专项施工方案隧道测量.docx
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专项施工方案隧道测量
G205五里亭至桃林公路改建工程
TJ-01标（K21+609.209～K26+059）
隧道测量施工专项方案
编制人：
王政
2017年03月19日
审核人：
丁士国
2017年03月20日
审批人：
年月日
安徽省公路桥梁工程有限公司
G205五里亭至桃林段改建工程TJ-01标
隧道测量施工专项方案审批表
工程名称
G205五里亭至桃林公路改建工程
日期
2017.03.20
现报上下表中的技术管理文件，请予以审批。
类别
编制人
册数
页数
隧道测量施工专项方案
王政
１
30
申报简述：
G205五里亭至桃林公路改建工程TJ-01标项目经理部，拟于2017年4月1日进场施工，现各项准备工作完成，我项目部根据现场实际情况，结合设计图纸和施工规范要求，编制了本工程隧道测量施工专项方案，请予以审核和审批。
申报部门（公章）：
G205五里亭至桃林公路改建工程TJ-01标项目经理部
申报人：
丁士国2017年03月20日
审核意见：
□有 □无 附页
审核部门（公章）：
审核人：
年月日
审批意见：
审批结论：
□同意 □修改后报 □重新编制
审批部门（公章）：
审批人：
年月日
隧道测量施工专项方案报审表
工程名称：
G205五里亭至桃林公路改建工程
编号：
致：
G205五里亭至桃林公路改建工程监理办
我方已根据施工合同的有关规定完成了隧道测量施工专项方案的编制，请予以审查。
承包单位（章）：
项目经理：
日期：
专业工程师审查意见：
专业监理工程师：
日期：
总监理工程师审核意见
监理机构（章）：
总监理工程师：
日期：
第一章编制说明
1编制原则
1.1安全第一的原则
施工组织设计的编制始终按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工方案，特别是断层等不良地质地段的隧道施工安全等。
在安全措施落实到位，确保万无一失的前提下组织施工。
1.2优质高效的原则
加强领导，强化管理，优质高效。
根据我们在施工组织设计中明确的质量目标，贯彻执行ISO9001质量体系标准，积极推广、使用“四新”技术，确保创优规划和质量目标的实现。
施工中强化标准化管理，控制成本，降低工程造价。
1.3方案优化的原则
科学组织，合理安排，优化施工方案是工程施工管理的行动指南，在施工组织设计编制中，对不同围岩级别的爆破掘进、不良地质条件的处理、二次模筑衬砌等关键工序进行多种施工方案的综合比选，在技术可行的前提下，择优选用最佳方案。
1.4确保工期的原则
根据招标文件对本合同段的工期要求，编制科学的、合理的、周密的施工方案，采用信息化技术，合理安排工程进度，实行网络控制，搞好工序衔接，实施进度监控，确保实现工期目标，满足业主要求。
1.5科学配置的原则
根据本合同段的工程量大小及各项管理目标的要求，在施工组织中
实行科学配置，选派有丰富施工经验的管理人员，上专业化施工队伍，投入高效先进的施工设备，确保流动资金的周转使用，并做到专款专用。
选用优质材料，确保人、财、物、设备的科学合理配置。
1.6合理布局的原则
从节省临时占地、减少植被破坏、搞好环保、防止水土流失、认真实施文明施工等多角度出发，合理安排生产及生活场地、房屋布局，做好环境保护。
工程完成后，及时平整场地，恢复植被。
2编制依据
（1）施工图设计文件；
（2）《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；
（3）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
（4）《工程测量规范》（GB50026—2007）；
（5）《公路勘测规范》（JTGC10）；
（6）《公路勘测细则》（JTG/TC10）；
（7）相关法律、法规；
（8）本企业编制的《质量手册》、《程序文件》、《安全操作规程》；
（9）工程招标文件和施工合同；
（10）各级部门颁发的及建筑施工有关的有效文件等；
（11）根据施工现场实地考察情况和多年的施工经验，初步编制。
3编制范围
编制范围为“G205五里亭至桃林段改建工程”TJ-01合同段，贺溪隧道K21+561～K26+059，全长约498m。
第二章工程概况
1工程简介
1.1地理位置及地形地貌
贺溪隧道位于安徽省黄山市休宁县境内，该隧道呈两边低中间高，地形起伏较大，其中海拔最高的为535米左右。
地貌以中低山为主。
沿线植被多以幼树、灌木、杂草为主，生长茂密。
耕地以冲田为主，间有少量旱地。
1.2地层岩性
隧址区地层属扬子地层区江南地层分区，基岩岩性为青白口系井潭组凝灰岩，分部薄层第四系全新统残坡积粉质黏土和第四系全新统冲洪积粉土岩土工程特征如下:
粉土（1层）：
灰褐色、青灰色，很湿、稍密，含少量角砾，土石等级为III类，土石类别为硬土，层厚4.5米，承载力容许值100kPa。
粉质黏土（2层）灰黄色、青灰色，可塑，含少量角砾，土石等级为III类，土石类别为硬土，层厚2.2米，承载力容许值200kPa。
强风化凝灰岩（3-1层）青灰色，凝灰质结构，层状构造，岩性较软，节理裂隙发育，岩芯呈块状、短柱状。
强风化土石等级为IV级，土石类别为软石，层厚9.3～14米，承载力容许值600～800kPa。
中风化凝灰岩（3-2层）青灰色，凝灰质结构，层状构造，岩性较硬，节理裂隙发育，岩芯完整性较好，呈节长20～40厘米柱状、长柱状。
岩石为坚硬石。
岩石饱和单轴抗压强度为38.5MPa，该层的土石等级为VI级，土石类别为坚岩。
层厚4.6～89.5米，承载力容许值1200～2000kPa。
1.3地质构造
隧址区所处大地构造位置为中国扬子板块下扬子台块南缘及江南陆缘隆起带的过渡部位。
区内断裂构造发育。
路线走廊带主要断裂按其走向可分为北东向断裂、北西向断裂及南北向断裂，部分北东向断裂及北西向形成“X”共轭关系。
1.4不良地质现象
地表及路线相较于K25+740处，及隧洞相交于K25+720处。
该断层发育有硅化破碎带，石英脉，非活动断层。
受该断层影响，隧道洞身处中风化岩体破碎，围岩稳定性差。
断裂通过处往往是地下水富集带，也是地下水的排泄通道，隧道施工时易产生突水、涌水。
1.5水文概况
隧址区地下水主要为基岩裂隙水，水量受大气降水影响，呈季节性变化。
基岩裂隙水赋存于岩体构造节理裂隙中，接受大气降水补给，顺风花裂隙、构造裂隙等沿强、风化界面汇集、运动，在斜坡坡脚及冲沟沟口等局部地势相对较低处以下降泉的形式排泄出露，具进源补给，就近排泄特点，由于含水层受强风化层厚度制约，地下水富水性属贫～弱含水，故地下水流量很小。
1.6隧道工程地质评价
1.6.1隧道洞口稳定性评价
隧道进口穿越低山的东北坡。
进洞口山坡地形陡，自然坡度约55°，洞口位于一梯田处，形较平缓，未见滑坡、坍塌等不良地质现象，自然边坡稳定。
进洞口基底地层为强风化凝灰岩，承载力容许值600kPa，可作为洞门明挖基础持力层。
隧道出口穿越低山的西南坡，出口山坡地形较缓，自然坡度约36°，出洞段主要为残坡积粉质黏土和强风化凝灰岩，未见滑坡、坍塌等不良地质现象，自然边坡稳定。
1.6.2隧道洞身工程地质评价
（1）K25+561～K25+750（V级围岩189米）
围岩主要为残坡积粉质黏土、强、中风化凝灰岩及断层破碎带，粉质黏土工程性质差，强风化凝灰岩岩性较软，中风化岩岩性较硬，受断层影响，岩体破碎～极破碎，地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏，受大气降水补给，断层破碎带导水。
隧道埋深浅，稳定性差，雨季施工可能出现淋雨状出水，断层破碎带可能出现涌水、突水。
该段洞身围岩定为V级。
（2）K25+750～K25+930（IV级围岩180米）
围岩主要为中风化凝灰岩，岩性较硬，岩体较破碎。
地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏，受大气降水补给。
雨季施工可能出现淋雨状出水。
该段洞身围岩定为IV级。
（3）K25+930～K26+059（V级围岩129米）
隧道穿越强、中风化凝灰，强风化岩性软，中风化岩性较硬，岩体破碎。
地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏，受大气降水补给。
隧道埋深浅，稳定性差，雨季施工可能出现淋雨状出水。
该段洞身围岩定为V级。
2主要工程量
贺溪隧道起讫桩号K25+561～K26+059，全长498米。
净宽10米，车行道净高5米，人行道净高2.5米。
挖方约5.1万m³；φ108超前管棚0.22万米、φ42超前小导管1.55万米、φ25超前中控注浆锚杆0.98万米；初期支护工字钢约447.1吨、C25早强喷射混凝土0.3万m³；二次衬砌钢筋399.3吨、C30模注防水混凝土约0.8万m³。
3隧道平面设计
贺溪隧道为单洞双向行车隧道，隧道位于直线段，隧道设2%的人字坡。
4隧道纵面线形设计
隧道纵断面设计综合考虑了隧道的长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置以及隧道进、出口接线等因素。
本隧道纵面线形设置在直线上，洞内外纵面线形满足3s行程要求。
5隧道横断面设计
隧道横断面尺寸按二级公路60km/h标准设计。
主洞采用三心圆断面形式，双侧检修通道，各横断面组成具体如下：
主洞限界净宽：
10m=1m左侧人行道+0.5m左侧向宽度+2x3.5m行车道+0.5m右侧向宽度+1m右侧人行道；
限界净高：
行车道净高5m，人行道净高2.5m。
内轮廓形式：
三心圆，半径为5.25m/7.65m；
内轮廓尺寸：
总高度7.03m,总宽度10.22m。
第三章施工方案及技术措施
1测量作业任务及内容
测量工作是建设工程的重要组成部分，为工程施工提供准确的定位信息、实时监控量测施工进程地面、隧道相关变化量及周围构筑物、管线等的影响变化，为工程施工提供必要的测量数据，根据测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保工程顺利准确进行，确保施工安全。
在本次工程项目中，测量作业的任务主要分为两大部分：
隧道控制、施工放样。
隧道施工测量包含以下内容：
（1）洞外测量控制网的检测；
（2）施工平面控制网的加密测量；
（3）施工高程控制网的加密测量；
（4）地下施工控制测量、放样，隧道掘进测量；
（5）隧道贯通测量；
（6）竣工测量，包含线路中线测量、隧道静空断面测量；
2施工测量技术方案
隧道平面控制测量应结合隧道长度、平面形状以及线路通过地区的地形和环境条件等，采用GPS测量、导线测量、三角形网测量及其综合测量方法。
高程控制测量可采用水准测量、光电测距三角高程测量。
3控制测量
3.1洞外控制测量方案
根据洞外导线控制测量设计方案和GPS控制测量设计方案的对比，拟定最终确定采用GPS控制测量的布设方案。
3.1.1GPS平面控制测量
建立隧道GPS控制网的基本要求
（1）建立GPS隧道控制网同样关注网内控制点间相对精度，虽然GPS测量本身不要求点间相互通视，但部分点需用常规仪器施工引测故仍然要求某些点间布测相互通视，如洞口需布设至少3个控制点，并至少两方向通视。
（2）隧道进行GPS控制网施测前应进行网形设计即GPS控制网设计和GPS观测网设计GPS控制网设计系根据工程控制及施工测量要求特点、测区实际情况（线路形状、洞口及地貌特点、测站道路交通及通讯状况等）、点间基线长度、控制区域等因素布设控制点位，把所选定的控制点以环形网（大地四边形、三角形、多边形）结构确定后进行同步环观测，同步观测环路之间以接边或接网的方式扩网，从而形成封闭式的整体GPS观测网；GPS观测网设计则是在GPS控制网设计后进行，其结合观测所用接收机的性能及台数、测站交通及站问通讯联络情况、测站处可视卫星数量及分布时段等因素来所设计如何完成控制网的观测。
其中包括按星历编制测前卫星预报计划及观测时段选择、编制作业观测时刻调度计划。
（3）GPS网的基准设计
GPS测量的直接观测量不是测点问的边长和角度，且其直接观测成果是属于WGS-84系下的，施工实用的坐标系统一般为地方坐标系的坐标值，因此GPS网平差后需要把GPS网成果转化为地方坐标系中的坐标成果。
GPS网应明确其所用位置基准（起算点坐标）、方位基准（已知边方位角）和尺度基准（已知边距离及统一的距离度量单位），且同测区实际相符。
（4）隧道控制网坐标系统
可以是国家高斯平面坐标系统或任意经度的中央子午线高斯平面坐标系统，但一般仍较多采用独立坐标系统。
同常规测量网一样为了施工方便，常以隧道主轴线进口至出口方向为X轴正向，隧道的某一线路中线里程为X坐标起算值，右旋90。
确立y坐标轴，坐标原点处y坐标值可以为正常数也可为0。
取隧道设计路面的平均高程面为坐标系统投影面。
（5）为保证观测值成果精度及质量可靠性，GPS工程网选点及布网需要遵循原则
①GPS网点尽量选在交通方便地方，边长大于800m，主要控制点间距应大于1000m。
②GPS网点应尽量设在视野开阔地带，同时站点周围视场角应不低于15°。
③隧道GPS网洞口控制点应进行同步观测，同步观测的卫星颗数>4，越多越好且PDOP<6。
④GPS网点避开强反射地面如水域、平滑地面及强反射环境（斜面山坡、漏斗形谷地等）以减少多路径影响，应避开高压输电、变电及大功率发射台如电视转播、通讯基站等强电磁设施以防防止信号干扰。
⑤为减少垂线偏差对方位传递的影响（GPS为法线系统，而常规仪器为垂线系统），各洞口的进洞方向点位应尽量在同一高程面上。
⑥为使隧道控制系统及线路设计关系完好吻合且坐标便于统一，直线隧道或曲线隧道切线上布设2个GPS控制点。
（6）为确保GPS外业观测成果的精度及成果质量可靠性，观测时应准确量取仪器天线高度，同时应检核同步闭合、环闭合差和异步环闭合差，检核基线边复测互差；当GPS网中有已知基线时，应及已知基线边比较检查。
公式如下：
（7）隧道GPS控制网基线处理及网平差的基本方法
①建立项目及坐标系统（选择参考椭球参数，确定中央子午线经纬度），确定位置及方位、长度基准。
②导入GPS采集数据，检查基线观测数据及预处理，利用基线处理软件进行基线向量计算，删除基线处理中残差较大时段或有问题基线，直至基线计算合格通过。
③在WGS-84坐标系下进行三维无约束平差，平差时最好在网中选择一具有已知高精度WGS-84三维坐标的点作为固定点（参考点）并作为起始坐标进行控制网的位置定位，如此提高基线精度。
三维无约束平差评估基线精度及控制网内符合精度。
④三维无约束平差合格通过后，整个GPS网在空间的相对定位已经确定，只不过其参考坐标系体系、长度基准及方位基准并不及隧道施工控制测量所要求的坐标系统一致。
为此通过引人已知的控制点（精度可靠时）进行约束平差转换得到投影转换后的施工控制网坐标系统或建立新的工程椭球进行坐标系统的旋转变换及投影改正计算，得到施工控制网坐标系统。
因此GPS网的数据后处理即基线解算、网平差计算及坐标系统投影转换在长大隧道GPS控制网成果的质量控制中占据重要地位。
GPS观测采用静态相对定位模式，严格按《公路勘测规范》要求执行，其GPS控制网观测基本技术指标如下：
a、GPS基线测量的中误差应小于下式计算的标准差，各等级控制测量固定误差a、比例误差系数b的取值应符合下表的规定。
计算GPS测量大地高差的精度时，a、b可放宽至2倍。
式中：
σ——标准差（mm）
a——固定误差（mm）
b——比例误差系数（mm/km）
d——基线长度（km）
GPS测量误差的要求
测量等级
固定误差a（mm）
比例误差系数d（mm/km）
二等
≤10
≤2
三等
≤10
≤5
四等
≤10
≤10
一级
≤10
≤20
二级
≤10
≤40
GPS观测的主要技术要求
二等
三等
四等
一级
二级
卫星高度角（°）
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
时段长度
静态（min）
30-90
20-60
15-45
10-30
10-30
快速静态（min）
-
-
15-20
10-15
10-15
平均重复设站数（次/每点）
≥4
≥2
≥1.6
≥1.4
≥1.2
同时观测有效卫星数（个）
≥5
≥5
≥4
≥4
≥4
数据采样率（s）
10-30
10-30
10-30
10-30
10-30
GDOP
≤6
≤6
≤6
≤8
≤8
3.1.2高程控制测量
洞外高程控制测量，是按照设计精度施测各开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，以保证在高程方向按规定精度正确贯通，并使隧道各附属工程按要求的高程精度正确修建。
高程控制方法：
1）常采用水准测量方法；2）四、五等高程控制亦可采用光电测距三角高程的方法进行。
（但当山势陡峻采用水准测量困难时）
高程控制路线：
应选择连接各洞口最平坦和最短的线路，以期达到设站少、观测快、精度高的要求。
每一个洞口应埋设不少于2个水准点，以相互检核；两水准点的位置，以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰。
高程控制水准测量的精度：
一般参照下表的洞外部分即可。
测量部位
测量等级
每公里测量的偶然误差（mm）
两开挖洞口间水准路线长度（km）
水准仪等级/测距仪精度等级
水准标尺类型
洞外
二
≤1.0
＞36
DS0.5、DS1
线条式铟瓦水准尺
三
≤3.0
13～36
DS1
线条式铟瓦水准尺
DS3
区格式水准尺
四
≤5.0
5～13
DS3、I、II
区格式水准尺
五
≤7.5
＜5
DS3、I、II
区格式水准尺
洞内
二
≤1.0
＞32
S1
线条式铟瓦水准尺
三
≤3.0
11～32
S3
区格式水准尺
四
≤5.0
5～11
DS3、I、II
区格式水准尺
五
≤7.5
＜5
DS3、I、II
区格式水准尺
等级水准测量的技术要求
等级
每千米高差全中误差
（mm）
路线长度
（mm）
仪器型号
水准尺
观测次数
往返较差或闭合差（mm）
及已知点联测
环线或附合
平丘地
山地
四
10
≤16
DS3
双面
往返各一次
往一次
20√L
6√n
五
15
-
DS3
双面
单面
往返各一次
往一次
30√L
-
注：
L为返测段、附合或环线的水准路线长度，n为测站数。
3.2进洞控制测量
洞内外两者的坐标系不一致，应首先把洞外控制点和中线控制桩的坐标纳入同一坐标系统内，即必须先进行坐标转换。
一般在直线隧道以线路中线作为X轴。
用控制点和隧道内待测设的线路中线点的坐标，反算两点的距离和方位角，从而确定进洞测量的数据。
把中线引进洞内，可按下列方法进行：
1．直线隧道进洞
直线隧道进洞计算比较简单，采用拨角法。
如下图所示，A、D为隧道的洞口投点，位于线路中线上，当以AD为坐标纵轴方向时，可根据洞外控制测量确定的A、B和C、D点坐标进行坐标反算，分别计算放样角β1和β2。
测设放样时，仪器分别安置在A点，后视B点；安置在D点，后视C点，相应地拨角β1和β2，就得到隧道口的进洞方向。
3.3洞内控制测量
在隧道施工中，随着开挖的延伸进展，需要不断给出隧道的掘进方向。
为了正确完成施工放样，防止误差积累，保证最后的准确贯通，应进行洞内控制测量。
此项工作是在洞外控制测量和洞、内外联系测量的基础上展开的，包括洞内平面控制测量和洞内高程控制测量。
3.3.1洞内平面控制测量
隧道洞内平面控制测量应结合洞内施工特点进行。
由于场地狭窄，施工干扰大，故洞内平面控制拟采用中线法形式。
中线法（适用于＜500m的曲线隧道和＜1000m的直线隧道）
中线法是指采用直接定线法，即以洞外控制测量定测的洞口投点为依据，向洞内直接测设隧道中线点，并不断延伸作为洞内平面控制。
这是一种特殊的支导线形式，即把中线控制点作为导线点，直接进行施工放样。
一般以定测精度测设出待定中线点，其距离和角度等放样数据由理论坐标值反算。
若将上述测设的中线点，辅以高精度的测角、量距，可以计算出新点实际的精确点位，并和理论坐标相比较，根据其误差，再将新点移到正确的中线位置上，这种方法也可以用于较长的隧道。
本工程拟沿隧道轴线方向布设控制支导线。
进行水平方向角及边长的测量，水平方向角按导线量测时的前进方向观测左右角，奇数站测左角，偶数站测右角；边长进行对向量测，计算时对观测值进行仪器加、乘常数改正。
控制导线观测技术要求见下表
DJ2级仪器水平角方向观测法技术要求
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
3″
8″
13″
9″
Ⅱ级测距仪边长测距作业技术要求
气象数据测定
一测回间
较差限值（mm）
测回间
较差限值（mm）
往返观测
较差限值
（mm）
温度最小
读数（℃）
气压最小
读数（Pa）
测定时间间隔
数据
取用
1.0
100
每边观测始末
每边两端
平均值
5
7
2（a＋b×D）
导线测量的主要技术要求
等级
测角中误差
方向角
闭合差
导线长度
平均
边长
水平角DJ2型仪器测回数
测距中误差
全长相对中误差
测距要求
测距仪等级
测回数
四等
2.5″
1.8km
300m
6
7mm
1:
35000
2
2
一级
5.0″
2.4km
300m
2
10mm
1:
17000
2
2
3.3.2洞内高程控制测量
洞内高程控制测量是将洞外高程控制点的高程通过联系测量引测到洞内,作为洞内高程控制和隧道构筑物施工放样的基础,以保证隧道在竖直方向正确贯通。
洞内水准测量及洞外水准测量的方法基本相同，但有以下特点：
（1）隧道贯通之前，洞内水准路线属于水准支线，故需往返多次观测进行检核。
（2）洞内三等及以上的高程测量应采用水准测量，进行往返观测；四、五等也可采用光电测距三角高程测量的方法，应进行对向观测。
（3）洞内应每隔200～500m设立一对高程控制点以便检核.为了施工便利,应在导坑内拱部边墙至少每100m设立一个临时水准点。
（4）洞内高程点必须定期复测。
测设新的水准点前，注意检查前一水准点的稳定性，以免产生错误。
（5）因洞内施工干扰大，常使用挂尺传递高程，如图所示，高差的计算公式仍用hAB=a-b，但对于零端在顶上的挂尺，读数应作为负值计算，记录时必须在挂尺读数前冠以负号。
B点的高程：
HB=HA+a－（－b）=HA+a+b
水准高程控制点布设在平面控制导线点上，按四等水准规范精度要求进行往返观测，水准高程测设随工程施工的进度及时跟进，并定期进行复测检核。
等级水准测量的技术要求
等级
每千米高差全中误差
（mm）
路线长度
（mm）
仪器型号
水准尺
观测次数
往返较差或闭合差（mm）
及已知点联测
环线或附合
平丘地
山地
四
10
≤16
DS3
双面
往返各一次
往一次
20√L
6√n
五
15
-
DS3
双面
往返各一次
往一次
30√L
-
4控制网贯通精度预算
根据《工程测量规范》及《公路勘测规范》等中对隧道施工贯通中误差估算的规定，隧道相向开挖长度在4Km内的贯
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