隧道测量施工

隧道施工测量§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、隧道施工测量量的主要内容洞外平面控制测量量；洞外高程控制测量量；洞内平面控制测量量；洞内高程控制测量量；进洞测量；洞内中线测设；贯通误差调整；竣工测量。§7-2隧道道贯通误差一、贯通误差及其其对隧道贯通的影影响相向开挖的两条施施工中线上，具有有贯通面里程的中中线点不重合，两两点连线的空间线线段称为贯通误差差。实际的贯通误差只只有在贯通后才能能确定！贯通面1.贯通误差的的分类贯通误差在水平面面上的正射投影称称为平面贯通误差差；在铅垂面上的正射射投影称为高程贯贯通误差，简称高高程误差。贯通面平面贯通误差在水水平面内可分解为为两个分量：与贯通面平行的分分量，称为横向贯贯通误差，简称横横向误差；与贯通面垂直的分分量，称为纵向贯贯通误差，简称纵纵向误差。贯通面2.贯通误差差对隧道贯通的影影响高程误差主要影响响线路坡度。纵向误差影响隧道道中线的长度和线线路的设计坡度。。横向误差影响线路路方向，如果超过过一定的范围，就就会引起隧道几何何形状的改变，甚甚至造成侵入建筑筑限界而迫使大段段衬砌拆除重建，，既给工程造成重重大经济损失又延延误了工期。因此此，必须对横向误误差加以限制。3.横向误差差和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.影响贯通误误差的主要因素及及其分解由于洞外控制测量量、洞内外联系测测量、洞内控制测测量和洞内中线放放样等项误差的共共同影响。一般将洞外平面控控制测量的误差做做为影响隧道横向向贯通误差的一个个独立的因素，将将两相向开挖的洞洞内导线测量的误误差各为一个独立立的因素，按照等等影响原则确定相相应的横向贯通误误差。高程控制测量中，，洞内、洞外高程程测量的误差对高高程贯通误差的影影响，按相等原则则分配。5.控制测量对对贯通精度影响的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、贯通误差估算算1.导线测量误误差对横向贯通精精度的影响（mm）测角误差的影响设RX为导线环在隧道两两洞口连线的一列列边上的各点至贯贯通面的垂直距离离（m），则导线的测角中误误差m（″）对横向贯通中误差差的影响为：贯通误差估估算的方法法因控制网网的形式不不同而异RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678（mm）xy贯通面测距误差的的影响设导线环在在邻近隧道道两洞口连连线的一列列测边上的的各边对贯贯通面上的的投影长度度为dy(m)，导导线边长测测量的相对对中误差为为ml/l，则由于测测距误差对对贯通面上上横向中误误差的影响响为：dy2dy412345678dy1贯通面dy5dy7受角度测量量误差和距距离测量误误差的共同同影响，导导线测量误误差对贯通通面上横向向贯通中误误差的影响响为：方法1.按按照严密密公式计算算(公式与与方法见《《新建铁路路测量规范范（条文说说明）》)2.三角测测量误差对对横向贯通通精度的影影响估算12345678方法2.按按导线估估算（偏于于安全，目目前不提倡倡）3.高程程控制测量量对高程贯贯通误差的的影响估算算在贯通面上上，受洞外外或洞内高高程控制测测量误差影影响而产生生的高程中中误差为：：式中，M为每千米水水准测量的的偶然中误误差，以mm计；L为洞外或洞洞内两开挖挖洞口间高高程路线长长度的公里里数。算例［例7-1］某铁路路隧道为直直线隧道，，设计长度度为L=1136.29m，洞洞外平面控控制设计为为单导线，，其布设如如图。试确确定测量等等级并判定定该设计方方案能否满满足贯通的的精度要求求。（1）图图解相关数数据A、F为导线的始始、终点，，亦为隧道道洞口控制制点。以洞外导线线的始点A做为坐标系系原点，以以隧道中线线按里程增增加方向为为X轴正向，建建立测量坐坐标系。在在地形图上上，各导线线点A、B、C、D、E、F在贯通面方方向上的垂垂足分别为为A′、B′′，C′、、D′、E′、F′′，量算出各各导线点的的垂距RX及各导线边边在贯通面面方向上的的投影长度度dy，其结果于于表7-3中。［解］（2）确定定隧道洞外外平面控制制测量等级级本例隧道长长度小于2km，根据表表7-5洞洞外导线线测量适用用长度知，，洞外导线线可布设为为五等，即即导线测角中中误差为mβ=±4.0″，边长相对中中误差为ml/l=1/20000。。（3）估算算洞外导线线测量误差差对贯通的的影响洞外导线测测量误差对对贯通的影影响列表计计算如下表7-3洞外导导线测量误误差对横向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）洞外导线测测量中误差差对隧道的的影响预计计是18.7mm，其允许值是是30mm，显然该洞外外导线测量量设计可行行。注意：计算洞外导导线测角误误差影响值值时，不应应计入始、、终点（即即洞口控制制桩）。但但在引入洞洞内导线时时，两洞口口控制桩上上需测角，，故其测角角误差应计计入洞内的的测量误差差。§7-3隧隧道洞洞外控制测测量直线隧道长长度大于1000m，曲线隧隧道长度大大于500m，，均应根据据横向贯通通精度要求求进行隧道道平面控制制测量设计计。两相邻开挖挖洞口（包包括横洞口口、斜井口口）高程路路线长度大大于5000m，应根据高程程贯通精度度要求进行行隧道高程程控制测量量设计。一、洞外平平面控制测测量对于直线隧隧道，洞外外平面控制制测量的目目的主要是是获取两端端洞口较为为精确的点点的平面位位置和引测测进洞的方方向；对于曲线隧隧道，洞外外平面控制制测量除具具有与直线线隧道相同同的目的外外，还在于于间接求算算隧道所在在曲线的转转向角及两两端洞口控控制桩与交交点的相对对位置，进进而按设计计选配的圆圆曲线半径径和缓和曲曲线长重新新确定隧道道中线的位位置。1.中线线法中线法一般般只能用于于短于1000m的直线隧隧道和短于于500m的曲线线隧道的洞洞外平面控控制。建立洞外平平面控制的的常用的方方法有：中中线法、精精密导线法法、三角网网和GPS网等。先将洞内线线路中线点点的平面位位置测设于于地面，经经检核确认认该段中线线与两端相相邻线路中中线能够正正确衔接后后，方可以以此作为依依据，进行行引测进洞洞和洞内中中线测设。。2.精密密导线法导线最短边边长不应小小于300m，相邻邻边长的比比不应小于于1：3，，并尽量采采用长边，，以减小测测角误差对对导线横向向误差的影影响。用导线方式式建立隧道道洞外平面面控制时，，导线点应应沿两端洞洞口的连线线布设。导线点的位位置应根据据隧道的长长度和辅助助坑道的数数量及分布布情况，并并结合地形形条件和仪仪器测程选选择。导线的水平平角一般采采用方向观观测法。当当水平角只只有两个方方向时，可可按奇数和和偶数测回回分别观测测导线的左左角和右角角，这样可可以检查出出测角仪器器的带动误误差，数据据处理时可可以较大程程度地消除除此项误差差的影响。。导线的内业业计算一般般采用严密密平差法，，对于四、、五等导线线也可采用用近似平差差计算隧道洞外导导线应组成成闭合环，，一个控制制网中导线线环的个数数应不少于于4个；每个环环的边数约约为4~6条，应尽可可能将两端端洞口控制制点纳入到到导线网中中。3.三角网网法三角测量建建立隧道洞洞外平面控控制时，一一般是布设设成单三角角锁的形式式。对于直线隧隧道，一排排三角点应应尽量沿线线路中线布布设。条件件许可时，，可将线路路中线做为为三角锁的的一条基本本边，布设设为直伸三三角锁。以以减小边长长误差对横横向贯通的的影响。对于曲线隧隧道，应尽尽量沿着两两洞口的连连线方向布布设，以减减弱边长误误差对横向向贯通的影影响。二、洞外高高程控制测测量洞外高程控控制测量的的任务，是是按照测量量设计中规规定的精度度要求，以以洞口附近近一个线路路定测点的的高程为起起算高程，，测量并传传算到隧道道另一端洞洞口与另一一个定测高高程点闭合合。闭合的高程程差应设断断高，或推推算到路基基段调整。。这样，既既使整座隧隧道具有统统一的高程程系统，又又使之与相相邻线路正正确衔接，，从而保证证隧道按规规定精度在在高程方面面正确贯通通，保证各各项建筑物物在高程方方面按规定定限界修建建。洞外高程测测量的等级级划分隧道高程控控制测量一一般采用水水淮测量，，对于四、、五等高程程控制测量量也可采用用光电测距距三角高程程测量。高程控制测测量误差对对高程贯通通精度的影影响受洞外或洞洞内高程控控制测量的的误差影响响，贯通面面上所产生生的高程中中误差按下下式估算：：式中：mΔ为每千米水水准测量高高差中数的的偶然中误误差，以mm计；L为洞外或洞洞内两开挖挖洞口间水水准路线长长度，以km计。每千米水准准测量高差差中数的偶偶然中误差差计算[例7—2]某铁铁路直线隧隧道，设计计长度为5246m，分别由由两端洞口口相向开挖挖。两端洞洞口分别埋埋设四个水水准点：BM23、、BM23－1和BM24、、BM24－1，其其中BM23和BM24为为定测线路路水准点。。洞外高程程控制测量量设计为四四等水准测测量，布设设六个临时时水准点。。各测段水水准路线长长度、往返返测高差观观测值及高高程计算列列于表中，，试计算每每千米水准准测量高差差中数的偶偶然中误差差mΔ，并估算mΔh。表7—11往返测测高差观测测值及高程程计算每千米水准准测量高差差中数的偶偶然中误差差计算高程贯通中中误差为：：可见，该项项洞外高程程控制测量量对贯通面面上所产生生的高程贯贯通中误差差的影响满满足精度要要求。§7-4进进洞关关系计算和和进洞测量量控制测量确确认了隧道道两端线路路中线控制制桩与洞外外平面控制制点的相对对位置关系系。根据洞外控控制测量成成果，计算算由洞外控控制点引测测进洞测设设数据，据据此指导隧隧道的进洞洞及洞内开开挖，称为为进洞关系系计算。。进洞关系系计算和和进洞测测量的主主要任务务1.确定定隧道中中线与平平面控制制网之间间的关系系；2.在洞洞内控制制建立之之前，指指导中线线进洞和和洞内开开挖。隧道进洞洞测设的的主要方方法———极坐标标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.单单导线2.导线线环3.主副副导线环环4.交叉叉导线5.旁点点导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；；点间视线线应离开开洞内设设施0.2m以上；导线的边边长在直直线地段段不宜短短于200m，在曲线地地段不宜宜短于70m，并尽量选选择长边边和接近近等边；；导线点应应埋于坑坑道底板板面以下下10~20cm，上面盖铁铁板以保保护桩面面及标志志中心不不受损坏坏，为便便于寻找找，应在在边墙上上用红油油漆预以以标注；；采用双照照准法测测角，测测回间要要重新对对中仪器器和觇标标，以减减小对中中误差和和对点误误差的影