1、精選優質文檔-傾情為你奉上滬昆客專貴州段五工區 論 文 井巷及隧道測量的施工方法專 業： 姓 名： 目 錄專心-專注-專業鞍山市深營隧道施工測量技術設計摘要 隧道測量技術在過去的十多年里有了長足的發展，其主要表現是自動化程度越來越高、測量儀器的體積越來越小、重量越來越輕、測量速度越來越快以及工效越來越高。隧道測量技術是指針對隧道勘察設計，施工和竣工驗收以及隧道運營期間所開展的有關測量活動，這些測量工作有些與通常意義上的工程測量有關，有些與地質勘察和災害監測有關，還有一些與工程質量檢測有關。隨著科技的不斷進步，測量工作所涵蓋的范圍越來越廣，測量工作對工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的地位。本文闡述了

2、先進測量技術在隧道中的應用。隧道施工測量按工程的施工程序，一般分為隧道施工控制測量、隧道施工測量、隧道監控量測和竣工測量四個階段進行。隧道施工控制測量將使用GPS控制網技術和全站儀導線測量技術，隧道施工測量的重點是隧道中線、腰線的測設，隧道斷面測量和隧道貫通測量。在隧道施工中,將提高工效的宗旨貫穿于從初始開挖到最后的竣工驗收,是每個施工企業所追求的目標,隧道工程的成功與否與隧道斷面開挖的準確程度有著極大的關系。隧道斷面測量根據場地的要求不同，可以使用不同方法，本設計將對其進行詳細描述，并且對隧道測量方面的知識加以介紹，明確隧道施工測量的程序，監控量測的方法，竣工測量的基本方法。由于隧道斷面測量

3、在隧道施工測量中實施的重要性，故本文將隧道斷面測量快速測量實施方法作為專題來描述。關鍵詞：控制測量；施工測量；斷面測量；貫通測量1.緒論1.1隧道施工測量的內容和作用隧道是修建在地下、內部凈空斷面在2平方米以上，兩端有出口，供行人、車輛等通行或其他用途的工程建筑。隨著現代化建設的發展，我國地下隧道工程日益增加，如公路隧道、鐵路隧道、水利工程輸水隧道、地下鐵道、礦山巷道等。隧道施工測量可分為地面測量和地下測量兩大部分，其主要包括的內容：1）地面控制測量：在地面上建立平面和高程控制網；2）聯系測量：將地面上的坐標、方向和高程傳到地下，建立地面地下統一坐標系統；3）地下控制測量：包括地下平面與高程控

4、制；4）隧道施工測量：根據隧道設計進行放樣、指導開挖及襯砌的中線及高程測量。1.2工程概況隨著我國改革開放的不斷深化,國民經濟蓬勃發展，公路客貨運輸量大幅度增長，公路，特別是干線公路通行能力不足的問題日益突出。汽車的數量不斷增加,城市交通日益緊張,鞍山市每天增加40輛小型汽車，包括大車大概在50輛左右，導致交通壓力增加，原有的千山隧道車輛通行量約為120輛/小時，不能滿足日益增長的運輸壓力，有必要建設該隧道緩解交通壓力。擬建隧道全長980米，寬12米，凈面積85.83平方米，引線道路496米。布局如圖附錄A。隧道地貌單元屬于低山丘陵，山地植被很好，樹木密集，地表巖石露頭很少。在場地內無大的斷裂

5、帶通過。在場地外圍5公里范圍左右有3條主要斷裂帶，但尚未發現明顯的較大的構造活動和造成較大的地震活動，對場地影響不大。在場地東北側有一條棱巖帶，寬度較大，有30米左右，通過隧道東北端，屬于擠壓構造破碎帶，造成巖體破碎，對隧道巖體完整程度和穩定性影響很大。1.3隧道地處氣候 擬建隧道地處鞍山市，鞍山市位于遼寧省中部，東經12210-12313，北緯4027-4134，全境南北最長175公里，東西最寬133公里，鞍山市地處中緯度的松遼平原的東南部邊緣，屬暖溫帶大陸性季風氣候區，夏半年以偏南風為主，冬半年以偏北風為主。夏季由于熱帶海洋氣團的入侵，雨量豐沛，氣溫較高，冬季盛行極地大陸氣團，降水較少，氣

6、溫較低。主要氣候特點是：四季分明，雨熱同期，干冷同季，降水充沛，溫度適宜，光照豐富，大雨、冰雹、寒潮、旱澇、霜凍等災害性天氣在不同年分和季節均有不同程度的發生。 春季（3月下旬至5月）大風多，降雨少，日照長，回暖快，蒸發大，濕度??；平均降雨量100mm，最大降雨量233mm。 夏季（6至8月）降雨多且集中，暴雨多發生在此季，高溫，雨熱同步；平均降雨量426mm，最大降雨量500mm。 秋季（9至10月）天高氣爽，雨量驟減，氣溫急降，北風漸多，初霜初凍；平均降雨量220mm，最大降雨量400mm。 冬季（11月至下一年3月中旬）雪少北風多，干燥。平均降雪量300mm，最大降雪量330mm。1.4

7、課題意義 深營路隧道的建設，對于解決營城子與高新區之間，以至整個鞍山交通緊張現狀都有非常重要的作用。全線貫通后，湖南、營城子地區到高新區的運行里程由近10公里縮短至2公里左右。將來通上公交車后，明達地區市民可不用倒車，直達立山地區，用時比原來減少一個多小時。此外，深營路全線通車后，將與建國路、雙山路、解放路共同組成鞍山首條封閉的內環路。大大節省交通時間,亦對經濟上起到節約支出作用，減少了汽車油料的消耗，也就減少了有害氣體的排放，對環境起到環保作用。該隧道將成為鞍山最長隧道。隧道測量技術在過去的十年里有了長足的發展，其主要是表現在自動化程度越來越高，測量儀器的體積越來越小重量越來越輕，測量速度越

8、來越快以及工作效率越來越高。在大地測量和工程測量方面，具有代表性的發展是全站儀和GPS的廣泛應用，以及這兩種技術的融合。隧道測量技術是針對隧道勘察設計，施工和竣工驗收以及隧道運營期間所開展的有關測量活動，這些測量工作有些與通常意義上的工程測量有關，如隧道施工控制測量，貫通測量，放樣測量，斷面測量等，有些與地質勘察和災害監測有關，如隧道施工地質超前預報探測和變形監測；還有一些與工程質量檢測有關，如混凝土厚度檢測，混凝土質量檢測，隧道襯砌背后回填檢測，運營隧道內表面狀態檢測。隨著科技的不斷進步，測量工作所涵蓋的范圍越來越廣，測量工作對工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的作用。2. 深營隧道施工控制測量隨

9、著我國國民經濟的飛速發展,高等級公路建設正在構成我國現代交通網絡的新格局。在這些現代大型的高速公路施工建設及運營管理中都需要進行高精度的測量工作來指導,因此測量工作的好壞、精度的可靠性、對保證高速公路施工建設，特別是大型隧道的貫通施工起著極為重要的作用。而測量控制網的建立是施工測量的首要環節，測量控制網布設的好壞，精度的高低，對于高速公路施工,隧道順利貫通起著至關重要的作用，它直接影響到隧道能否順利貫通，貫通精度能否達到設計要求。隧道控制測量的主要目的，就是保證隧道在兩個或兩個以上開挖面的相向施工中，使其中線符合線路平面和縱斷面的設計要求，測量誤差在允許誤差的范圍內,在滿足限界要求的條件下正確

10、貫通。2.1隧道控制測量一般規定 控制測量是在一定的區域內通過建立控制網所進行的測量工作。是其他各項測量工作繼續開展的前提，所謂隧道控制測量與其他控制測量有些不同用，就是為了指導隧道施工而專門建立的控制網，它可以是國家控制網也可以是小區域控制網。對于我們進行的隧道施工大部分都是在小區域內進行的，也可以使用邊角網、導線測量或GPS控制網等形式來進行控制測量工作。隧道控制測量一般規定如下:1)控制測量的精度應以中誤差衡量，最大誤差(極限誤差)規定為中誤差的兩倍。2)隧道施工時應做好下列工作：(1)隧道設置的精密三角網或精密導線網，應定期對其基準點和水準點進行校核；(2)洞外水準點、中線點應根據隧道

11、平縱面、隧道長度等定期進行復核，洞內控制點應根據施工進度設定。3)洞內施工隧道測量，樁點必須穩定、可靠，且通視良好。水準點應設在不易損壞處，并加以妥善保護。測量儀器、工具在使用前應作檢校，保證儀器具的技術狀態符合使用要求，使用光電測距儀時，應按其使用規定要求進行。4)隧道平面控制測量的精度、隧道內兩相向施工中線在貫通面上的極限誤差、由洞外和洞口內控制測量誤差引起在貫通面產生的貫通誤差影響值、洞內導線測角、量距的精度以及兩洞口水準點間往返測高差不符什，均應符合交通部現行的公路隧道勘測規程(JTJ063)的規定。5)隧道竣工后應提交貫通測量技術成果書、貫通誤差的實測成果和說明、凈空斷面測量和永久中

12、線點、水準點的實測成果及示意圖。2.2隧道平面控制測量由于隧道所處地理位置和施工環境等因素不同，隧道平面控制測量布設可以采用三角網、邊角網、GPS網、導線網等方法進行。由于深營隧道長度不足一公里，山上樹木多為灌木，最終確定其平面控制測量采用GPS網或導線網方法進行。隧道平面定線圖見附錄B。2.2.1洞外GPS隧道平面控制網設計 GPS技術在隧道測量中具有廣泛的應用前景，GPS測量無需通視，減少了常規方法的中間環節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。首先在圖紙上進行GPS控制網網形設計，再到實地踏勘選點并對個別點位進行適當調整，當點位確定后進行埋石。1）點的布設原則(1)為了使GP

13、S控制點的坐標與隧道設計坐標取得統一，直線隧道的直線上或曲線隧道的兩個切線上，應布設兩個GPS控制點。(2)每一進洞處至少應布設兩個相互通視的GPS控制點，一個作為洞口投點。另一個作為定向點。各洞口的GPS控制點不要求通視。這是GPS測量的優點，為安全起見，也可考慮在每一洞口處布設三個GPS控制點。(3)根據計算分析，每一進洞處的兩個GPS控制點的連線方向，偏離線路方向越小越好，這樣可以減少對橫向貫通誤差的影響。(4)布設的GPS控制點應滿足接收衛星信號的要求。(5)各GPS控制點間的高度角越小越好，這樣在由大地方位角之差計算水平角時，可以減少垂線偏差的影響。2）測量方法 本隧道采用GPS平面

14、控制網，在進、出口線路中線上布設進、出口點（分別用J、C表示），進出口再各布設3個定向點（J1、J2、J3和C1、C2、C3），進、出口點與相應定向點之間應通視。為減小垂線偏差的影響，高差不要相差太大。GPS網取獨立的工程平面直角坐標系，以從進口點到出口點的方向為X方向，與之相垂直的方向為Y方向。貫通面位于隧道中央且與Y方向平行。即使對于50公里的超長隧道（洞），也勿需在隧道中部增設過度點。這時GPS網是一個很狹長的網，且長短邊相差特別大，長邊超過10千米，短邊可能不到300米。因為有通視要求且受隧道進出口的地形條件所限，洞口處的GPS基線不可能很長，一般要求300-500米。若小于這個值，應

15、設強制對中裝置，以減小照準與對中誤差對短邊測角精度的影響。本隧道的GPS網布設圖如圖2.1所示。圖2.1 擬建隧道洞外GPS平面控制網布設圖2.2.2全站儀導線平面控制測量 本工程平面控制也可以采用除GPS控制網外的邊角網、三角網、全站儀導線布設形式。由于隧道是一個狹長的構筑物，不易布設成三角網或三邊網等形式,可采用導線網形式布設。首先在圖紙上進行導線布設設計，再到實地踏勘選點并對個別點位進行適當調整，當點位確定后進行埋石。 如圖2.2，已知控制點鐵架山和鍋底山，布設如圖所示的導線，由A點放樣出洞口點dk1，同理由E點放樣出dk2,導線等級為四等。圖2.2隧道洞外導線布置 由于受地形、地物的影

16、響,洞外導線邊長度隨現場情況具體確定。依據現場通視條件，按照工程測量規范(GB5002693)要求，選擇合適的長度,滿足相鄰邊長比不大于13即可。選點確定后，可埋預制混凝土樁，鋼筋頭刻十字，也可刻石。根據工程測量規范(GB5002693)，導線測量的主要技術要求如表2.1： 導線測量的主要技術要求表 表2.1等級導線長度（km）平均邊長（km）測角中誤差（）測距相對中誤差測回數方位角閉合差(“)相對閉合差DJ1DJ2DJ3三等1431.8206103.61/55000四等91.52.5184651/35000一級40.551524101/15000二級2.40.2581513161/10000

17、三級1.20.1121512241/50002.2.3導線觀測方法 (1)角度觀測 按工程測量規范(GB5002693)要求，將已檢定過的、在檢定期內的全站儀進行下列檢查：照準部旋轉軸、光學測微行差、水平軸與豎軸垂直、垂直微動螺旋的水平偏移、儀器底部在照準部旋轉時的位移及光學對點器的對中檢查。觀測時,為提高觀測精度,在通視好、無風或微風的條件下，前后視架角架，吊垂球，以垂球線作為觀測目標;在隧道內測量時，必須吊垂球,以垂球線作為觀測目標，同時增加照明(可用碘鎢燈在觀測線上，背向測站照垂球線,碘鎢燈距垂球線1.52 m)，確保目標視像清晰。角度觀測采用方向測回法，使用1或2的全站儀，依據工程測量

18、規范四等導線技術要求，左角觀測4測回，右角觀測4測回，個別測回超限時，適當增加測回數。計算左右角的觀測平均值及左右角閉和差w，w=左角平均值+右角平均值-360，本站最終角值為平差后化規到左角的角值，即左=觀w/2。 (2)邊長觀測 出測前,對測距系統進行檢查，合格后進行外業測量。按四等導線技術要求施測，邊長觀測采用對向觀測，觀測前，測量測站、鏡站的溫度和氣壓，計算兩地的平均溫度和氣壓值，將平均值輸入儀器中。每方向觀測23測回，對向觀測46測回，取互差滿足規范要求的兩測回作為單方向邊長觀測值，計算平均值；比較往返兩方向測距較差d，由于觀測條件基本相同，相鄰邊長相差滿足規范要求，因此平均測距中誤

19、mdi=(dd/2n)(式中mdi為測距中誤差，n為測距邊數，d為往返測距較差)，最終邊長為往返測距平均值。2.3隧道高程控制測量高程控制測量的任務是按規定的精度施測隧道洞口(包括隧道的進出口、豎井口、斜井口和平響口)附近水準點的高程，作為高程引測進洞的依據。高程控制按精度要求采用四等水準測量的方法施測。沿已布設的平面控制點布設水準測量路線，起算點由市政規劃設計院提供的高程起算點，位置在千山中路上。水準測量應選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達到設站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設的水準點應不少于兩個，以安置一次水準儀即可檢測為宜，以檢測水準點的穩定性。目前，高精度的全站儀使用比較普遍

20、，可以用四等三角高程測量來代替四等水準測量，但應精確量取儀器高和鏡高。地表起伏較大或水準測量測站較多時(往返測站80站以上)，宜用三角高程代替水準測量。進行三角高程測量，按四等三角高程測量的技術要求施測。三角高程測量可隨平面控制測量一起測量。采用對向觀測，每方向觀測23測回，對向觀測46測回。取互差小于規范要求的兩測回的平均值作為該方向的觀測高差;在測前、測后量取儀器高、鏡高，精確至1 mm。1)洞口高程點的檢測： 近洞點的高程連測應當滿足四等水準測量的要求。由于受土質和地形變化的影響，在測量時首先要注意對洞口高程點的檢測，并盡量使相鄰洞口選用同一個起點。2)水準測量及儀器檢校： 我們按照四等

21、水準測量的要求連測近洞點的高程，采用S3型水準儀和區格木質水準尺。首先對所用儀器的i角進行檢校,規范要求其不超過20，一般都能校正在10之內，并要注意在觀測前后進行檢校。對所用水準尺應進行一對水準尺零點差，尺身彎曲度和每米尺間隔真長的檢驗。此外應注意在坡度較大的路線上觀測時，尺身要立直，避免產生前后左右的歪斜；因為尺身歪斜會產生路線高差絕對值偏大。3.鞍山深營隧道施工測量 隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業、交叉施工的工程很多且洞內作業面狹小。而隧道施工中開挖、支護、襯砌等分項施工都需測量的緊密配合，因此測量工作在隧道施工特別是開挖施工中非常重要，它控制隧道開挖的平面、傾斜方向和斷面的幾何尺

22、寸，關系到隧道的貫通質量。若測量時間耗用過多，將直接影響工程進度和經濟效益。如何及時、準確地提供測量成果是工程施工的重要考慮因素。 隧道施工測量主要是指施工放樣測量，斷面測量和竣工收方測量。施工放樣測量以線路中線測量為其核心和基本，隨著隧道施工技術的發展和對施工質量以及精度要求的提高，施工放樣測量所涵蓋的領域越來越廣，今天當討論施工放樣測量時，很自然地會聯想到掌子面炮孔放樣，超前注漿孔位放樣，激光導向測量，隧道輪廓線放樣，鋼拱定位，錨桿定位測量，模板放樣以及避車洞橫通道放樣等。隧道施工平面位置放樣測量通常需要借助經緯儀全站儀來完成，普通型的經緯儀全站儀能較好地滿足線路中線測量的需要，但對于隧道

23、施工中的結構放樣測量由于缺乏相應的測量軟件和自動化功能，使得其測量效率低，難以滿足現代化的隧道施工放樣測量的需要。為了滿足隧道施工放樣測量的多種需求，瑞士安伯格測量技術公司開發了基于LEICA TPS1100P1200 系列全站儀的隧道施工放樣測量軟件TMS SETOUT ，集多種放樣任務于一“人”，大大地提高了隧道施工放樣測量的效率。3.1幾種隧道工程施工方法和測量前的準備3.1.1隧道施工方法介紹1)明挖法。在拆遷量小的情況下，此法的工程造價低、速度快。但交通干擾大，一般在市區不容易實施。只有在郊區、空曠區，有條件敞口開挖時方可采用。當土體穩定需要時，還應采取支護樁或地下連續墻作基坑支護；

24、當工程結構物處于有地下水干擾的位置，還需采取降排水措施。明挖法施工隧道的工藝相對簡單、受力明確，操作方便，但需做好地下管線拆遷或加固穩定、地面交通疏導、環境保護以及基坑安全穩定等工作。遇有基坑石方需要爆破時，必須事先編制爆破方案、申報主管部門批準后方可實施。2)蓋挖逆筑法。蓋挖逆筑法是蓋挖法的一種。該法施工是先修筑隧道(或車站)圍護墻和支承柱以及結構頂板，然后利用出入口、通風道或單獨設置豎井，用自上而下的逆筑法施工單層或多層地下隧道(或車站)結構。此方法介乎明挖法與暗挖法之間，除其頂板為明挖施工 外，其余結構均為暗挖施工。這種方法特別適合于城市市區，人口、交通密集繁忙之處。此種方法大部分土方在

25、頂蓋及圍護墻體結構之內的洞中開挖，適宜于軟弱土質地層，地下水穩定在基底高程0.5m以下的地層條件，否則還需要配以降水措施。蓋挖逆筑法施工，一般分兩個階段：地面施工階段圍護墻、中間柱、頂板施工；洞內施工階段土方開挖、結構、裝修和設備安裝。土方和器材出人全靠豎井運輸。在地面施工階段，施工對地面交通、市民生活以及地下管道等有：干擾，應該快速而細致地完成。頂板、圍護墻、柱是施工期間以及運營期間的主體結構的一部分；施工中完成的樓板是施工階段幫助側墻維持穩定和運營期間整體結構的組成部分，當側墻穩定有需要時，樓板上方和下方需加臨時水平撐；底板是完成整個主結構的最后部分，是實現結構閉合的重要環節，對保證隧道(

26、車站)蓋挖逆筑施工安全、穩定有重要意義。3)噴錨暗挖法。噴錨暗挖法是邊挖邊支護，約束圍巖變位，使圍巖和支護結構共同形成支護環、實施穩定的人工掘進作。在土層和不穩定巖體中開挖隧道時，工作面被擾動，為延長圍巖穩定時間，必要時還需要采取超前預支護或加固措施(如注漿、冰凍等)，然后再進行挖掘。隧道掘進沿線的地層和地表情況變化萬千，因此詳細掌握工程地質和水文資料，詳 細制定開挖工藝、方案，確保挖掘過程中圍巖穩定、初期支護及時閉合，是十分重要的。用此法掘進施工中土和器材的進出一般也是通過豎井運輸。初期支護結構一般采用鋼拱架(拱形斷 面)加噴射混凝土。整個施工過程以人工操作為主，因此必須確保施工期間隧道內沒

27、有水。噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結構施筑與置換的動態過程，隧道圍巖 始終處于穩定與失穩兩種態勢的交變過程之中。為確保施工過程中隧道圍巖穩定，必須采 用監控測量的方法，對圍巖、支護結構的狀態進行實時監測，及時反饋信息，指導安全施工。為使隧道順利掘進并保證圍巖穩定，施工中常需要配以各種輔助工法。在需要采用鉆爆開挖時，對硬巖宜用光面爆破，軟巖中宜用預裂爆破，爆破前應進行爆破設計，按規范規定進行試驗和修正，并將爆破方案申報公安部門審批同意后可實施。噴錨暗挖法也常用于地鐵車站施工。4)盾構法。采用盾構機進行隧道掘進施工的方法稱為隧道盾構掘進法。如圖3.1。盾構機具有開挖、支護、排渣和拼裝隧

28、道襯砌管片等功能。常見盾構機種類有敞口式、網格式、土壓平衡式、泥水平衡式和氣壓式等。各種盾構機均有一定適用范圍，應根據隧道外徑、埋深、地質、地下管線與構筑物、地面環境、開挖面穩定和地表隆沉控制值等控制要求，經過技術、經濟比較后進行設備選型，使施工質量高、造價低、又安全。盾構機以其盾殼作保護，既支承周圍土體又保護殼內機具設備和人員安全。在無地下水的地層中，可采用敞口式盾構，用手掘式或半機械方式挖掘正面土體；網格式盾構機在胸板上設有網格，由千斤頂頂進時正面土體受擠壓后通過網格擠入胸板內側，用括板運輸機將土運走；土壓平衡和泥水平衡式盾構機屬于閉胸式機械化盾構機，適用于有地下水、對地表隆沉有嚴格要求的

29、地層，機頭有刀盤，切土進入土艙，機內有螺旋輸送機排土(泥水式盾構機采用攪拌器將土艙中的土與水充分攪拌成流態，由泵輸送、排出)。排土速度與掘進速度要有機協調，以保持開挖面土體有一定土壓，維持土體穩定，達到控制圍巖和地表穩定的目的。掘進過程中，管片拼裝設備逐環拼裝管片，形成隧道襯砌。管片之間有止水密封條，安裝時便形成止水功能。機頭有注漿孔，可進行填空注漿，限制地層沉降，管片可留有注漿孔，可進行二次注漿。為保證機頭土艙始終具有土壓，還有注漿系統對土艙內的土注漿或水或泡沫，對有些土進行塑流化改性。不同盾構機在設備、工藝和適用條件上都有差別，但基本掘進原則(保持土體穩定、人機安全、環境安全等)是相同的。

30、為此，盾構法隧道施工中，測量監控工作仍然是不可缺少的一個組成部分。 圖3.1 盾構法示意圖圖3.2 背切擴孔式掘進機施工 根據工程特點本隧道工程擬采用兩個開切點相向掘進,修筑中墻和邊墻初期支護的方法。3.1.2隧道測量的前期準備1)認真閱讀相關設計圖紙，準確領會設計意圖。工程所處在平曲線、豎曲線范圍以及所有參數， 應認真驗算設計給定的平面坐標、設計高程。對不清楚和有異議的地方及時提出，以免貽誤工程施工。2)熟悉相關設計規范以及對本工程的具體測量要求。熟悉隧道工程施工技術規范的測量章節要求，保證工程設計圖紙中隧道凈空要求、結構輪廓幾何尺寸、相互之間的位置關系, 實測時做到心中有數。3)了解隧道施

31、工工藝和步驟，提前為施工做好放樣準備。一般設計文件對隧道施工工藝和步驟都有提出要求和設計, 實際施工時也會有一定的變動。所以現場實際操作時應認真研究工藝和步驟,準確控制好每階段的輪廓尺寸。4)制定較為詳細的施工測量計劃方案。根據設計技術交底和現場測量交樁，根據以上3點要求， 技術人員應該制定較為詳細的施工測量計劃方案， 包括測量準備、儀器適配、正常實施測量的技術要求等等。3.2隧道施工測量方法 隧道施工測量是隧道工程建設中不可缺少的一環，它是主要任務是保證隧道開挖按規定的精度要求貫通，使襯砌結構符合設計要求。因為施工單位必須重視控制點、基準點、水準點的交接和復核工作，以確保隧道施工精度。公路隧

32、道施工測量放樣，應做好洞內施工控制測量，隧道貫通誤差的定測及調整，輔助可到測量及隧道工程竣工測量。隧道施工時應做好下列工作：1)對長大公路隧道設置的精密三角網或精密導線網，應定期對其基準點和水準點進行校核；2)對隧道洞內的水準點、中線點應根據隧道平縱面、隧道長度等定期進行復核，洞內控制點應根據施工進度設定；3)隧道施工測量，包括洞外地表控制測量和洞內控制測量，其要求應符合公路路線勘測規程、公路隧道勘測規程（JYJ06385）和公路隧道施工技術規范（JTJ04294）有關規定和要求；4)隧道測量一般要求精度較高，其樁點必須穩定、可靠。因為公路隧道在施工過程中很難用其他方法檢驗結果，而且測量的是否

33、正確并達到必要的精度，只要在隧道貫通是才知道。因此，隧道施工測量必須以規定的精度認真、慎重地進行，避免產生嚴重后果，造成浪費和返工。3.2.1隧道洞內導線布設洞內導線與地面導線有所不同，洞內導線需隨隧道的掘進而向前延伸，而且在隧道尚未貫通之前，就得依據導線測設路線中線，進行隧道施工放樣。因此，導線的布設，應有利于提高導線臨時端點（開挖面跟前的導線點）的點位精度。對新設立的導線點，必須有可靠的檢核，以避免發生任何錯誤。在把導線向前延伸的同時，對已設立的導線點應設法進行檢查，及時察覺由于山體壓力或洞內施工、運輸等影響而產生的點位位移。測量洞內導線測量的目的，是以必要的精度，按照地面控制測量的坐標系

34、統，建立洞內的平面控制系統。根據洞內導線坐標，即可測設隧道中線、放樣隧道襯砌位置及其它附屬設施，定出隧道開挖的方向，保證相向開挖的隧道在規定的精度范圍內貫通。1)洞內導線應該滿足的條件 洞內導線須隨隧道的掘進不斷向前延伸，而且是在隧道貫通之前，就得依據導線測設路線中線，進行隧道施工放樣，因此，洞內導線應滿足以下條件：（1） 應盡可能有利于提高導線臨時端點（開挖面前的導線點）的點位精度；（2） 新設立的導線點必須有可靠的檢核，避免發生任何錯誤。在把導線向前延伸的同時，對已設立的導線點應設法進行檢查，及時察覺由于山體壓力或洞內施工、運輸等影響而產生的點位位移。2)擬建隧道洞內導線布設方法本隧道洞內

35、導線可按地下平面控制方法進行,它分為兩類即基本控制和工作控制兩類。地下基本控制導線是地下平面控制的基礎，對工作控制導線起控制作用。如圖3.3。A，B為原地面導線基本控制導線點，可作為洞內導線的起算點。開始時，B，C點初步給出掘進方向，當掘進30米時就應該以B，C點布設工作控制導線1-2-3以次不斷向前掘進，而工作控制導線又隨坑道掘進的逐漸進展來逐點測設和延伸，其邊長視施工需要而定，一般在30米左右。為了避免工作控制導線的誤差累積過大，應及時對其進行檢核，以便提高平面控制精度和作為下段工作控制導線布設、擴展的依據。因此，本隧道掘進100到300米時就應在起算點B，C開始敷設基本控制導線，如圖中的

36、D，E，F。工作控制導線是逐點測設的，基本控制導線是逐段測設的。圖3.3隧道洞內導線布置(1)基本控制表3.1 基本控制導線的主要技術指標長度（km）測角中誤差（）一般邊長導線全長相對閉合差閉（附）合導線復測支導線5571560-20040-1401/80001/60001/60001/4000(2)工作控制表3.2 工作控制導線的主要技術指標長度（km）測角中誤差（）一般邊長導線全長相對閉合差閉（附）合導線復測支導線11153030-90-1/40001/30001/30001/2000(3)經緯儀導線水平角觀測要求表3.3 經緯儀導線水平角觀測指標導線類別使用儀器觀測方法按導線邊長分（水平

37、邊長）15m以下15-30m30m以上對中次數測回數對中次數測回數對中次數測回數7導線DJ2測回法33221215導線DJ6測回法或復測法22121230導線DJ6測回法或復測法111111本隧道傾角小于30度，經緯儀導線水平角的觀測限差應符合表3.4的規定。表3.4 經緯儀導線水平角觀測限差指標儀器級別同一測回中半測回互差校驗角與最終角之差兩測回間互差兩次對中測回（復測）間互差DJ2DJ62040-40123030603.2.2洞內的高程控制測量 由于本項工程隧道坡度小于8，所以建議采用水準測量方式進行。1)高程起始點的檢測高程起算點由市政規劃設計院提供的高程起算點，位置在千山中路上。在施工

38、測量往洞內導數據時，必須檢測高程起始點，確定無誤后可進行測量工作。2)以水準測量法的洞內高程傳遞，有其一般方法所沒有的特點：（1）由于隧洞中線點位有頂板中線點和地面中線點之分，立尺的形式則有正立和倒立的不同。如圖3.4第一測站的后視尺倒立在后中線點，前視尺正立在前中線點。圖3.4 水準測量示意圖（2）立尺的形式不同，便有四種高差的計算公式，即如下四測站的高差計算公式： 上述公式表明：正立標尺，標尺讀數取正數；倒立標尺，標尺讀數取負數。如同隧洞內導線測量，洞內高程控制測量是中線點高程測設的基礎，按腰線坡度開拓的隧洞為高程控制的建立提供了條件。洞內高程控制測量可按一、二級水準測量的要求進行。在隧道

39、開拓30m80m時，應設立穩固的二級水準點，進行二級水準測量，嚴格檢測中線點的高程，精確測定水準點的高程。在隧道開拓超過300m時應設立穩固的一級水準點，進行一級水準測量，嚴格檢測中線點及二級水準點的高程，精確測定一級水準點的高程。為后續的二級水準測量及隧道開拓提供起算高程。洞內鋪設路線應由洞口高程控制點向洞內布設，結合洞內施工情況, 測點高距以200m500m 為宜。洞內施工用的水準點，應根據洞外、洞內已設定的水準點,按施工需要加設。為使施工方便,在導坑內拱部、邊墻施工地段宜每100m設立一個臨時水準點,并定期復核。洞內導線應根據洞口投點向洞內作引伸測量, 洞口投點應納入控制網內, 由洞口投

40、點傳遞進洞方向的聯接角測角中誤差,不應超過測量等級的要求, 后視方向的長度不宜小于300m 。3.3隧道的中線測設 隧道掘進中常用中線給出隧道的掘進方向。如圖3.5所示，、為導線點，A為設計的中線點。已知A點的設計坐標及隧道中線的坐標方位角，根據、點的已知坐標，可推算得到、D和A。在點上安置儀器，測設角和丈量D，便得A點的實際位置。在A點（底版或頂板）上埋設標志并安置儀器，后視點，撥A角，則得中線方向。 圖3.5 測設隧道中線如果A點離掘進工作面較遠，則在工作面近處建立新的中線點D，A與D之間不應大于100m。在工作面附近，用正倒鏡分中設立臨時中線點D、E、F，如圖3.6所示，都埋設在頂板上。

41、D、E、F之間的距離不宜小于5m。在這點上懸掛垂球線，一人在后可以向前指出掘進的方向，標定在工作面上。圖3.6 頂板上的臨時中線點當繼續向前掘進時，導線也隨之向前延伸，同時用導線測設中線點，檢查和修正掘進方向。3.4隧道腰線的標定 為了控制掘進隧道的坡度和傾角，需標設腰線。腰線標在隧道幫上，通常高出底板或軌道面1m。腰線點應成組設置，每組23個點，每隔3040m設置一組。坡度較大使用經緯儀標定腰線，較小時使用水準儀，具體內容見下文。3.4.1用經緯儀標定腰線 在隧道標定中線的同時標定腰線，如圖3.7所示，在A點安置經緯儀，量儀器高i，儀器視線高程和H=HA+i-(HA+1)=i-1將經緯儀豎盤

42、對準隧道設計的傾角，瞄準中線上D、E、F三點所掛的垂球線，得視點1、2、3，分別向下量k值，即得中線上的腰線點1 、2 、3。然而，在隧道掘進過程中，標志隧道坡度的腰線點并不設在中線上，而是設在隧道的邊幫上。如圖3.8所示，設AD為隧道中線，其傾角為隧道設計傾角。若隧道邊幫上B點與D點同高，AB線的傾角，則 和之間的關系可以按下式求得：tan=h/ADtan=h/AB=AD tan/ AB=costan通常稱為真傾角，為偽傾角，為真、偽傾斜方向的水平角。圖3.7經緯儀標準定腰線圖3.8 偽傾角的計算 如圖3.9所示，在B點安置經緯儀，分別觀測1、2點與中線BA、BC的夾角1和2，根據隧道設計傾

43、角，計算偽傾角1 和2，并以1 和2的傾角分別瞄準1、2點處并作出記號，再用小鋼尺沿鉛錘方向由視線向上或向下量取的長度，即得腰線點1、2的位置。同法可以標設出腰線點3等。圖3.9 腰線放樣3.4.2用水準儀標定腰線 當隧道坡度在8度以下時，可用水準儀測設腰線。如圖3.10所示，已知腰線點A及隧道設計坡度i，需標定腰線點B。A、B點的高差為 hAB=L*ihAB的正負號依i的符號而定，即隧道為上坡時取正號，下坡時為負號。L為A、B間的距離，可用鋼尺量出。實地標設：架好水準儀后，丈量A、B兩點間的平距，按hAB=L*i計算出hAB，然后，后視A點處的水準尺，讀數為a；前視B點處，用小鋼尺由水準儀視

44、線向下（或向上）量取垂距b標出B點。 B= hAB-a式中a的正負號，和水準測量計算高差一樣，當水準儀視線高于A點時，取正，反之取負號。計算出的b值，若為負值時，由視線向下量取垂距b；反之，由視線向上量取垂距。圖3.10中，b為負值，故由視線向下量取b值，得B點。同法可測出其他腰線點。需要注意的是前、后視度數的正負號和高差h的正負號。圖3.10 用水準儀定腰線3.5深營隧道斷面測量 近年來隨著地下工程日益增多,隧道工程的建設正以前所未有的速度增長。如何進一步搞好隧道施工開挖質量的管理是建設者們不斷思索、探討的問題,而隧道斷面測量技術的發展為隧道施工提供了一個檢測、控制隧道開挖質量的有力手段。擬

45、建隧道斷面測量因是本隧道施工測量的重點，將在第4章進行分析。3.6隧道貫通測量 隧道貫通測量涉及大多數的隧道測量內容，此部分內容因是隧道施工測量的重點，將在第5章進行分析。4.隧道斷面測量 隧道斷面測量主要包括斷面放樣，超欠挖控制，凈空檢查，實際斷面形狀測量及斷面圖繪制等內容。隧道斷面測量在過去的十多年里有了長足的發展，對于今天的隧道施工來說，隧道斷面測量已不是什么新鮮的東西。盡管如此，很有必要回顧一下隧道斷面測量技術的發展。 數字化的隧道斷面測量開始于上世紀的80 年代初期，伴隨著計算機技術和電子測距儀( EDM) 的發展，瑞士安伯格測量技術公司首先研制出專門針對隧道斷面測量的專用測量儀器A

46、MT PROFILE2000斷面儀，由于這種儀器大大提高隧道斷面測量的工效，一經投放市場，受到用戶的熱烈歡迎。90 年代，安伯格測量技術公司又推出了更新一代的斷面測量產品AMT PROFILE3000 和AMT PROFILE4000 型，這兩種型號的產品于90 年代中期被介紹到中國，在中國的許多重點工程中得到了應用，在指導隧道施工和質量控制等方面發揮了重要的作用，如二灘水電站，小浪底水電樞紐工程，秦嶺鐵路隧道，陜西高速公路隧道等,其中二灘水電站和小浪底水電樞紐工程由國外施工企業負責施工總承包，其在對中國分包施工企業的施工質量管理和控制等方面的許多做法給中國企業留下了深刻的印象。 進入21 世

47、紀以后，隨著全自動全站儀技術的發展，使得以全站儀為基礎的隧道斷面測量成為可能。一種全新的LEICA TMS 隧道測量系統應運而生，LEICA TMS 隧道測量系統是安伯格測量技術公司與徠卡測量系統股份公司強強聯合的結晶，它吸取了前六代隧道斷面測量的精髓，并賦予全新的設計理念，以智能化的應用軟件配合LEICA TPS1100P1200系列的通用全站儀，實現一機多用，能同時完成隧道斷面測量和施工放樣測量等多種測量任務。4.1全站儀在本擬建隧道斷面測量中的設計應用 傳統的隧道斷面測量方法不僅效率低下，精度差而且勞動強度大，出成果不及時，因此嚴重滯后了施工進度。本系統是采用全站儀與輔助設備測設隧道斷面

48、的方法，不僅出成果及時，而且精度高，同時大大減輕了技術人員的勞動強度，在實際應用中有著無與倫比的優越性。4.1.1測量的主要原理及基本組成 本系統主要利用的是全站儀與激光經緯儀以及與CASIO-4800計算器的聯合操作，由全站儀實時讀取存儲數據的功能，將數據傳輸給計算機，由計算機直接生成CAD圖形。如圖4.1所示:圖4.1全站儀與激光經緯儀以及與CASIO-4800計算器系統將激光經緯儀置于要測設的橫斷面（里程已知）內，全站儀實時跟蹤激光點，并實時存儲各點的水平角和豎直角；在室內將全站儀中存儲的數據通過全站儀與計算機的通訊電纜傳輸給計算機，并通過系列程序轉換為三維坐標，生成CAD圖形與設計斷面

49、形成疊加，從而計算出超（欠）挖面積，如圖4.2所示:主要設備組成：尼康全站儀（352C）型1臺，激光經緯儀1 臺，計算機1臺，數據傳輸電纜1根以及計CASIO-4800計算器1個。4.1.2三維坐標系的建立可選用大地坐標系或局部坐標系。在這里為簡化坐標計算，我們建立局部坐標系，以里程增長的方向為X軸, 圖4.2 隧道斷面測量與設計對比圖垂直于X軸方向為Y軸，鉛垂方向為Z軸的左手Z-XY坐標系，如圖4.3所示圖4.3 局部坐標系4.2極坐標測量設備和計算機的集成斷面測量系統圖4.4 斷面測量系統圖4.4中表示了斷面測量系統的工作原理。極坐標系統架設于隧道內，通過激光測距光束對隧道內壁進行測距，并

50、同時測角，得到隧道輪廓一個點的三維極坐標值，即一個空間距離值s，水平角度值HZ，豎直角度值V。如果極坐標系統中本身有數據處理程序，便可在極坐標系統內部將這個極坐標數據進行處理，直接得到三維迪卡爾坐標數據。若極坐標系統有內部儲存空間時，這些數據可存儲在上面，待外業完成后，再將數據倒入計算機進行內業處理。如果極坐標系統中沒有數據處理和存儲功能，則這些數據只能通過傳輸電纜實時地發送至現場掌上或筆記本計算機，由軟件直接處理。這樣，極坐標系統測距光束沿著隧道斷面的輪廓方向以一定的步長逐點測量，直到掃描完當前整個隧道斷面。在自動化及坐標系統中，測距軸(即測距頭)可由內置馬達驅動按指令驅動，自動調整測距方向

51、，這樣，極坐標系統不只是能測量系統架設處的斷面，而且能測量沿隧道走向前后一定距離的斷面，我們稱之為具有三維測量能力。這種系統能實現在擺站一次的情況下，測量若干個斷面。反之，在沒有指令控制非自動極坐標系統中，擺站一次就只能測量當前的斷面。外業完成后，即進行數據后處理。數據的后處理一般要完成以下工作：實測斷面圖的繪制、設計斷面的繪制、實測斷面面積的計算、設計斷面面積的計算、實測斷面與設計斷面的線性比較值(即實測斷面各點與設計斷面相應點的位置比較)，當實測斷面為開挖或噴錨斷面時，還要計算超欠挖面積、由多斷面面積數據來計算相應的體積方量等。4.2.1硬件設備 斷面測量硬件系統中最關鍵是極坐標系統部分，

52、我們通過它來實現最重要和最基礎的數據采集：一個空間距離值、一個水平角度值和一個豎直角度值。測距部分 空間距離的獲得依靠測距頭來完成。因為在斷面測量時，有兩個特點，一是斷面頂部的位置較高，人員不易觸及，二是需要逐點測距，數據量巨大。所以我們對測距頭的基本要求是：1)無合作目標測距功能(不需棱鏡或其他反射物體來反射測距光束)2)測距速度快，一般1 至2 秒就能測距一次3)測距頭有標準數據輸出接口，如RS232 或USB 接口4)測距頭誤差應能控制在以一定范圍之內，一般是5mm 5)測距頭體積重量應較小，便于系統集成和操作。目前符合上述條件的測距頭的品牌和型號并不多，主要有以下幾種，見表4.1：表4

53、.1 儀器品牌型號及標準型號測距模式測距誤差標準接口測距時間測程重量體積徠卡Pro4激光脈沖5mmRS2320.5-4秒/次100m440g188*70*47徠卡Pro4a激光脈沖5mmRS2320.5-4秒/次100m440g188*70*474.2.2測角部分測角依靠普通帶數據輸出的電子經緯儀即能實現。表4.2中所列各型號電子經緯儀均能夠滿足斷面測量中的測角要求。表4.2 各種型號電子經緯儀標準型號精度（）數據輸出EDM接口重量索佳DT2蘇光DJD2蘇光DJD5南方ET-02A2252有有有有RS232-有有有-4.8kg4.8kg4.5kg4.2.3極坐標系統的集成 當測距頭和電子經緯儀

54、設備選定后，須將它們結合在一起，才能組成極坐標系統。測距頭通過一套剛性結構體與電子經緯儀緊密相連，須滿足：1測距軸與電子經緯儀望遠鏡光學軸平行，2測距軸與望遠鏡軸的平行性可以調節，3測距頭和連接機構可方便拆下，4確保測距頭與電子經緯儀相連后，仍能保持各轉動軸平衡。 采用“背式”連接時，因為測距頭安裝在電子經緯儀望遠鏡的正上方，所以為了保持望遠鏡的平衡，須在望遠鏡的另一邊配以平衡體。采用“側式”連接時，因為測距頭安裝在電子經緯儀的側面，無需配以平衡體，只要將測距頭重心與經緯儀橫軸外延線基本重合即可。4.2.4一體式極坐標系統全站儀 全站儀實際上就是電子經緯儀與測距儀的一體化設備。當全站儀的測距儀

55、和數據接口同時滿足上述對測距頭和電子經緯儀的要求時，便可用于一體化極坐標系統，如表4.3所示。表4.3 兩種全站儀標準型號測距模式測程測距誤差測角精度數據接口GPT-6000TPS700激光脈沖激光脈沖150m80m5mm3mm22有有4.2.5手持或便攜控制器 對于由電子經緯儀和測距頭組合而成的極坐標系統來說，配以手持控制器或便攜筆記本電腦來采集數據是必須的。SDR8100 手持控制器是一款較為理想數據采集器，該控制器采用Windows CE 操作系統，易于兼容各類Windows 軟件，其硬件接口也易于集成。對于全站儀一體化的極坐標系統而言，因為全站儀本身具有數據儲存功能，不需要外接數據采集器，也就不需要手持控制器了。4.2.6軟件算法 由極坐標系統采集回來的斷面測量數據，須經過后處理軟件進行處理后，才能形成所需的成果數據和成果圖。一般情況下，我們需要以下幾個經計算得到的數據：測