隧道施工测量.docx
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隧道施工测量
隧道施工测量管理
一、隧道施工测量的目的和内容
1、隧道施工测量的目的是保证隧道相向开挖时能按规定的精度正确的贯通，并使各项建筑物一规定精度按设计位置修建。
2、洞外、洞内施工控制测量、隧道贯通误差的测定及调整、辅助坑道的测量等。
3、对长、大隧道设置的控制网应定期进行校核，如有丢失或损坏应补设并联测。
并在施工前预计贯通中误差是否符合规定要求。
4、对隧道洞外的水准点、中线点应定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定。
设定的桩点必须稳固、可靠且通视良好。
5、隧道施工测量的主要任务是保证隧道开挖按规定的精度要求贯通，因此隧道测量必须以规定的精度认真、慎重的进行，避免产生严重后果，造成浪费和返工。
贯通误差应符合《测规》要求。
贯通误差的限差（mm）
类别
公路隧道
铁路隧道
横向贯通误差
150mm
100mm
高程贯通误差
70mm
50mm
说明：
隧道长度不超过3Km，3Km以上的隧道的要求详见《测规》。
洞外、洞内控制测量误差对贯通误差的影响值
测量部位
公路隧道
铁路隧道
横向中误差
高程中误差
横向中误差
高程中误差
洞外
45mm
25mm
30mm
18mm
洞内
60mm
25mm
40mm
17mm
总影响值
75mm
35mm
50mm
25mm
说明：
隧道长度不超过3Km，3Km以上的隧道的要求详见《测规》。
高程控制测量参考等级
测量部位
等级
每公里偶然中误差M△（mm）
长度（km）
水准仪等级
洞外
五等
≤7.5
＜5km
DS3
洞内
五等
≤7.5
＜5km
DS3
6、洞外平面控制测量参考精度
测量方法
公路
铁路
长度（km）
测角中误差（″）
边长相对中误差
长度（km）
测角中误差（″）
边长相对中误差
中线测量
＜1
2
1/10000
＜1
4
1/10000
导线测量
＜2
10
1/10000
＜2
4
1/20000
2～3
4
1/10000
2～4
2.5
1/20000
三角测量
＜1.5
4
1/10000
＜1.5
4
1/10000
1.5～2
2.5
1/15000
1.5～2
2.5
1/15000
2～4
2
1/15000
2～4
2.5
1/25000
说明：
隧道长度不超过3～4Km，3Km以上的隧道的要求详见《测规》。
二、洞外控制测量
洞外控制测量首先应根据控制网进行洞口的引测投点，以利施工时据以进行洞内控制测量。
投点时应结合地形地物，力求图形刚强简单，在确保精度的前提下，充分考虑观测条件，测站稳定程度，便于引测进洞，避免施工干扰。
每个洞口应设两个测点，并应纳入控制网中。
控制网的测设应符合《测规》要求。
洞外平面控制测量常用的方法有：
中线法、精密导线法、三角锁法。
1、中线法
是在隧道洞顶地面上用直接定线的方法，把隧道的中线每隔一定的距离用控制桩精确地标定在地面上，作为隧道施工引测进洞的依据。
适用于中、短长度的直线隧道。
如下图所示：
E′
如图示：
A、E为定测时的路线中线（也是洞口控制桩），B、C、D为洞顶的中线控制桩点，由于A、E是不通视的，通常采用正倒镜或拨180°角分中去平均点位置的方法，从一端洞口的控制点向另一端洞口控制点延长直线。
2、精密导线法
一般有下列四种形式：
单导线、主副导线环、导线网、符合导线。
⑴ 单导线
直线隧道将定测中线作为导线点，曲线隧道则将两端洞口切线转点、副交点等作为导线点，测量导线的转角和边长。
导线的测量方法同一般导线的测量。
导线的测量必须独立测量两次以上，确保测量结果的可靠性。
导线应尽量布设成直伸式，因为直伸式导线测距误差只影响隧道的长度，而对横向贯通误差影响很小。
⑵主副导线环
将隧道洞外平面控制网布设成主副两条并行导线，在隧道两端连接形成一个导线闭合环。
主导现测量角度和边长，副导线只测角不测边，形成一个多边形角度闭合条件。
根据需要还可以在中部增加连接边形成若干个导线闭合环，用简易平查法进行平差。
进洞联系方向选用主导线做进洞联系方向。
主副导线环适用于较长隧道的控制。
⑶导线网
适用于线路形状复杂或辅助坑道（横洞、斜井、竖井）较多的长隧道，需测所有的角和边。
⑷附合导线
当隧道两端有已建立的高级控制点，其精度高于隧道控制测量所需的精度时，可在两相向开挖的洞口间建立附合导线，导线应尽量布设成直伸式，以尽量减少横向贯通误差的影响。
3、三角锁法
如果仅从横向贯通精度来考虑，三角锁是最理想的方案。
可以布设为测角网、测边网和边交网。
三角锁布设时应满足以下要求：
⑴三角锁应沿两洞口连线方向设置，三角形以近似等边三角形为佳。
⑵组成三角锁的三角形个数以少为好，起时边至最弱边的三角形个数不宜超过六个，否则应增设起始边。
全隧道的三角形个数不宜超过十二个。
⑶洞口投点应是三角锁中的三角点，其他三角点应尽可能靠近中线。
⑷三角锁布设如下图所示：
三、洞内控制测量
洞内观测的特殊性主要是施工干扰大，环境条件差，明亮度较差，边长较短，必须采用两次照准，当施工通风不好，烟尘严重时，不宜进行测角工作。
洞内导线应尽量选择长边。
根据总的贯通精度要求及洞外导线对贯通精度的影响值，确定洞内控制测量所需的精度和方法。
1、洞内导线应根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口投点应纳入控制网中，导线点应尽量沿路线中线布设。
洞口投点是洞外与洞内联系的主要点位，应反复测设，并经常加以校核（防止破坏）且加以保护。
2、洞内导线应设成闭合导线或主副导线环。
对于有平行导坑的隧道，正洞内设闭合导线，，平行导坑内设单导线，当导坑延伸至2～3倍洞内导线边长时，利用横通道与正洞导线组成一个闭合环，做一次导线引伸测量。
３、采用上、下导坑法施工的隧道，上导坑每引伸一定的距离后，应与下导坑的中线联测一次，用以校核上导坑的中线点或向上导坑引点。
４、洞内高程点为了施工及复测方便，设置密度应较大。
每次施测前应最少检测两个以上的点。
四、掘进中隧道断面的测量
每次断面掘进前，应根据设计的断面类型和尺寸放样出断面。
常用的方法有：
五寸台阶法（断面支距法）、大样法、三角高程法等。
1、五寸台阶法（断面支距法）：
即根据中线及拱顶外线高程，从上而下每0.5m（拱部和曲线地段）和1.0m（直墙地段）向中线左右量出两侧的横向支距（量测支距时，应考虑隧道中心与路线中心的偏移值和施工的预留宽度），所有支距端点的连线即为断面开挖的轮廓线，用以指导开挖及检查断面，并作为安装拱架的依据。
遇有仰拱的隧道，仰拱断面应由中线起向左右每隔0.5m量出路面高程向下的开挖深度。
此种方法最常用，适用于全断面开挖或上下导坑开挖施工的隧道。
此种方法的作业程序为：
2、放大样法：
即对于一种类型尺寸的开挖断面，提前在地面上放出大样（1：
1），用木板或金属条作出大样，测量时放出拱顶中点及两侧起拱点的位置，往上套上大样，在周边画点即可，此种方法是用于全断面开挖或上下导坑开挖及预留核心土的施工的隧道。
3、三角高程法：
即将仪器至于里程处的中线上，一次放样出掌子面的各个轮廓线。
此方法特点是：
速度快、要求的条件高。
计算量大，放样前须提前计算出所有须放样点的数据。
且对掌子面的平整度有较高要求，对于有激光导向及免棱镜的仪器尤为方便，但受掌子面平整度精度影响较大。
4、现在免棱镜技术仪器较为普遍，这样就可以采用一些仪器自带或别的软件来直接测量断面，给施工分析提供科学准确的数据。
五、隧道衬砌位置控制
隧道衬砌，不论何种类型均不得侵入隧道建筑界限，因此各个部位的衬砌放样都必须在线路中线、水平测量正确的基础上认真做好，使其位置正确，尺寸和高程符合设计要求。
中线两侧衬砌结构物的放样，是以中线点和水准点为依据，控制其平面位置和高程。
放样建筑物的部位分别有边墙角、边墙基础、边墙身线、起拱线等位置。
拱顶内沿、拱脚、边墙脚等设计高程均应用水准仪放出，并加以标注。
拱部衬砌的放样是将拱架安装在正确的空间位置上，拱架定位并固定好后，即可铺设模板、灌注砼等。
在灌注砼衬砌施工过程中，应经常检查拱架和模板的位置和稳定性。
若位移变形值超限，应及时加以纠正。
边墙衬砌的施工放样，若为直墙式衬砌，从校准的中线按规定尺寸放出支距，即可安装模板；若为曲墙式衬砌，则从中线按计算好的支距安设带有曲面的模板，并加以支撑固定，即可开始衬砌施工。
六、辅助坑道施工测量
1、经辅助坑道引入的中线及水准测量，应根据辅助坑道的类型、长度、方向和坡度等，按要求精度在坑道口附近设置洞外控制点。
2、平行导坑与横洞的引线方法和高程测量，均与正洞相同。
3、斜井中线的方向，应由斜井井口外直线引伸，可采用正倒镜分中法进洞；斜井量距应丈量斜距，测出桩顶高程，求出高差，按照斜距换算出水平距离。
4、竖井测量时，应根据竖井的大小、深度，必要的测量精度决定测量方法，经竖井引入的中线的测量，可使用钢丝吊锤、激光、经纬仪等。
经竖井的高程，可将钢卷尺直接调下测定。
七、隧道贯通精度估算
1、单导线
单导线对隧道贯通误差的影响主要是由于测角和测边引起的，由测角误差引起的横向贯通误差按下式计算：
式中：
mβ″----导线测角中误差（″）；
ρ″----弧秒，取用206265″；
∑Rx2----导线各测角点至贯通面的垂直距离的平方和（m2）。
由测边引起的横向贯通误差按下式计算：
式中：
----导线测边相对中误差；
∑dy2----导线各边在贯通面上投影长度的平方和（m2）。
单导线测量误差对横向贯通误差的总影响值按下式计算：
单导线估算实例：
某隧道如下图所示：
单导线为：
A→B→C→D→E→F
设导线测角中误差mβ=±2.5″，测边相对中误差
=1/20000，各点到贯通面的垂直距离及各边在贯通面上的投影长度如下：
点号
到贯通面的垂直距离（m）
在贯通面的投影长度（m）
A
820
90
B
450
200
C
120
10
D
570
90
E
1020
170
F
840
测角误差引起的横向贯通误差为：
测边误差引起的横向贯通误差为：
2、主副导线环
主副导线环测量误差对贯通误差的影响值按下式计算：
式中：
----主导线测边相对中误差；
mβ″----导线测角中误差（″）；
∑dy2----主导线各边在贯通面上投影长度的平方和（m2）。
----导线环平差角对贯通影响的权倒数；
Rx----主导线各点至贯通面的垂距（m）；
（n+1）+k′----主副导线环测角站总数。
单导线估算实例：
某隧道如下图所示：
和单导线相比，加测了副导线组成了闭合环。
导线环测量误差对贯通误差的总影响值按下式计算：
假设两端洞口均联系副导线进洞，
，导线环平差角对贯通误差影响的权倒数按下式计算：
假设两端均联系主导线进洞，则
可见，联系主导线方向进洞，对贯通精度有利。
3、导线网
导线网测量误差对贯通精度影响值有以下几种估算方法：
按条件平差的估算方法、按间接平差的估算方法、按点位误差椭圆的估算方法等。
这里不再详述。
4、符合导线
符合导线测量误差对贯通精度影响值的估算方法同单导线。
5、三角锁
三角锁测量误差对贯通精度的影响值按照导线近似估算时，首先从三角锁内选取一条替代导线，替代导线宜按进出口联线方向较接近，且边数较少的一列的三角锁的边组成。
两端洞口所选的边要便于向洞内引测导线或便于向洞口投点。
一般布网时已确定起始边，根据布网图形及选取替代导线的情况，确定最弱边，并估算其精度。
式中：
分别为两端起始边推算的最弱边的边长相对中误差。
----起始边相对中误差
----权倒数（用真数计算）
α、β为求距角
三角锁估算实例：
某隧道如下图所示：
替代导线为:
A→B→C→D→E→F
最弱边精度估算:
本例中,起始边为J1-J2,按图形强度容易判定最弱边是E-F,E-F的权倒数为
三角形的各角度如下表:
△ABJ1
△BJ1C
△CJ1J2
△J2CJ3
△J3CJ4
△CDJ4
△DJ4E
角名
角度
角名
角度
角名
角度
角名
角度
角名
角度
角名
角度
角名
角度
∠BAJ1
52
∠J1BC
56
∠CJ1J2
39
∠CJ2J3
87
∠CJ3J4
105
∠CJ4D
55
∠DJ4E
70
∠ABJ1
90
∠BCJ1
49
∠J1CJ2
39
∠CJ3J2
64
∠CJ4J3
43
∠CDJ4
75
∠DEJ4
41
∠BJ1A
38
∠BJ1C
75
∠CJ2J1
102
∠J2CJ3
29
∠J3CJ4
32
∠DCJ4
50
∠EDJ4
94
用真数计算：
最弱边相对中误差
贯通影响值的计算：
将最弱边精度视为导线测边精度，mβ视作导线测角精度，计算出∑R2x,∑d2y,则：
6、高程贯通误差的估算方法
受洞外和洞内高程控制测量误差影响，在贯通面上所产生的高程中误差按下式计算：
L外、L内----相邻两开挖洞口间的洞外和洞内水准路线长度（km）；
m△外、m△内----洞外、洞内每公里水准测量高差中数的偶然中误差（mm）。
洞外、洞内水准测量的每km路线高差中数的偶然中误差，按下式分别计算：
式中：
△----测段往返测高差不符值（mm）；
R----测段的单程长度（km）；
N----测段数。
估算实例：
某隧道长2.5km（同前例）。
洞外、洞内均采用四等水准测量双导线，实测
洞外水准测量误差对高程贯通精度的影响值
洞内水准测量误差对高程贯通精度的影响值
洞外、洞内水准测量误差对高程贯通精度的总影响值
八、隧道贯通误差的测定与调整
1、采用中线法测量时，应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，并取意临时点，量出两点的横向和纵向距离，得出的即为实际横向和纵向贯通误差。
2、采用导线法测量时，在贯通面附近定一临时点，由进测的两方向分别测量该点的坐标，所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上，得出的即为实际横向和纵向贯通误差。
3、水准路线由两端洞内进测，分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上，所测得的高差即为实际的高程贯通误差。
4、实际贯通误差的调整
隧道贯通以后，中线和高程的实际贯通误差，应在未衬砌地段（调整地段）调整。
调整地段的开挖和衬砌，均应以调整后的中线和高程进行放样。
⑴直线隧道的贯通误差采用折线法调整。
调整时应符合下列要求：
1因调整而产生的转折角小于5′时，可视为直线线路；
2转折角在5′～25′时，应按顶点内移量确定线路及相应衬砌位置；
3转折角大于25′时，应加设半径4000m的圆曲线。
⑵曲线段隧道，根据实际贯通误差，由曲线的两端向贯通面按比例调整中线。
⑶采用导线测量延伸中线时，贯通误差调整应符合下列要求：
1方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上；
2计算贯通点的坐标闭合差；
3坐标闭合差在调线地段导线上，岸边长比例分配，闭合差小时，用坐标增量平差来调整；
4采用调整后的导线坐标作为未衬砌地段中线放样的依据。
⑷进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程采用由进出口引测的高程平均值作为调整后的高程，按照高程贯通误差的一半，分别在两端未衬砌地段的高程点上按照路线长度的比例调整。
未衬砌地段应以调整后的高程作为高程放样的依据。
九、资料的管理与上报
首先项目进场后，应立即组织人员对设计桩点进行复测。
复测成果完成后，即进行洞外控制测量的设计与实施。
1、洞外控制测量完成后，应提交下列资料：
1控制测量说明：
包括隧道名称、进出口里程及长度、平面形状及辅助坑道分布、布网情况、施测方法、仪器型号、检定证书、平差方法、坐标系统、中线与定测关系、施测日期和特殊情况以及处理结果。
2洞外控制测量布网示意图。
3角度、边长和高程观测记录、计算方法、平差后的精度和坐标成果。
4洞口投点的进洞关系。
5贯通误差的估算及洞内测量设计。
2、洞内控制测量完成后，应提交下列资料：
1控制测量说明：
包括布点情况、施测方法、实际贯通点里程、平差方法、特殊情况以及处理结果。
2洞内控制测量布网示意图。
3角度、边长和高程观测记录、计算方法、平差后的精度和坐标成果。
4洞内控制测量的检测结果及其联测成果。
5隧道中线放样计算。
6实际贯通误差计算（横向、纵向、高程）。
7贯通误差的调整方法。
2、使用新技术、新仪器、新方法施工的隧道，应按下列要求编写施工技术总结：
1基本情况。
2施测方法和实测精度以及精度估算方法。
3实际贯通误差及贯通误差的调整方法。
4测量过程中发生的主要问题及处理情况。
5使用和引进新技术的经验和体会。
十、隧道测量工作中需注意的几个问题
隧道测量工作的重点不仅仅是保证测量成果和桩位的准确，更重要的是进行施工过程的测量监控和复核，及时纠正施工误差，满足隧道净空、限界、标高、中线及预留沉降等的要求，及时反馈信息，与其他技术管理人员一道，共同控制好工程质量。
测量和其他技术管理人员对施工过程中出现或存在不符合净空、限界、标高、中线及预留沉降等基本要求的情况时要及时书面交底给作业队进行更正，出现作业队不严格执行技术管理人员的技术交底或不听从管理时要及时报告项目领导，必要时报告公司机关，不得因报告或制止不及时而放任自流，造成技术质量事故。
在隧道测量技术管理工作中要注意以下几个问题：
1、明确职责，各尽其职。
隧道测量技术工作不仅仅是测量人员的事情，而是测量和现场技术人员相互密切配合才能完成好的一件事，是一件涉及技术业务和技术管理的贯穿项目全过程的一项工作。
首先要坚持好资料的交叉计算和互检制度，就是要求用于施工过程测设放样的资料必须经过测量人员与主管技术人员的平行独立计算并经相互复核无误和签认后才能作为现场测量放样的依据。
测量人员要依据签认复核好的资料准确施测，科学有效地反映到施工现场，对测设数据的准确性和桩橛布设的有效性负责。
技术人员要参与测量放样的过程，以保证施测过程及结果最方便地满足现场和施工过程监控的需要，不得出现测量人员完成现场测量业务后还得回过头来给技术人员进行现场交底的现象。
2、加强沟通，通力协作。
测量工作是直接为现场施工和质量监控服务的，是控制工程质量最直接和明确的依据。
因此，现场技术人员和测量人员必须加强沟通，通力协作，不得出现扯皮、推诿现象，要相互支持，相互理解，共同控制好工程质量。
技术人员要及时把自己的意图和要求达到的目的告诉测量人员，以方便工作，避免无效劳动；测量人员的施测结果要反映技术人员的要求，并在测量过程中提出建设性意见和建议，以达到更方便施工和监控。
对测量的数据结果测量人员和技术人员要一起分析，共同研究、判定工程质量的受控程度及需采取的对策，共同完成质量的监控工作。
质量监控和交底工作是包括测量人员在内全体技术管理人员共同的职责和义务。
对于有特殊测设要求的地段，要开专题会议进行集体技术和方案交底。
比如在特殊围岩地段，测量和其他技术业务人员都必须明白施工要采取的方案和方法、不同情况下预留沉降的数值、工序间隔时间、围岩变形观测的方法和手段、观测点位的布设要求、数据采集的时限和对比分析等等，以便进一步统一认识、明确分工，更好的进行质量监控。
对于施工中出现的任何异常，诸如变形过大，收敛太快等现象，必须及时汇报，采取果断措施进行控制，要对此类问题具有高度的敏感性。
3、加强研讨，以变应变。
施工过成是千变万化的，控制质量的措施和手段也会随着现场的变化而进行调整，要及时把变化的情况告知彼此，相互交底。
诸如，工序衔接出现问题，要及时调整预留沉降量、初期支护体系的相关参数等。
还有，对于隧道开挖超欠挖现象，测量和隧道技术人员要根据前一循环掘进和的断面参数进行分析，结合围岩状况及时调整炮眼间距、装药量、单循环钻爆深度等，以达到有效控制隧道超欠挖，不要机械地、被动地进行工作。
4、注重测量放样的直观性、明确性、有效性和不可替代性。
现场施放的点位要显眼、明确，方便识别和使用，更要保证其准确性。
在洞内要埋设好中桩，边墙上要标识好里程及标高控制或监控点。
每循环掘进前测量和技术人员要把周边眼所在轮廓线和周边眼的位置用油漆标识在掌子面上，不得任由施工作业人员自行布设炮眼和确定开挖断面，以确保隧道净空尺寸和超欠挖现象的有效控制。
5、坚持好书面技术交底制度，其表达方式要简单、明确、方便作业人员使用。
技术交底是针对现场施工人员的，要把施工中需注意和坚持的要求写的浅显易懂和直观化，严禁采取给作业队交底时只画几个断面图或写几个标高数据的类似做法，致使交底不到位，不方便施工人员使用；此外，还要坚持现场直接交底和与施工人员的交流、教育工作，确保施工人员理解、明白技术人员的要求和达到的目标。
6、坚持好桩位的复核与控制点周期性、阶段性复测制度。
指导施工的桩橛在施工过程中容易被破坏而失准，如洞内埋设的中桩，要经常性的进行复核，其周期最长不得超过一个月。
分布在管区的导线点、加密的控制点同样要进行周期性复测，每半年必须进行一次，有特殊需要时可根据需要随时进行，确保导线点、控制点的有效性。
工程管理部测量队
二○○四年五月十八日
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