1、.第第15章章 隧洞施工測(cè)量隧洞施工測(cè)量 15.1 概概 述述 根據(jù)隧洞的性質(zhì)和用途，可分為：公路隧洞、鐵路隧洞、水工隧洞、過江（河）隧洞等多種工程隧洞。本章介紹隧洞施工測(cè)量的基本方法。 隧洞屬于地下工程，一般情況下隧洞進(jìn)行相向開挖，有時(shí)為了加快施工進(jìn)度，需要增加工作面，在隧洞中心線上增開豎井，或者在適當(dāng)?shù)牡胤较蛑行木€開挖平洞或斜洞，有幾個(gè)洞口同時(shí)相向或相背開挖（圖151）。開挖時(shí)互相不通視，要求在洞軸線的某一點(diǎn)貫通，這樣需要嚴(yán)格控制開挖的方向和高程。因此隧洞施工測(cè)量的基本任務(wù)是：建立平面和高程施工控制網(wǎng)，標(biāo)定隧洞中心線，指示開挖方向，確定坡度，保證按規(guī)定的精度貫通，使隧洞斷面幾何形狀符合設(shè)計(jì)

2、要求。.圖15-1 隧洞開挖a、b 、c-平洞；c-豎井；e-斜井 .15.1.1 隧洞施工測(cè)量程序隧洞施工測(cè)量程序1.洞外控制測(cè)量 （1）搜集有關(guān)資料，（2）進(jìn)行設(shè)計(jì)，（3）建立控制點(diǎn)，（4）進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算整理。2.施工測(cè)量 隧洞內(nèi)開挖工作不斷推進(jìn)，洞內(nèi)施工測(cè)量緊跟工作面。洞內(nèi)施工測(cè)量的一般工作程序：（1） 由隧洞外控制點(diǎn)放樣到洞內(nèi)點(diǎn)（2） 標(biāo)定開挖方向（3） 洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量及高程放樣（4） 貫通后，洞中線調(diào)整（5） 土方量計(jì)算（6） 竣工測(cè)量以上工作程序，在施工過程中應(yīng)根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用。.15.1.2 貫通誤差貫通誤差 地下工程測(cè)量最主要的任務(wù)在于保證地下工程在預(yù)定誤差范圍內(nèi)貫通，由于測(cè)

3、量誤差積累，使兩個(gè)相向開挖的施工中線不能理想的銜接，產(chǎn)生的錯(cuò)開現(xiàn)象稱為貫通誤差（圖15-2）。貫通誤差在中線方向上的投影長度稱縱向貫通誤差，允許值一般為20cm;在垂直于中線方向的水平投影長度稱為橫向貫通誤差，其允許值一般為10cm。在垂線上的投影長度稱為豎向貫通誤差，也稱高程貫通誤差，其允許值一般為5cm。一般來說縱向貫通誤差只影響隧洞的長度，高程貫通誤差影響隧洞的坡度。橫向貫通誤差會(huì)影響隧洞斷面的大小。如果橫向貫通誤差太大會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生很大的影響，應(yīng)該嚴(yán)格控制橫向貫通誤差。.圖 152 貫通誤差示意圖 圖15-2 貫通誤差示意圖.15.2 洞外控制測(cè)量洞外控制測(cè)量15.2.1 控制網(wǎng)布設(shè)步驟

4、控制網(wǎng)布設(shè)步驟 1.收集資料需要收集的資料很多，包括在該區(qū)的大比例尺地形圖、路線的平面圖，以前的地面控制資料，以及氣象、水文、交通資料等等。2.現(xiàn)場(chǎng)踏勘對(duì)所搜集到的資料研究之后，必須對(duì)隧洞穿越地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)踏勘。觀察和了解隧洞兩側(cè)的地物、地貌等。注意隧洞走向，隧洞與其他設(shè)施的位置關(guān)系。3.選點(diǎn)布網(wǎng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘選點(diǎn)，來選定網(wǎng)的布設(shè)方案，布設(shè)哪一種控制網(wǎng)為宜，應(yīng)根據(jù)擁有的儀器情況、橫向貫通誤差大小、隧洞通過地形情況等方面進(jìn)行綜合考慮。 .15.2.2 洞外控制測(cè)量洞外控制測(cè)量洞外控制測(cè)量一般布設(shè)成獨(dú)立網(wǎng)。進(jìn)行地面控制測(cè)量的目的，是為了確定隧洞洞口位置，并為確定中線掘進(jìn)方向和高程放樣提供依據(jù)，它包括平

5、面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。15.2.2.1 平面控制隧洞平面控制測(cè)量一般采用三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量和GPS測(cè)量。1.三角測(cè)量對(duì)于隧道較長、地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)，地面平面控制網(wǎng)一般布置成三角網(wǎng)形式，如圖153所示。測(cè)定三角網(wǎng)的全部角度和若干條邊長，或全部邊長，使之成為邊角網(wǎng)。三角網(wǎng)的點(diǎn)位精度比導(dǎo)線高，有利于控制隧道貫通的橫向誤差。.圖15-3 三角網(wǎng)控制測(cè)量. 三角測(cè)量一般布設(shè)為線形三角鎖，且測(cè)量一條或兩條基線，布網(wǎng)時(shí)，三角點(diǎn)應(yīng)盡靠近軸線。洞口附近應(yīng)布設(shè)至少兩個(gè)控制點(diǎn)，洞口應(yīng)盡可能的避免施工干擾，而且點(diǎn)位穩(wěn)定、安全。三角網(wǎng)的等級(jí)可按公式151來計(jì)算，此時(shí)取三角網(wǎng)中最靠近洞軸線的一條路線當(dāng)作一條支導(dǎo)線來

6、估算。表15-1是洞外三角網(wǎng)測(cè)量精度。My= yydSsR222式中，My橫向貫通中誤差;測(cè)角中誤差;所有路線三角點(diǎn)至貫通面垂直距離平方總和,m2;所有路線所有邊長在貫通面上的投影長度平方總和, m2;三角網(wǎng)中最弱邊相對(duì)中誤差 ; 2Ryd2Ss/.等級(jí)測(cè)角精度() 開挖長度(KM)最弱邊相對(duì)中誤差二1.0681/30000三1.8461/25000四2.51.541/15000五4.01.51/10000 表表15-1 洞外三角網(wǎng)洞外三角網(wǎng)(鎖鎖)測(cè)量精度測(cè)量精度 . 2.導(dǎo)線測(cè)量 采用導(dǎo)線測(cè)量作為平面控制，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡量靠近洞軸線布設(shè)，導(dǎo)線點(diǎn)個(gè)數(shù)不宜過多，而且相鄰導(dǎo)線邊的長度大致相等。表15

7、-2是導(dǎo)線測(cè)量精度。 3. GPS測(cè)量 用全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)作為地面平面控制時(shí)，只需要布設(shè)洞口控制點(diǎn)和定向點(diǎn)，而且相互通視，以便施工定向之用。不同洞口之間的點(diǎn)不需要通視，與國家控制點(diǎn)或城市控制點(diǎn)之間的聯(lián)測(cè)也不需要通視。因此，地面控制點(diǎn)的布設(shè)靈活方便，且定位精度目前已優(yōu)于常規(guī)控制方法。. 表表15-2 洞外導(dǎo)線測(cè)量精度洞外導(dǎo)線測(cè)量精度 等級(jí)等級(jí) 測(cè)量精度測(cè)量精度（） 開挖長度開挖長度（km）相對(duì)中誤差相對(duì)中誤差二二1.0681/10000三三1.8461/10000四四2.5241/10000五五4.021/10000.15.2.2.2 高程控制測(cè)量 隧洞的高程控制一般采用水準(zhǔn)測(cè)量。 高程控

8、制測(cè)量的任務(wù)是按規(guī)定的精度測(cè)量隧道洞口(包括隧道的進(jìn)出口、豎井口、斜井口和平洞口)附近水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，作為高程引測(cè)進(jìn)洞的依據(jù)。 高程控制通常采用三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的方法施測(cè)，就可以達(dá)到高程貫通誤差的允許值要求。.15.2.3 洞外定向測(cè)量洞外定向測(cè)量 洞外定向測(cè)量：即在地面上確定洞口的位置及中線掘進(jìn)方向的測(cè)量工作。 解析定線測(cè)量：即洞外定向測(cè)量是在控制測(cè)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制點(diǎn)與圖上設(shè)計(jì)的隧洞中線轉(zhuǎn)折點(diǎn)、進(jìn)出口等的坐標(biāo)，計(jì)算出隧洞中線的放樣數(shù)據(jù)，在實(shí)地將洞口的位置和中線方向標(biāo)定出來。 直接定線測(cè)量：指當(dāng)隧洞很短，沒有布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，在實(shí)地直接選定洞口位置，并標(biāo)定中線掘進(jìn)方向。.15.2.3.1 解析法

9、定線測(cè)量 洞口位置的標(biāo)定 在實(shí)地布設(shè)三角網(wǎng)，應(yīng)將圖紙上設(shè)計(jì)的洞口位置在實(shí)地標(biāo)定出來。如圖154，ABC為隧洞中線，A、B為洞口位置，C為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，A正好位在三角點(diǎn)上，而C不在三角測(cè)繪出來。需要根據(jù)各控制點(diǎn)坐標(biāo)和B點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，用坐標(biāo)反算算出方位角，再計(jì)算出交會(huì)角。 放樣時(shí)，在5、6、7安置經(jīng)緯儀，分別測(cè)設(shè)交會(huì)角，用盤左、盤右測(cè)設(shè)平均位置，得三條方向線，若三條方向相交所形成的誤差三角形在允許范圍內(nèi)，則取其內(nèi)切圓圓心為洞口B的位置。.圖15-4 隧洞三角網(wǎng)布置圖. 開挖方向的標(biāo)定 隧道貫通的橫向誤差主要由隧道中線方向的測(cè)設(shè)精度所決定，而進(jìn)洞時(shí)的初始方向尤其重要。因此，在隧道洞口，要埋設(shè)若干個(gè)固定點(diǎn)，

10、將中線方向標(biāo)定于地面，作為開始掘進(jìn)及以后與洞內(nèi)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)的依據(jù)。 如圖155所示，用1、2、3、4標(biāo)定掘進(jìn)方向，再在洞口點(diǎn)A與中線垂直方向上埋設(shè)5、6、7、8樁。所有固定點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在不易受施工影響的地方，并測(cè)定入點(diǎn)至2、3、6、7點(diǎn)的平距。這樣，在施工過程中可以隨時(shí)檢查或恢復(fù)洞口控制點(diǎn)的位置和進(jìn)洞中線的方向及里程。.圖15-5 掘進(jìn)方向的標(biāo)定.15.2.3.2 直接定線測(cè)量 對(duì)于較短的隧洞，可在現(xiàn)場(chǎng)直接選定洞口位置，然后用經(jīng)緯儀按正倒鏡定直線的方法標(biāo)定隧洞中心線掘進(jìn)方向，并求出隧洞的長度。如圖156所示，A、B兩點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)選定的洞口位置，且兩點(diǎn)互不通視，欲標(biāo)定隧洞中心線，首先約在AB的連線上初選一

11、點(diǎn)C，將經(jīng)緯儀安置在C點(diǎn)上，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在A C的延長線上定出D點(diǎn)，為了提高定線精度可用盤左盤右觀測(cè)取平均，作為D點(diǎn)的位置；然后搬儀器至D點(diǎn)，同法在洞口定出B點(diǎn)。通常B與B不相重合，此時(shí)量取BB的距離，并用視距法測(cè)得AD和DB的水平長度，求出D點(diǎn)的改正距離DD，即 在地面上從D點(diǎn)沿垂直于AB方向量取距離DD得到D點(diǎn),再將儀器安置于D點(diǎn),依上述方法再次定線,由B點(diǎn)標(biāo)定至A洞口,如此重復(fù)定線,直至CD位于AB直線為止。最后在AB的延長線上各埋設(shè)兩個(gè)方向樁N1、N2、和N3、N4，以指示開挖方向。BBABADDD. 圖156 隧洞直接定線示意圖 .第三節(jié)第三節(jié) 15.3 15.3 洞內(nèi)施工

12、測(cè)量洞內(nèi)施工測(cè)量 隧洞的 隧洞的地下測(cè)量主要工作是洞內(nèi)施工測(cè)量，它包括洞中線的定向，導(dǎo)線的測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量及開挖段的放樣等。15.3.1 15.3.1 洞中線的標(biāo)定洞中線的標(biāo)定圖 157 洞口開挖方向標(biāo)定當(dāng)洞口劈坡完成后，洞口A點(diǎn)處放置儀器，瞄準(zhǔn)方向樁1、2。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡即為隧洞中線方向；采用盤左、盤右觀測(cè)取平均的方法，在劈坡面上給出隧洞開挖方向。. 隨著隧洞的掘進(jìn)，需要繼續(xù)把中心線向前延伸，一般當(dāng)隧洞每掘進(jìn)20m要埋設(shè)一個(gè)中線里程樁，中線里程樁可以埋設(shè)在隧洞的底部或頂部。如圖158 ： 對(duì)于不設(shè)置曲線的折線隧洞（圖159 ）中線標(biāo)定，在掘進(jìn)至轉(zhuǎn)折點(diǎn)A時(shí)，在該點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)后面中線樁B，右轉(zhuǎn)

13、角度180做出方向標(biāo)志1、2，用1、2、A三點(diǎn)指導(dǎo)向前開挖。圖 158 隧道中線樁. 圖 159 隧洞折線段測(cè)設(shè) 圖 159 隧洞折線段測(cè)設(shè) 圖15-9 隧洞折線段測(cè)設(shè).對(duì)于設(shè)置曲線的隧洞（圖15 10），可采用偏角法測(cè)設(shè)曲線隧洞的中線。Z、Y分別為圓曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，J為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，L為曲線全長，現(xiàn)將其n等分，則由第十三章可求得每段曲線長所對(duì)的圓心角 ， 偏角 /2，對(duì)應(yīng)的弦長d。測(cè)設(shè)時(shí)，當(dāng)隧洞沿直線掘進(jìn)至曲線的起點(diǎn)Z點(diǎn)，并略過Z點(diǎn)一小部分，準(zhǔn)確標(biāo)出Z點(diǎn)。在Z點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，后視中線樁A，置角度00000；再撥角180 /2，即得Z-1弦線方向，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，作出方向標(biāo)志Z1，Z2點(diǎn),根據(jù)Z1、Z

14、2、Z三點(diǎn)的連線方向指導(dǎo)隧洞的開挖。當(dāng)掘進(jìn)到略大于弦長d后，按上述方法定Z1方向。沿該方向用鋼尺自Z點(diǎn)丈量弦長d，即得曲線上的點(diǎn)1。點(diǎn)1標(biāo)定后，后視Z點(diǎn)，撥轉(zhuǎn)角180 ，即得12方向。 按上述方法掘進(jìn)，沿視線方向量弦長d，得曲線上的點(diǎn)2。用同樣的方法定出各點(diǎn)，直至曲線終點(diǎn)Y。.圖1510 隧洞曲線測(cè)設(shè) .15.3.2 洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量 洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量與地面控制建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)導(dǎo)線坐標(biāo)，可以放樣隧洞中線，指示開挖方向，保證相向開挖的隧道在要求精度范圍內(nèi)貫通。 洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量方法及要求洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)通常設(shè)在隧道的洞口，每隔一定的距離（50100m）選一中線樁作為導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡量布設(shè)在干

15、擾小、通視良好且穩(wěn)固安全的地段。 洞內(nèi)導(dǎo)線一般采用支導(dǎo)線布設(shè)形式，盡量沿線路中線布設(shè)，或與線路中線平移一適當(dāng)?shù)木嚯x，邊長接近相等。. 為保證測(cè)量成果的正確性，最好由兩組分別進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算。洞內(nèi)導(dǎo)線的邊長及角度的觀測(cè)精度應(yīng)按貫通誤差計(jì)算準(zhǔn)確，它的技術(shù)要求如表153： 表表153 洞內(nèi)導(dǎo)線技術(shù)要求洞內(nèi)導(dǎo)線技術(shù)要求等級(jí)等級(jí)測(cè)角精度測(cè)角精度導(dǎo)線邊導(dǎo)線邊長長(m)邊長相對(duì)中誤差邊長相對(duì)中誤差一一1.82501/20000二二2.52001/15000三三5.01501/10000 .15.4 洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量 洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量與洞外水準(zhǔn)測(cè)量基本相同。與洞外水準(zhǔn)測(cè)量相比較，洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量具有以下特點(diǎn)：

16、（1） 洞內(nèi)水準(zhǔn)路線和洞內(nèi)導(dǎo)線相同，在貫通之前水準(zhǔn)路線是支水準(zhǔn)路線，因而，只有用多次測(cè)量的方法檢核水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。（2） 一般利用導(dǎo)線點(diǎn)兼作水準(zhǔn)點(diǎn)。點(diǎn)的標(biāo)志可根據(jù)洞內(nèi)的具體情況埋設(shè)在洞的底部、洞頂或兩邊側(cè)墻上。（3） 洞內(nèi)水準(zhǔn)路線是隨開挖工作面的推進(jìn)而延伸。為了滿足施工放樣的要求，一般先布設(shè)精度較底的臨時(shí)水準(zhǔn)路線，然后，再布設(shè)精度較高的水準(zhǔn)路線（埋設(shè)永久水準(zhǔn)點(diǎn)）。 洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量的精度應(yīng)根據(jù)豎向貫通誤差和隧洞的長度來確定，也可參照施工規(guī)范的規(guī)定來進(jìn)行觀測(cè)。由于洞內(nèi)觀測(cè)條件差，洞內(nèi)水準(zhǔn)路線又是隨著開挖工作面的推進(jìn)而延伸，需進(jìn)行往返測(cè)。洞內(nèi)每隔2030m設(shè)一臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，200左右設(shè)一固定水準(zhǔn)點(diǎn)。. 本章小結(jié)本章小結(jié) 隧洞施工測(cè)量是水利工程建設(shè)的常用測(cè)量工作，本章介紹隧洞施工測(cè)量的方法及程序，主要內(nèi)容有： （）