必须采用精密水准仪进行复测。在野外复测时，应该选择合适的天气进行测量。一、洞外控制测量对平面控制复测，测回数根据测量精度而定，一般情况下不得低于两个测回，同时采用主副导线闭合法进行复测（主导线为在设计方所交点基础上布设的导线网，测边测距，副导线为临时导线，只测角度）便于检查角度闭合差。一、洞外控制测量在野外复测的同时，应将洞口投点纳入三角锁或导线网内构成整体网以提高精度。在条件困难时，宜采用图形强度较好和观测条件有利的单三角形与网连接。一、洞外控制测量3）内业计算根据复测的数据分别对平面和高程进行计算，包括点位坐标、闭合差、边长相对中误差。在复测数据满足隧道施工控制测量精度要求的情况下与设计方交付资料进行比对，否则必须重新复测。与设计方交付资料比对后，相对误差满足精度要求，则按复测资料进行施工测量，并报设计院备案。如果相对误差不满足，则必须一、洞外控制测量和设计方一起再次复测之后按复测后的数据进行施工测量。平面控制测量适用长度见《新建铁路工程测量规范》P29页表4.1.2-1。高程控制测量适用的路线长度见该规范表4.1.2-2。一、洞外控制测量2.1洞内平面控制点的布设与测量2.1.1洞内导线布设当隧道的进洞关系数据确定后，即可依洞口控制点，按计算好的进洞数据，指导洞口开挖。在隧道开挖初期，应以洞口控制点为依据，放样临时隧道中线（一般直线上不大于30m，曲线上不大于20m），其目的在于指导隧道的开挖方向。当隧道二、施工控制点的布设与测量二、施工控制点的布设与测量掘进到一定距离后，洞内控制逐步建立起来了，这时再按洞内控制点，建立正式中线点，并据以指导隧道衬砌工程。在正洞内，可采用以下四种方法进行导线布设：二、施工控制点的布设与测量（1）单导线一般用于小导坑、短隧道。为了检核，导线必须独立进行两次以上的测量。导线角可采用左右角观测法。如图2-1洞口ναβ图2-1二、施工控制点的布设与测量（2）主副导线环在洞内测量量距有困难时，可以采用，一般每隔2-3条边组成一个闭合环。如图2-2′′4′′2′′图2-2洞口二、施工控制点的布设与测量（3）导线网限于洞内场地条件，导线网一般形成彼此相连的带状闭合导线环。如图2-3′′4′′2′′图2-3洞口二、施工控制点的布设与测量（4）符合导线隧道贯通后，在未衬砌地段一般可采用单导线符合在两端洞内导线上，在计算实际贯通误差之后，按符合导线进行平差，使贯通误差得到调整。二、施工控制点的布设与测量对于直线隧道，应尽量于隧道中线上布设，减少量距误差对横向贯通误差的影响，导线点数应尽量少，以减少测角误差的影响。对于曲线隧道，亦应沿洞口连线布设直伸型导线为宜。隧道洞内导线控制测量应在洞外控制测量的基础上，结合洞内施工特点布设导线。当正洞因故不能掘进时，需采用平行导坑法施工，可用平行导坑导线来控制。二、施工控制点的布设与测量平导导线一般由正洞导线通过横通道在平导内联测支导线建立，也可自平导口向洞内建立单导线。如图2-4。洞内导线网精度要求（参见《新建铁路工程测量规范》P30）平行导坑A导A导导导付A付付正洞导坑图2-4二、施工控制点的布设与测量2.1.2洞内导线点埋设洞内导线点采用混凝土包铁芯桩，桩顶面较导坑地面约低0.1~0.2m，上面加木版覆盖。导线点兼作高程点时，铁芯顶面应该高出桩面约5mm。在桩位两侧坑道壁上须将点名、里程表注清楚，以利保护和使用。二、施工控制点的布设与测量2.1.3洞内导线网的施测2.1.3.1测量前准备工作1觇准目标的设置测角时的觇准目标基本以垂球的垂线为准。垂线的后方用白纸衬窗挡滤灯光，并用仪器脚架作为吊垂球、衬窗和灯炮的支撑架。也可用三根竹竿或铝材制成支撑二、施工控制点的布设与测量架。为便于对中，垂球线在悬挂的架顶便于移动。根据不同的需要，垂线可采用空心线，空心线外用白纸裹成直径1cm到2cm的加粗觇准标志。一般200m以内，觇准垂球弦线；200~400m时，觇准空心线；400m时，觇准加粗标志。二、施工控制点的布设与测量衬窗用小木条制成制成三角形的框，贴上透明描图纸即可。当使用光学对中器强制对中，觇准牌作觇准标志时，只需用灯光直接照明觇牌面即可。二、施工控制点的布设与测量2照明设置灯光一般用100~300w的白帜灯，边长大于400m时，也可用碘钨灯。测边时，可采用白纸坂或耐热塑料片，做成喇叭状的灯罩套在灯泡上，对着反射镜照明即可。注意：无论测边或测角，应将观测目标附近的照明灯关闭，以避免视场中强散射光的干扰。二、施工控制点的布设与测量3排水与通风在施测前，应及时排水与通风。对于通风应与施工单位协调配合，在观测前半个小时加强洞内通风，使烟尘排除、成象清晰。观测过程中应该停止放炮。在烟尘排除不好的情况下，即使测站观测合限，但观测质量往往存在问题。二、施工控制点的布设与测量2.1.3.2洞内导线测边与测角1）洞内导线测角洞内导线测角的基本方法也是方向观测法。当只有两个方向时，也可采用左右角观测法。洞内测角需注意以下两个问题：二、施工控制点的布设与测量1.1洞内投点观测投点通常距离贯通点最远，因此测角误差对贯通的影响最大。为防止误差过大，观测时间宜选在夜间气温比较稳定后进行；夜间观测有困难时，可选择气象稳定的阴天观测。进洞后第一对导线点向投点观测时，也宜在相同条件下进行。二、施工控制点的布设与测量1.2仪器、目标多次置中因为洞内导线边较短，仪器和目标的对中误差对水平角观测的影响较大。为减小此项误差影响，导线测角可采用在测回间将仪器和觇标多次重新置中的方法。若洞内排尘不理想，还可采用两次照准、两次读数的方法，以减小照准和读数误差。二、施工控制点的布设与测量2）洞内测边洞内测边最好采用光电测距仪。如果采用2m因瓦横基尺测距时，受洞内条件限制宜采用横尺中点法和横尺短点法，一般用2m因瓦横基尺测距距离不宜超过200m。采用钢尺测量时，应该注意连续用3~6个月时应与洞外比尺重新比长。二、施工控制点的布设与测量钢尺在使用时，应该保持干净。对于测距仪测距时，测距仪和反射镜面的水汽必须擦拭干净。如果洞内有瓦斯时，测距仪的使用应纳入洞内用电器安全作业的统一考虑之内，按规定采取防爆措施和遵守安全规定。二、施工控制点的布设与测量2.1.4洞内贯通误差的测定与调整隧道贯通后，经贯通测量所得到的实际贯通误差，包括平面上的纵横向贯通误差和方位贯通误差以及高程贯通误差。二、施工控制点的布设与测量2.1.4.1纵横向贯通误差的测定方法1.中线法贯通的隧道①直线隧道进口端中线实际纵向贯通误差实际横向贯通误差贯通面方向出口端中线图2.1.4-1二、施工控制点的布设与测量如图2.1.4-1图中，MEj为进口端中线，NEc为出口端中线。Ej和Ec分别为进出口端测定的贯通点。连线EjEc为平面上的实际贯通误差，它在中线上的分量为纵向贯通误差，在垂直于中线方向上的分量为横向贯通误差。二、施工控制点的布设与测量②曲线隧道曲线隧道与直线隧道相似，只是贯通面方向是指贯通点（E）所在线路的法线方向。实际贯通误差EjEc在法线方向的分量即是横向贯通误差；在切线方向的分量即是纵向贯通误差二、施工控制点的布设与测量2导线法贯通的隧道进口导线端出口端导线贯通面方向图2.1.4-2二、施工控制点的布设与测量如图2.1.4-2，在实际贯通点附近任选择一点作为测量的贯通点，分别由进出口端的导线测出它的坐标XE出、YE出、XE进、YE进，由此算出实际贯通误差为22)()(进出进出EEEEExxyyf二、施工控制点的布设与测量如果是直线隧道通常选定中线方向为X轴，横向贯通误差为YE出-YE进，纵向贯通误差为XE出-XE进。如果是曲线隧道，贯通面方向与实际贯通误差间有一夹角θ，平面上贯通误差的两个分量为：横向贯通误差：纵向贯通误差：cosEfsinEf二、施工控制点的布设与测量2.1.4.2方位角贯通误差的测定用贯通导线将两端洞内导线连通后，对于同一方位边由两端算得的方位角之差即为方位角贯通误差。)()(arctan进出进出EEEExxyy二、施工控制点的布设与测量2.1.4.3贯通误差的调整调整地段的选择宜在未衬砌地段进行，长度不得小于200m,由于实际贯通误差可在调整段衬砌前调整，故隧道净宽无需预留加宽值。倘若遇到特殊情况，衬砌紧跟开挖时，在贯通前100m要考虑适当加宽衬砌，最大值可为贯通限差的一半，如长度为4km以下的隧道，其最大加宽值为5cm。二、施工控制点的布设与测量①按导线法贯通的调整方法调线地段线路中线洞内导线出口4321进口图2.1.4-3二、施工控制点的布设与测量如图2.1.4-3步骤如下:1将方位角贯通误差在贯通导线（调整地段）上平均分配；2按分配后的导线角，以g、t为已知点计算导线坐标，在贯通点上求得贯通误差的两个分量fx、fy；二、施工控制点的布设与测量3将fx、fy在符合导线上，对坐标增量按边长成比例进行改正，得到调整后的坐标；4以调整后的坐标作为未衬砌地段施工中线放样的依据。二、施工控制点的布设与测量①按中线法贯通的调整方法调整地段所处中线位置不同，调线方法也不同。1.折线法调线。进口端中线β1内移方向贯通面方向调线地段出口端中线β2内移方向横向贯通误差图2.1.4-4二、施工控制点的布设与测量当调线地段在直线上时可采用此法，即在贯通面两端适当距离各选择一个中线点，连接成一条折线，如图2.1.4-4。因调线而产生的折角β1、β1在5′以内时,可作为直线线路看待;若折角在5′~25′时,按表2.1.4-1内移A、B两点；若转折角大于25′时，则应加设半径为4000m的圆曲线。二、施工控制点的布设与测量表2.1.4-1转折角（′）内移量（mm）51104151020172526二、施工控制点的布设与测量2圆曲线地段调线当调线地段全部位于圆曲线时，按实际贯通误差，由两端圆曲线（中线）向贯通面按长度比例调整中线点横向位置。二、施工控制点的布设与测量3贯通点在曲线起点或终点附近时的调整当贯通点在曲线的起点（ZH）或终点（HZ）附近时，调整地段即有直线，也有曲线。此时，应先将调整地段由曲线延伸至切线的直线部分与另一端