隧道施工测量的任务内容和技术

隧道施工测量的任务、内容和技术§7-1隧道施工的特点及施工测量的任务和内容§7-2隧道贯通误差§7-3隧道洞外控制测量§7-4进洞关系计算和进洞测量§7-5隧道洞内控制测量§7-6隧道施工中线测设§7-1

隧道施工的特点及

施工测量的任务和内容

为了保证工期，常利用增加开挖面的方法，将整个隧道分成若干段同时施工；一、隧道施工的特点

开挖顺着中线不断地向洞内延伸，衬砌和洞内建筑物（避车洞、排水沟、电缆槽等）的施工紧跟其后，不等贯通，隧道内的大部分建筑物已经建成；增加开挖面的主要方法有：设置平行导坑或在隧道中部设置横洞、斜井或竖井。二、隧道施工测量的主要任务保证洞内各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建，不得侵入建筑限界。保证相向开挖的工作面，按照规定的精度在预定位置贯通；

两个开挖面相向开挖，在预定位置挖通称为贯通。贯通后，由两端分别引进的线路中线，应按设计规定的精度正确衔接。洞外总体控制作为指导隧道施工的测量工作，在隧道开挖前一般要建立具有必要精度的、独立的隧道洞外施工控制网，作为引测进洞的依据；对于较短的隧道，可不必单独建立洞外施工控制网，而以经隧道施工复测、调整后并确认的洞外线路中线控制桩为引测进洞的依据。三、隧道施工测量的特点2.洞内分级控制洞内控制点控制正式中线点（正式中线点是洞内衬砌和洞内建筑物施工放样的依据），正式中线点控制临时中线点；临时中线点控制掘进方向。

洞内高程控制与平面相仿，临时水准点控制开挖面的高低，正式水准点控制洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置。对于采用全断面开挖法开挖的隧道，其测量过程与先挖导坑后扩大成型开挖的隧道基本一样，不同的是对临时中线点、临时水准点的测设精度要求较高，或者是直接测设正式中线点、正式水准点。3.开挖方法影响测量方式先导坑后扩大成型法对隧道的位置还有一定的纠正余地，隧道施工测量可先粗后精；全断面开挖法一次成型，隧道施工测量必须一次到位。4.隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特殊要求隧道贯通前，洞内平面控制测量只能采用支导线的形式，测量误差随着开挖的延伸而积累。洞外控制网和洞内施工控制测量应保证必要的精度。控制点应设置在不易被破坏的位置处。四、隧道施工工测量的主要要内容洞外平面控制制测量；洞外高程控制制测量；洞内平面控制制测量；洞内高程控制制测量；进洞测量；洞内中线测设设；贯通误差调整整；竣工测量。§7-2隧道贯通误差差一、贯通误差差及其对隧道道贯通的影响响相向开挖的两两条施工中线线上，具有贯贯通面里程的的中线点不重重合，两点连连线的空间线线段称为贯通通误差。实际的贯通误误差只有在贯贯通后才能确确定！贯通面1.贯通误差的分分类贯通误差在水水平面上的正正射投影称为为平面贯通误误差；在铅垂面上的的正射投影称称为高程贯通通误差，简称称高程误差。。贯通面平面贯通误差差在水平面内内可分解为两两个分量：与贯通面平行行的分量，称称为横向贯通通误差，简称称横向误差；；与贯通面垂直直的分量，称称为纵向贯通通误差，简称称纵向误差。。贯通面2.贯通误差对隧隧道贯通的影影响高程误差主要要影响线路坡坡度。纵向误差影响响隧道中线的的长度和线路路的设计坡度度。横向误差影响响线路方向，，如果超过一一定的范围，，就会引起隧隧道几何形状状的改变，甚甚至造成侵入入建筑限界而而迫使大段衬衬砌拆除重建建，既给工程程造成重大经经济损失又延延误了工期。。因此，必须须对横向误差差加以限制。。3.横向误差和高高程误差的限限差两开挖洞口间长度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20横向贯通误差（mm）100150200300400500高程贯通误差（mm）±504.影响贯通误差差的主要因素素及其分解由于洞外控制制测量、洞内内外联系测量量、洞内控制制测量和洞内内中线放样等等项误差的共共同影响。一般将洞外平平面控制测量量的误差做为为影响隧道横横向贯通误差差的一个独立立的因素，将将两相向开挖挖的洞内导线线测量的误差差各为一个独独立的因素，，按照等影响响原则确定相相应的横向贯贯通误差。高程控制测量量中，洞内、、洞外高程测测量的误差对对高程贯通误误差的影响，，按相等原则则分配。5.控制测量对贯贯通精度影响响的限值测量部位横向中误差（mm）高程中误差mm相邻两开挖洞口间长度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20洞外30456090120150±18洞内406080120160200±17洞外、洞内总影响5075100150200250±25二、贯通误差差估算1.导线测量误差差对横向贯通通精度的影响响（mm）测角误差的影影响设RX为导线线环在在隧道道两洞洞口连连线的的一列列边上上的各各点至至贯通通面的的垂直直距离离（m），则则导线线的测测角中中误差差m（″）对横横向贯贯通中中误差差的影影响为为：贯通误误差估估算的的方法法因控控制网网的形形式不不同而而异RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678（mm）xy贯通面测距误误差的的影响响设导线线环在在邻近近隧道道两洞洞口连连线的的一列列测边边上的的各边边对贯贯通面面上的的投影影长度度为dy(m)，导线线边长长测量量的相相对中中误差差为ml/l，则由由于测测距误误差对对贯通通面上上横向向中误误差的的影响响为：：dy2dy412345678dy1贯通面dy5dy7受角度度测量量误差差和距距离测测量误误差的的共同同影响响，导导线测测量误误差对对贯通通面上上横向向贯通通中误误差的的影响响为：：方法1.按照严严密公公式计计算(公式与与方法法见《新建铁铁路测测量规规范（（条文文说明明）》)2.三角测测量误误差对对横向向贯通通精度度的影影响估估算12345678方法2.按导线线估算算（偏偏于安安全，，目前前不提提倡））3.高程控控制测测量对对高程程贯通通误差差的影影响估估算在贯通通面上上，受受洞外外或洞洞内高高程控控制测测量误误差影影响而而产生生的高高程中中误差差为：：式中，，M为每千千米水水准测测量的的偶然然中误误差，，以mm计；L为洞外外或洞洞内两两开挖挖洞口口间高高程路路线长长度的的公里里数。。算例例［例7-1］某铁铁路隧隧道为为直线线隧道道，设设计长长度为为L=1136.29m，洞外外平面面控制制设计计为单单导线线，其其布设设如图图。试试确定定测量量等级级并判判定该该设计计方案案能否否满足足贯通通的精精度要要求。。（1）图解解相关关数据据A、F为导线线的始始、终终点，，亦为为隧道道洞口口控制制点。。以洞外外导线线的始始点A做为坐坐标系系原点点，以以隧道道中线线按里里程增增加方方向为为X轴正向向，建建立测测量坐坐标系系。在在地形形图上上，各各导线线点A、B、C、D、E、F在贯通通面方方向上上的垂垂足分分别为为A′、B′，C′、D′、E′、F′，量算算出各各导线线点的的垂距距RX及各导导线边边在贯贯通面面方向向上的的投影影长度度dy，其结结果于于表7-3中。［解］］（2）确定定隧道道洞外外平面面控制制测量量等级级本例隧道长度小于于2km，根据表7-5洞外导线测量适用用长度知，洞外导导线可布设为五等等，即导线测角中误差为为mβ=±4.0″，边长相对中误差为为ml/l=1/20000。（3）估算洞外导线测测量误差对贯通的的影响洞外导线测量误差差对贯通的影响列列表计算如下表7-3洞外导线测量误差差对横向贯通影响响各导线点至贯通面的垂距RX各导线边在贯通面方向的投影长度dy点名RX（m）RX2（m2）导线边dy（m）dy2（m2）B400160000A~B14019600C15025500B~C401600D25062500C~D16025600E480230400D~E704900E~F13016900∑475400∑68600=±13.4（mm）=±13.1（mm）=±18.7（mm）洞外导线测量中误误差对隧道的影响响预计是18.7mm，其允许值是30mm，显然该洞外导线线测量设计可行。。注意：计算洞外导线测角角误差影响值时，，不应计入始、终终点（即洞口控制制桩）。但在引入入洞内导线时，两两洞口控制桩上需需测角，故其测角角误差应计入洞内内的测量误差。§7-3隧道洞外控制测量量直线隧道长度大于于1000m，曲线隧道长度大大于500m，均应根据横向贯贯通精度要求进行行隧道平面控制测测量设计。两相邻开挖洞口（（包括横洞口、斜斜井口）高程路线线长度大于5000m，应根据高程贯通通精度要求进行隧隧道高程控制测量量设计。一、洞外平面控制制测量对于直线隧道，洞洞外平面控制测量量的目的主要是获获取两端洞口较为为精确的点的平面面位置和引测进洞洞的方向；对于曲线隧道，洞洞外平面控制测量量除具有与直线隧隧道相同的目的外外，还在于间接求求算隧道所在曲线线的转向角及两端端洞口控制桩与交交点的相对位置，，进而按设计选配配的圆曲线半径和和缓和曲线长重新新确定隧道中线的的位置。1.中线法中线法一般只能用用于短于1000m的直线隧道和短于于500m的曲线隧道的洞外外平面控制。建立洞外平面控制制的常用的方法有有：中线法、精密密导线法、三角网网和GPS网等。先将洞内线路中线线点的平面位置测测设于地面，经检检核确认该段中线线与两端相邻线路路中线能够正确衔衔接后，方可以此此作为依据，进行行引测进洞和洞内内中线测设。2.精密导线线法导线最短短边长不不应小于于300m，相邻边边长的比比不应小小于1：3，并尽量量采用长长边，以以减小测测角误差差对导线线横向误误差的影影响。用导线方方式建立立隧道洞洞外平面面控制时时，导线线点应沿沿两端洞洞口的连连线布设设。导线点的的位置应应根据隧隧道的长长度和辅辅助坑道道的数量量及分布布情况，，并结合合地形条条件和仪仪器测程程选择。。导线的水水平角一一般采用用方向观观测法。。当水平平角只有有两个方方向时，，可按奇奇数和偶偶数测回回分别观观测导线线的左角角和右角角，这样样可以检检查出测测角仪器器的带动动误差，，数据处处理时可可以较大大程度地地消除此此项误差差的影响响。导线的内内业计算算一般采采用严密密平差法法，对于于四、五五等导线线也可采采用近似似平差计计算隧道洞外外导线应应组成闭闭合环，，一个控控制网中中导线环环的个数数应不少少于4个；每个个环的边边数约为为4~6条，应尽尽可能将将两端洞洞口控制制点纳入入到导线线网中。。3.三角网法法三角测量量建立隧隧道洞外外平面控控制时，，一般是是布设成成单三角角锁的形形式。对于直线线隧道，，一排三三角点应应尽量沿沿线路中中线布设设。条件件许可时时，可将将线路中中线做为为三角锁锁的一条条基本边边，布设设为直伸伸三角锁锁。以减减小边长长误差对对横向贯贯通的影影响。对于曲线线隧道，，应尽量量沿着两两洞口的的连线方方向布设设，以减减弱边长长误差对对横向贯贯通的影影响。二、洞外外高程控控制测量量洞外高程程控制测测量的任任务，是是按照测测量设计计中规定定的精度度要求，，以洞口口附近一一个线路路定测点点的高程程为起算算高程，，测量并并传算到到隧道另另一端洞洞口与另另一个定定测高程程点闭合合。闭合的高高程差应应设断高高，或推推算到路路基段调调整。这这样，既既使整座座隧道具具有统一一的高程程系统，，又使之之与相邻邻线路正正确衔接接，从而而保证隧隧道按规规定精度度在高程程方面正正确贯通通，保证证各项建建筑物在在高程方方面按规规定限界界修建。。洞外高程程测量的的等级划划分隧道高程程控制测测量一般般采用水水淮测量量，对于于四、五五等高程程控制测测量也可可采用光光电测距距三角高高程测量量。高程控制制测量误误差对高高程贯通通精度的的影响受洞外或或洞内高高程控制制测量的的误差影影响，贯贯通面上上所产生生的高程程中误差差按下式式估算：：式中：mΔ为每千米米水准测测量高差差中数的的偶然中中误差，，以mm计；L为洞外或或洞内两两开挖洞洞口间水水准路线线长度，，以km计。每千米水水准测量量高差中中数的偶偶然中误误差计算算[例7—2]某铁路直直线隧道道，设计计长度为为5246m，分别由由两端洞洞口相向向开挖。。两端洞洞口分别别埋设四四个水准准点：BM23、BM23－1和BM24、BM24－1，其中BM23和BM24为定测线线路水准准点。洞洞外高程程控制测测量设计计为四等等水准测测量，布布设六个个临时水水准点。。各测段段水准路路线长度度、往返返测高差差观测值值及高程程计算列列于表中中，试计计算每千千米水准准测量高高差中数数的偶然然中误差差mΔ，并估算算mΔh。表7—11往返测高高差观测测值及高高程计算算每千米水水准测量量高差中中数的偶偶然中误误差计算算高程贯通通中误差差为：可见，该该项洞外外高程控控制测量量对贯通通面上所所产生的的高程贯贯通中误误差的影影响满足足精度要要求。§7-4进洞关系系计算和和进洞测测量控制测量量确认了了隧道两两端线路路中线控控制桩与与洞外平平面控制制点的相相对位置置关系。。根据洞外外控制测测量成果果，计算算由洞外外控制点点引测进进洞测设设数据，，据此指指导隧道道的进洞洞及洞内内开挖，，称为进进洞关系系计算。。进洞关系系计算和和进洞测测量的主主要任务务1.确定隧道道中线与与平面控控制网之之间的关关系；2.在洞内控控制建立立之前，，指导中中线进洞洞和洞内内开挖。。隧道进洞洞测设的的主要方方法——极坐标法法将隧道的的中线控控制桩纳纳入洞外外平面控控制网，，控制测测量完成成后，即即可求得得它们的的精确坐坐标。根根据这些些点的坐坐标和洞洞口（或或洞内））中线点点的坐标标，反算算出极坐坐标法的的放样数数据，进进而现场场测设。。ABCD§7-5隧道洞内内控制测测量洞内控制制测量起起始于两两端洞口口处的洞洞外控制制点，随随着隧道道的开挖挖而向前前延伸。。因此，只只能敷设设成支线线形式，，其形状状完全取取决于隧隧道的形形状；只能用重重复观测测的方法法进行检检核。一、洞内内平面控控制测量量洞内平面面控制通通常有两两种形式式，即中中线形式式和导线线形式。。中线形式式就是以以定测精精度或稍稍高于定定测精度度，在洞洞内按中中线测量量的方法法测设隧隧道中线线。这种种方法只只适用于于短隧道道。洞内导线线主要有有以下几几种形式式：1.单导线2.导线环3.主副导线线环4.交叉导线线5.旁点导线线洞内导线线应注意意的问题题导线点应应尽量布布设在施施工干扰扰小、通通视良好好、地层层稳固的的地方；；点间视线应离离开洞内设施施0.2m以上；导