浅谈引水隧洞施工测量.docx

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浅谈引水隧洞施工测量

甘肃工业职业技术学院毕业论文

浅谈引水隧洞施工测量

姓名：

指导教师：

学号：

专业名称：

2014年6月日

1概述……………………………………………………………………………3

2徕卡TPS（TCR）系列全站仪的简介和使用技巧…………………4

2.1.1首先徕卡TPS1200（TCR1201）系列全站仪用户界面………………………………4

2.1.2徕卡TPS1200（TCR1201）全站仪键盘及操作说明……………………………………5

2.1.3仪器主菜单和设站方式如下…………………………………………………………6

2.2自由设站……………………………………………………………………7

3隧洞洞外控制测量…………………………………………………………7

3.1洞外平面控制测量………………………………………………………7

3.2洞外高程控制测量………………………………………………………8

4隧洞洞内控制测量…………………………………………………………8

4.1洞内平面控制测量………………………………………………………8

4.2洞内高程控制测量………………………………………………………9

5隧洞施工测量………………………………………………………………10

5.1腰线测设………………………………………………………………10

5.2中线桩测定………………………………………………………………10

5.3衬砌放样………………………………………………………………10

5.3.1拱部衬砌的放样………………………………………………………………………11

5.3.2边墙及避车洞的衬砌放样……………………………………………………………11

5.3.3仰拱和铺底放样………………………………………………………………………11

6结论与总结…………………………………………………………………11

参考文献：

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致谢………………………………………………………………………………13

浅谈引水隧洞施工测量

柏文通

摘要：

随着现代人类社会的不断发展，人们适应和改造自然的手段也在不断提高，而水利工程就是人类对于自然改造的一个重要手段。

在水利工程中，引水隧洞施工可以说是整个工程中最重要的步骤。

为了确保引水隧洞工程能够顺利的展开，需要对各个方面都进行慎重的考虑，才能够保证隧洞施工的顺利进行。

其中测量便是这隧洞工程完成的一个极其重要的环节。

关键词：

引水隧洞；控制测量；施工测量；徕卡全站仪

1概述

隧洞自两端洞口相向开挖，在洞内预定位置挖通，称为贯通。

因此，隧洞测量也称为贯通测量。

隧洞测量的任务是准确测设出井口、洞口、坑口的平面位置和高程；隧洞开挖时，准确测设隧洞的中线的方向及高程，指示掘进方向，保证隧洞按要求的精度正确贯通，放样洞室各细部的平面位置与高程，放样衬砌的位置等。

与地面测量工作不同的是，隧洞施工的掘进方向在施工完成前无法通视，只能完全依据沿隧洞洞内中线布设的支导线来完成指导施工。

因为支导线无外补检核条件，通视隧洞内光线暗淡施工情况复杂。

在测量那个工作中极易产生疏忽与错误，造成相向开挖隧洞的方向偏离设计方向，是隧洞不能正确贯通。

其后果是必须部分拆除已经做好的衬砌，削帮后重新衬砌或采用其他补救措施，这样不但产生巨大的经济损失，而且延误工期。

所以进行隧道测量工作时，要十分认真细致，除按规范的要求严格检验与校正仪器，还应注意采取多种有效措施，消弱误差，避免发生错误。

隧洞测量中由于主要工作要在洞子里面展开，而我们的GPS在隧洞中接收不到信号这一原因，使得全站仪在隧洞测量工作当中起到十分重要的作用。

这其中最主要的便是控制网的测量，由于不能使用GPS的原因，全站仪测导线便是整个控制网主要的测量方案。

而免棱镜全站仪在隧洞测量工作中起到了一个不可替代的作用，不管是开挖放点，还是钢拱架检查，抑或者是衬砌放点，免棱镜全站仪是至关重要的。

隧洞施工测量的主要目的，是为了保证隧洞相向开挖的工作面按照一定的精度在预定位置贯通、保证洞内建筑物以规定的精度按照设计要求修建。

在隧洞工作中，进行的测量工作有：

洞外控制测量、洞内与洞外联系测量、洞内控制测量、施工测量、贯通测量及竣工测量。

而这一年实习的时间里，我所接触到的主要是洞内、外控制测量和施工测量三部分，其他一些工作没有接触过，我主要就徕卡TCR系列全站仪的一些使用、洞外控制测量、洞内控制测量以及施工测量谈谈自己的一些见解和看法，有什么不足或者不对的地方，希望大家批评指正。

2徕卡TPS（TCR）系列全站仪的简介和使用技巧

2.1.1首先徕卡TPS1200（TCR1201）系列全站仪用户界面如下：

2.1.2徕卡TPS1200（TCR1201）全站仪键盘及操作说明：

2.1.3仪器主菜单和设站方式如下：

2.2自由设站

在我们学校学习时设站方式一般采用“已知后视点”这种方式，而在工地上我们一般不用这种方式，除非架设仪器的地方刚好在已知点附近。

施工过程中为了测量的方便以及施工模式的特殊，一般采用“后方交会”即“自由设站”这种方式。

这种方式架设起来不光简单而且实用、速度快，同时精度也可以满足施工的要求，这一点是最值得我们去使用自由设站这种方式的缘由。

在实际应用中，由于地形复杂或者施工进度的影响，需随时增设测站，但在控制点上设站进行测量时，有时会出现：

（１）视线较长时间遮挡；（２）　控制点上无法设站；（３）两已知控制点不通视；（４）　由于施工的缘故，测区内的已知点不可避免的会遭到破坏，需将点补测或临时测点以供使用，解决上述问题的方法是：

采用交会法，或在测距仪普及的情况下采用支导线测量方法施测等，但这些方法都存在这样或那样的缺点。

例如传统的后方交会法，至少要瞄准３个方向才可确定该点的坐标，而且有遇到危险圆的可能。

于是在这里提出另一种能解决上述问题的有效方法——自由设站法。

自由设站是指在待定点上设站，对多个已知控制点观测方向和距离，按间接平差的方法计算待定点的坐标。

因全站仪除了有测角和量距的功能外，还有计算的功能，此功能是通过全站仪配备的电子手簿实现的。

在现场作业前，将自由设站法程序输入到电子手簿中，用时拟定选用的控制点点号输入　到电子手簿中，并按程序提示输入观测值和已知数据，观测完毕后，测站点的坐标就显示出来了。

自由设站是使用全站仪进行测量放样的常用方法之一，它实际上是一种边角联测后方交会。

隧洞采用这种方法，即使标准差达到１ｃｍ，也完全能够满足隧洞的测量精度。

因为隧洞理论上对超欠挖的要求很宽，即使超过了规定的界限，也无非对二衬产生一点影响而已。

况且测量的一点点误差对于打钻、放炮造成的超欠挖来说影响很小，所以在施工单位一般都采用采用这种方式进行测量和放样。

3隧洞洞外控制测量

3.1洞外平面控制测量

洞外平面控制测量的主要任务是：

测定各洞口控制的相对位置，作为引测进洞和测设洞内中线的依据。

一般要求洞外平面控制测量网包括洞口控制点。

建立洞外平面控制测量的方法有：

布设中线法，精密导线法，三角网法和GPS法等。

由于全站仪，测距仪，GPS已经在施工单位基本普及，布设中线法由于精度太低，只适合于地形、地质条件简单的中、短隧洞，因此在生产实践中很少使用，下面介绍其他三种方法：

（1）精密导线法

在洞外沿隧洞线型布设精密光电测距导线来测定各洞口控制点的平面坐标。

精密导线一般采用正副导线组成的若干个导线环构成控制网，主导线应沿着两洞口连线方向布设，每1-3个主导线边应与副导线联系。

主导线边一般不宜短于300m，且相邻边长不宜相差过大。

主导线须同时观测水平角和边长，而副导线一般只测水平角。

（2）三角锁法

在洞外沿隧洞地形布设单三角形锁来测定各洞口控制点的平面坐标，邻近隧洞中线一侧的三角锁各边宜尽量垂直于贯通面，避免较大的曲折，测量三角锁的水平角不宜小于30度

（3）GPS法

用GPS法测定各洞口控制点的平面位置坐标，由于各洞口控制点之间可以互不通视，没有测量误差的积累，因此特别适合于特长隧洞及通视条件较差的山岭隧洞。

3.2洞外高程控制测量

洞外高程控制测量的任务是按照测量设计中规定的要求，施测隧洞洞口（包括隧洞的进出口、竖井口、斜井口和坑道口）附近水准点的高程，作为引测进洞的依据。

高程控制一般采用三四等水准测量，当两洞口之间的距离不大于1km时，应在中间设临时水准点。

如果隧洞不长，高程控制测量等级在四等以下时，可采用光电测距三角高程测量的方法进行观测，三角高程中，光电测距的最大边长不应超过600m，且每条边应进行对向观测，高差计算时应加上地球曲率的影响。

4隧洞洞内控制测量

4.1洞内平面控制测量

隧洞洞内控制测量，主要是在洞内建立一个与洞外控制相统一的平面和高程控制网，作为确定掘进方向和施工放样的依据，以确保隧洞在规定的精度范围内贯通。

洞内控制测量起始于洞口处的洞外控制点，随着隧洞的开挖而向前延伸，起始点坐标、高程及起算方位角由地面控制测量或联系测量确定。

隧洞平面控制常采用中线或者导线两种形式，而一般情况下采用导线形式。

其原因在于隧洞中布设成中线容易受到一些因素的干扰、容易被运渣车或者装载机碾压从而造成点位的移动，采用导线形式将点布设在洞子的两边边墙处，可以防止点位的移动，从而达到控制的目的。

根据施工的需要和隧洞的长短以及洞形大小，导线布设可以分为单导线与双导线，一般的短隧洞布设成单导线即可，而像长达五六公里的这些长隧洞，采用双导线控制、精度更高一些。

洞内导线一般是支导线，而且它不能够一次测完，只有掘进一段距离后才可以增设一个新点。

设立新点前必须对与之相关的既有导线点进行检查，在对既有导线点确认的基础上测量新点。

洞内导线一般分级布设，先布设精度较低的施工导线，然后布设精度高的基本控制导线和主导线。

如下图所示：

在开挖面每向前推进20-50m时设施工导线点，用以进行放样且指导开挖。

当掘进长度达到100-300m以后，为了检查隧洞的方向是否与设计相符合，并提高导线精度，选择一部分施工导线布设边长较长、精度较高的基本控制导线。

当掘进大于2km时，可选择一部分基本导线点布设主要导线，主要导线的边长一般为150-800m，对精度要求较高的大型贯通，可在导线中加测陀螺边以提高方位的精度，而陀螺边一般加在洞口起始点到贯通点距离的三分之二处。

值得注意的是，在隧洞进行测量工作时，由于光线黑暗，不管是后视定向、作控制测量还是放样等都要用手电筒给棱镜照明，这是隧洞测量过程中常用的一种方式，这样做不仅可以提高速度，也可以提高精度。

还有一点就是为了施工的方便及不影响施工，施工导线点一般都是布设在洞子两边的边墙之上，这样在寻找起来也比较方便，同时也不易受到破坏。

而后视定向时采用徕卡小棱镜即可。

4.2洞内高程控制测量

洞内高程控制测量可采用水准测量或光电测距三角高程测量法。

洞子内的高程控制点可选在导线点上，也可以根据施工情况和要求埋设在洞顶、洞底或洞子两边的墙壁上，但必须稳固和便于观测，这是最重要的。

高程控制路线随开挖面的进展而向前延伸，一般可先布设较低精度的临时水水准点，其后再布设较高精度的永久水准点。

永久水准点最好按组布设，每组不少于两个点，各组之间的距离一般为200-400m。

采用水准测量时应往返观测，视线长度不宜超过50m；而采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测，在洞内作业时，应注意洞内的除尘、通风排烟和水汽的影响。

洞内高程控制点作为施工高程的依据，必须定期复测。

5隧洞施工测量

随洞施工测量涉及到的东西很多，也很复杂、繁琐。

其中最主要的便是洞内中线和腰线的测设

5.1腰线测设

在隧洞施工中，为了随时控制洞底的高程，通常在隧洞侧面岩璧上沿中线前进方向每隔一定距离标出比洞底设计地坪高出1m的抄平线，称为腰线。

腰线标出后，可以根据腰线随时定出端面各部位的高度及隧洞的坡度，这对于隧洞的放样和指导开挖都十分方便。

5.2中线桩测定

一般在隧洞向前掘进20m左右时，就要测设一个中线桩。

洞内中线点通常可根据导线点按极坐标法测设。

由于洞内工作面狭小且光线暗淡，在隧洞施工中，我们使用具有极光指向功能的徕卡TCR1201全站仪来指示掘进方向。

激光指向仪一般被安置在隧道顶部或侧壁的支架上，以不影响施工和运营为宜，利用仪器发射的一束可见光，指示出中线及腰线方向或它们的平行方向。

如果采用机械化的掘进设备，光电跟踪靶配装在掘进机上，当掘进方向偏离了指向仪的激光束，光电接收装置将会通过指向仪表给出掘进机的偏移方向和偏移量，并能为掘进机的自动控制提供信息，从而实现掘进定向的自动化。

如果是人工掘进，可以在中线位置和腰线位置分别装一个指向仪，来指导打钻、开挖和支护，掘进时可以根据隧洞的设计尺寸，通过钢尺等量测工具来指导工作便可。

5.3衬砌放样

隧洞各部位衬砌的放样是根据线路中线，起拱线及路面高程定出其断面尺寸，在衬砌放样之前，首先应对这三条基本线进行复核检查。

5.3.1拱部衬砌的放样

主要是将拱架安置在正确的位置上。

拱部分段进行衬砌，一般5-10m分为一段。

地质不良的地段可缩短至1-2m。

拱部的放样根据线路中线点和水准点，用全站仪和水准仪放出拱架顶的位置和起拱线的位置以及十字线，分段两端的两个拱架定位。

拱架定位时，应将拱架顶与放出的拱架顶位置对其，并将拱架两侧拱脚与起拱线的相对位置放置正确。

两端拱架定位并固定后，在两端拱架的拱顶及两侧拱角之间绷上麻线，据以固定其间的拱架。

在拱架逐个检查调整后，即可铺设模板衬砌。

5.3.2边墙及避车洞的衬砌放样

边墙衬砌先根据线路中线点和水准点，按施工断面各部位的高程，用仪器放出路基高程、边墙基底高程及边墙顶高程，对已放过起拱线高程的，应对起拱线高程进行检核。

如果是直墙，可以从校准的路线中线按尺寸放出支距，既可立模衬砌。

如果是曲墙，可先按1:

1的大样制出曲墙模型板，然后从线路中线按算得的支距安设曲墙模型板进行衬砌。

避车洞的衬砌放样与隧洞的拱、墙的放样大致是相同的，其中心位置是按设计里程由线路中线放垂线定出。

5.3.3仰拱和铺底放样

仰拱砌筑时的放样，是先按设计尺寸制好模型板，然后在路基高程位置绷上麻线，再由麻线向下支距，定出模型板的位置。

隧洞铺底时，一般先在左右边墙上标出路基高程，由此向下放出设计尺寸，然后在左右边墙上甭上线，由此来控制各处底部是否挖够了尺寸，之后即可铺底。

6结论与总结

经过了一年的实习和工作，最后我终于完成了《浅谈引水隧洞施工测量》的论文。

从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。

在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对论文的一无所知，对隧洞施工测量、全站仪等相关技术很不了解的状态，我开始学习和实地的去测量，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次到工地测量的完成都会让我兴奋好一段时间。

从中我也充分认识到了测量在工程建设当中的重要性，还有测量中的知识的巨大性，学校两年的学习才学到测量的一点皮毛而已，我需要学习的地方还很多。

　　然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以很负责的说，这里面的每一个文字，都有我的劳动。

当看着自己的论文还有一年来自己在测量方面学到的巨大知识，真是莫大的幸福和欣慰。

我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。

这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。

希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。

参考文献：

【1】徕卡TPS1200（TCR1201）使用说明书

【2】杨守菊.徐长亮.全站仪自由设站的应用及精度分析

【3】杨华主编.工程测量.哈尔滨工程大学出版社2010

【4】孟胜凯.王述秀.浅析某水利工程中施工测量控制

【5】《工程测量规范》.GB50026-2007.中国计划出版社2008

【6】《水利水电工程测量规范》.SL197-2013.中华人民共和国水利部

致谢

三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。

从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

　　回首三年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。

感谢老师三年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。

三年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

在我十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。

实践是检验真理的唯一标准。

感谢在这一年实习的时间里，给予我支持、教会我知识的测量前辈们，没有你们我不会这么快成长起来，在这里向你们说声谢谢，你们的无私让我很感动。

两年充实的生活告诉我，民族需要掌握先进理念、具有国际视野、熟悉具体环境的实战先锋;也告诉我，只有不断经历考验、挫折、甚至失败，才能逼近我们最终的理想。

生于斯时，长于斯境，唯有以双倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的执着来完成原赋的使命。

　　在此，首先要对我所有专业课的老师，致以最深的感谢。

在我懵懂时，他们用振聋发聩的棒和让我警醒;在我迷失时，他们用循循善诱的教诲抹去我心头的尘埃;在我痛苦时，他们的精神力量让我在心底始终拥有支撑。

　　也要感谢陈师兄，他同老师一样的真诚与宽厚，在最后时刻对文章的指导，起到了决定性的作用。

还有我的室友、朋友们，老杨、老周、小高、小霍、小郭、小杜……是他们用最真挚的情感和最实际的援助，帮我渡过了一处处的难关。

最后要感谢的是我的父母和女友，他们期待的目光、未来的责任和时时可以寻求的慰藉，是我不断进取的力量源泉。

即将结束在此学习的生活，相信等待我的是一片充满机遇、风险与快乐的土地;也相信我和同仁们的事业必将如涅磐之凤、浴火之凰;更加相信，不朽的民族精神终将引领我们创造新的奇迹!