隧道洞内测量

隧道洞内测量1前言1.1工艺工法概况洞内测量的重要目的是使隧道各开挖面之间对的贯穿，洞内各构造物建筑界限满足规范规定，重要测量内容有洞内控制测量、贯穿测量、施工测量。70年代以前，洞内控制测量多采用钢尺量距导线，中线测量多采用偏角法、正倒镜穿线法，断面测量普通采用皮尺花杆进行测量。70年代后来，随红外测距仪、全站仪广泛应用于测量领域，洞内控制测量采用光电测距导线，中线放样多采用极坐标法，断面测量采用全站仪极坐标法进行测量。1.2工艺原理在隧道洞内布设导线点，自洞外控制网向洞内导线点引测坐标、高程，确保洞内外导线点成果为统一的坐标系统，运用洞内导线点成果指导隧道的开挖、衬砌，确保相邻贯穿面对的贯穿，隧道几何尺寸满足界限规定。2工艺工法特点应用全站仪导线测量测设洞内控制点坐标，水准测量或者光电测距三角高程测量测量洞内水准点高程，采用全站仪极坐标法进行施工放样和断面测量，运用常规测量仪器即可完毕洞内测量任务，测量原理简朴，测量工艺经济合理。3合用范畴合用于铁路、公路、地铁、水利、水电、矿山等隧道工程洞内测量。4重要引用原则《铁路工程测量规范》TB10101《高速铁路工程测量规范》TB10601《都市轨道交通工程测量规范》GB50308《公路勘测规范》JTGC10《水利水电工程测量规范（规划设计阶段）》SL197《工程测量规范》GB500265洞内测量施测办法洞内控制测量采用闭合环导线施测，导线环边数为4～6条，导线环随开挖向前推动，对中短隧道洞内导线布设为平面、高程三维网，对于特长隧道，洞内高程采用高精度几何水准测量施测，中线放样和断面测量采用全站仪极坐标法施测，贯穿误差的调节采用导线平差法或中线调节法进行调节。6工艺流程及操作要点6.1洞内测量工艺流程洞内测量重要包含洞内控制测量、贯穿测量、施工测量三大部分，测量流程以下图。收集资料收集资料方案设计选点埋桩外业观察数据质量检核编制控制测量成果报告数据解决与平差合格不合格贯穿测量贯穿误差调节洞内控制测量洞内测量施工测量断面测量施工放样成果资料归档图1洞内测量工艺流程图6.2操作要点6.1.1收集资料应收集与洞内控制测量、施工放样有关的规范、原则、作业指导书等，作为测量工作的技术根据。另外还应收集隧道平面图、纵断面图、隧道所在曲线要素、各辅助导坑几何形状及平面位置设计图、隧道断面及细部设计图纸、计单位的洞外控制点成果、隧道控制测量成果报告、施工单位编制的施工组织设计等，作为洞内控制测量精度估算和施工放样数据计算的根据。6.1.2隧道长度不不大于1500m时，应根据横向贯穿中误差进行平面控制网设计，估算洞外控制测量产生的横向贯穿误差影响值，并进行洞内测量设计。水准路线不不大于5000m时，应根据高程贯穿中误差进行高程控制网设计。1洞内控制网技术设计内容1）根据洞外平面控制测量精度估算贯穿误差，验算洞外控制网测量的横向贯穿误差影响值。2）根据洞口不同控制点组合估算的横向贯穿误差，选择引测进洞联系边。3）根据洞内允许横向贯穿误差设计洞内导线测量精度。4）洞外高程控制测量施测后，按洞外高程测量平差精度验算高程贯穿误差影响值，设计洞内高程控制测量精度等级。2洞内平面控制网设计要素表1洞内平面控制网设计要素测量部位测量办法测量等级合用长度（km）测角中误差（″）边长相对中误差洞内导线测量二9～201.01/100000隧道二等6～91.31/100000三3～61.81/50000四1.5～32.51/50000一级＜1.54.01/200003洞内高程控制网设计要素表2洞内高程控制网设计要素测量部位测量等级两开挖洞口间高程路线长度（km）每千米高程测量偶然中误差（mm）洞内二＞32≤1.0三11～32≤3.0四5～11≤5.0五＜5≤7.56.1.3洞内导线控制测量1选点埋桩洞内导线边长应根据测量设计拟定，导线边长在直线段不适宜短于200m，曲线段不短于70m，在条件许可的状况应尽量设立长边，导线点布设在施工干扰小、稳固可靠、便于设站的地方，视线应旁离洞内设施0.2m以上。洞内水准点应每200～500m设立一对点，点位设立在洞内不易被碾压破坏的地方。控制点可采用混凝土现场浇注的办法埋设。2洞内导线施测1）洞内导线的布设形式洞内导线应布设为多边形闭合环，每个导线环由4～6条边构成，如图2所示，长隧道宜布设为交叉双导线。当采用辅助平行导坑进行施工时，平行导坑方案的重要特点是平行导坑相向独头掘进先于正洞贯穿，在平行导坑中形成多个工作面进行正洞的开挖，从而达成正洞快速施工的目的。平行导坑与正洞长度相称，最后将导坑扩挖与正洞形成双线。由于平导独头掘进，便于在平导内布设高精度的导线网，导线网随施工的掘进不停向前推动，平导贯穿后，可对平导高精度导线进行统一平差及贯穿误差调节，由于平导需要二次扩挖，采用平差法调节贯穿误差既能够提高洞内精密导线网的整体精度，又不会对平导扩挖造成影响，贯穿误差调节后的导线网成果可指导正洞开挖和平导的扩挖。由于先调节贯穿误差，后指导平导的二次扩挖和正洞的后续开挖，贯穿误差的调节对隧道建筑界限的影响相对较小。这种施工模式控制网普通按图3布设。平行导坑内导线布设为多边形闭合环，正洞导线由平导经横通道向内引测，采用主副导线进行测量，各横通道间分段贯穿。平导独头相向贯穿后贯穿误差采用导线平差法进行调节，采用调节误差后的平导导线成果指导正洞未贯穿段的施工中线。2）洞内导线测量注意事项Ⅰ洞内导线测角、测距技术规定可参考洞外控制导线测量的有关规定。Ⅱ洞内导线应尽量沿线路中线布设或与线路中线平移一适宜距离左右交叉布设，边长要靠近等边。Ⅲ对于大断面的长隧道，可布设成多边形闭合导线环。有平行导坑时，平行导坑的单导线应与正洞导线联测，以资检核。Ⅳ长边导线的边长应按贯穿规定进行设计，当导坑延伸至两倍洞内导线设计边长时，应进行一次导线引伸测量。每测定一种新导线点时，都需对以前的导线点作检核测量。Ⅴ进行角度观察时，应尽量减小仪器对中和目的偏心误差的影响。普通在测回间采用仪器和觇标重新对中，在观察时采用两次照准两次读数的办法。若照准的目的是垂球线，应在其后设立明亮的背景，建议采用对点器觇牌照准，用较强的光源照准标志，以提高照准精度。Ⅵ边长测量中，当采用电磁波测距仪时，应防强灯光直接射入照准头，应经常拭净镜头及反射棱镜上的水雾。Ⅶ但凡构成闭合图形的导线网（环），都应进行平差计算，方便求出导线点的新坐标值。当隧道全部贯穿后，应对地下长边导线进行重新平差，用以最后拟定隧道中线。Ⅷ对于大断面的长隧道的地下导线，由于采用全站仪测距，地下导线在布设上有较大的变化，例如不再是支导线而成环状，导线点不再严格地布设在隧道中线上，而是布置在便于观察，干扰小、通视好且结实稳定的地方。Ⅸ对于短边（斜井平坡段），宜采用强制对中的三联脚架法测角测边，以提高精度。Ⅹ洞口进洞边引测时，应选择阴天或者夜间气象稳定的时间段进行观察，避开阳光照射、洞内外光线和温度变化激烈的时间段。Ⅺ单口掘进导线长度较长时，应加测不低于6″的陀螺定向边。Ⅻ洞内四等及以上导线平差应采用严密平差法进行平差计算。6.1.4洞内高程普通采用水准测量进行来回观察，按照测量设计规定的精度施测，其技术指标及观察限差参考洞外测量对高程测量的技术规定。隧道较短时可采对应水准测量等级规定的光电测距三角高程施测。洞内水准点应定时复测，水准点向前沿伸测量时，应复核起算点高程无误后方可进行。6.1.41施工放样洞内施工放样时，可在主控导线基础上布设边长50～150m的施工导线，用于进行洞内施工放样测量，可采用全站仪极坐标法进行放样。采用导线测设的中线点，一次测设不少于3个，并互相进行复核。2断面测量每次钻爆前，应在开挖断面上标示隧道中线，轨顶高程线和开挖轮廓线。断面测量可采用自动断面仪法，或采用品有无接触目的测量功效的全站仪配备对应的软件进行测量，还能够采用全站仪极坐标法或者断面支距法进行测量。6.1.51贯穿误差测定1）采用中线法测量的隧道，贯穿之后，应从相向测量的两个方向各自向贯穿面延伸中线，并各钉一临时中桩，丈量出两临时中桩之间的距离，即得隧道的实际横向贯穿误差，两临时桩的里程之差，即为隧道的实际纵向贯穿误差。2）采用导线作洞内控制的隧道，可由进测的任一方向，在贯穿面附近钉设一临时桩点，然后由相向的两个方向对该点进行测角和量距，各自计算临时桩点的坐标。其Y坐标的差数即为实际的横向贯穿误差，其X坐标之差为实际的纵向贯穿误差。在临时桩点上安置经纬仪测出角度，方便求得导线的角度闭合差(也称方位角贯穿误差)。3）由两端的水准点分别测出贯穿面附近的临时点的高程，其高程差即为实际的高程贯穿误差。2贯穿误差调节调节贯穿误差的工作，原则上应在隧道未衬砌地段上进行，不再牵动已衬砌地段的中线，以防减小限界而影响行车。在中线调节之后，全部未衬砌地段的工程，均应以调节后的中线指导施工。对于用地下导线精密测得实际贯穿误差的状况，当在规定的限差范畴之内时，可将实测的导线角度闭合差平均分派到该段贯穿导线各导线角，按简易平差后的导线角计算该段导线各导线点的坐标，求出坐标闭合差。根据该段贯穿导线各边的边长按比例分派坐标闭合差，得到各点调节后的坐标值，并作为洞内未衬砌地段隧道中线点放样的根据。高程贯穿误差调节时候，贯穿误差采用高程平差法进行调节。7劳动力组织洞内测量内容重要有洞内导线测量、高程测量、施工测量，应根据不同测量内容进行劳动力组织，各工序一种作业组劳动力组织见下表3、表4、表5。7.1洞内导线测量劳动力组织表3洞内导线测量劳动力组织序号工作项目重要作业内容人数测量技术员测量工1全站仪观察操作全站仪、全方面协调12统计统计观察数据、量仪器高13前视点找点、安置对点器、量仪器高114后视点安置对点器、量仪器高13小计237.2洞内水准测量劳动力组织表4洞内水准测量劳动力组织序号工作项目重要作业内容人数测量技术员测量工1水准仪观察操作水准仪、全方面协调12前尺扶尺、照明23后尺扶尺、照明24统计统计观察数据15小计157.3洞内施工测量劳动力组织表5洞内施工测量劳动力组织序号工作项目重要作业内容人数测量技术员测量工1全站仪观察操作全站仪、全方面协调12统计计算统计观察数据、量仪器高13放点放样点位、照明24小计138重要机具设备一种开挖作业面需要的测量机具见下表6：表6洞内测量重要测量机具序号机具设备名称规格型号单位数量用途1全站仪2″级或以上导线测量、施工放样2对点器对中相对精度1/3000套2导线测量、对后视点3对中杆付1施工放样4水准仪DS3台1高程放样5塔尺对1高程放样6精密水准仪DS1或以上台1水准测量7水准尺因瓦对1水准测量8尺垫5kg只2水准测量9钢卷尺3m把3丈量尺寸、量仪器高9质量控制9.1易出现的质量问题9.1.1洞内导线闭合差超限。9.1.2洞内导线点发生位移或沉降。9.1.3洞内水准点来回闭合差超限。9.1.4洞内中线放样错误造成隧道超欠挖。9.1.5贯穿误差超限。9.2确保方法9.2.19.2.29.2.3控制点埋设时，应尽量避开施工车辆经常碾压的地方，控制点埋设时混凝土没有完全凝固时，应对控制点做好防护标志，确保控制点埋设稳固，不得将控制点埋设在虚碴9.2.4洞内导线点每次使用前应对导线点稳定性进行检测，掌子面距离近来导线点的距离不不大于洞内导线设计边长的2倍时，应对原导线点进行复测，并对导线网进行延伸测量。9.2.5洞内导线点经复测发生位移或沉降时，应及时与洞内控制测量单位联系解决，由控制测量单位对位移或沉降导线的成果进行再次确认和修正。9.2.6洞内水准测量时，周边施工机械应停止施工，避免机械震动影响观察精度9.2.7洞内施工测量放样时，放样计算资料及放样点必须通过复核，9.2.810安全方法10.1重要安全风险分析洞内测量作业过程中，对测量人员和测量设备可能造成伤害的风险因素重要有高空坠物、触电、围岩坍塌及隧道内的施工车辆碰撞等。10.2确保方法10.2.1应加强测量人员的安全教育。10.2.2测量人员进洞作业必须戴安全帽。10.2.3测量作业时，测量人员或设备上空的其它高空施工作业应停止。10.2.4量测过程中应随时保持警惕，注意观察作业面附近的围岩稳定状况，一旦有塌方迹象，应立刻将人员和设备撤离至安全地带。10.2.5测量作业时，应设立灯光警戒，避免测量施工车辆对测量人员和测量设备造成伤害。10.2.6加强洞内电力、通风、排水管线路的管理，避免漏电、漏风伤人。11环保方法隧道内进行测量作业时，不乱丢弃杂物，不得对施工通风、排水等设施造成影响和破坏。12应用实例12.1工程介绍西安—安康线秦岭特长隧道Ⅱ线全长18.456km，采用常规的钻爆法施工，全隧仅中间一种贯穿面，工程设计规定横向贯穿中误差为±100mm，远远高于现行《新建铁路工程测量规范》中规定的17～20km隧道贯穿中误差±250mm的规定。并且Ⅱ线隧道超前Ⅰ线隧道贯穿，为Ⅰ线初次使用TBM掘进机提供可靠的测量数据，而洞内控制测量的精度又是决定全隧能否按规定限值对的贯穿的核心。因此，Ⅱ线隧道洞内控制测量精度的好坏对整个工程的意义将十分重大。长大隧道洞内施工作业繁忙，循环紧凑，工程工期紧，没有多出时间用于控制测量；洞内机动柴油车运输对测量工作干扰；通风只能确保齐头的通视条件良好，而隧道中部烟尘较大。这些不仅给测量工作增加了难度，对应地也提出了很高的技术规定。12.2施测状况秦岭隧道洞内导线测量按一等导线布设，设计测角中误差±0.7″，测边相对中误差：1/200000，洞内导线布设为6边形闭合环，导线平均边长800m，测量采用碘钨灯照明，导线网图形如图2所示，每次导线沿伸后，与前面已经施测的导线网观察数据统一平差，导线测量使用的仪器为徕卡TC全站仪，标称测角精度±0.5″，测距精度1mm+1ppm。高程采用二等水准测量施测，每800m设立一对二等水准点，水准测量采用蔡司NI007自动安平水准仪施进行来回观察，水准标尺立于打入隧底的尺桩上。每150m加密一种施工导线点，施工导线点采用四等导线施测，每200m加密一种施工水准点，加密施工水准点采用四等水准测量施测，中线测量、断面测量采用极坐标法。12.3工程成果评价秦岭洞内导线共形成6个闭合环，两个三角形，按菲列罗公式计算的测角中误差为±0.4"，平差后的单位权中误差为±0.34。不考虑洞外起始方位角、起算点坐标误差，则靠近贯穿面的导线点ID25相对于J1的横向位差为m=±30mm。测量精度满足一等导线技术规定，隧道贯穿后，横向贯穿误差为12mm（限差为200mm），高程贯穿误差为1mm（限差为50mm），贯穿精度远高于限差规定，获得了良好的经济和社会效益。12.4测量效果及施测图片图4图4TC全站仪联测进洞边图5TC全站仪洞内导线测量图6图6碘钨灯为觇标照明图7NI007精密水准仪引测二等水准图8隧道断面测量图9中线放样使用的对中杆施工安全注意事项施工安全教育培训的重要性随着项目工程的施工生产局面逐步打开，施工机械增多，劳动力增加，危险源也随之而来。更显示出强化安全教育和培训的急迫感、必要性、重要性。不仅是特殊作业人员要进行安全教育和培训、持证上岗，涉及普通工人、管理人员以及指挥者和各级领导都必须要通过安全教育和培训。如何控制或减少伤亡事故的发生，是我们当务之急需要解决的一项重要课题。确保安全施工的核心之一是“强化对人的安全教育和培训”。众所周知，人员伤亡的发生是事故的成果，而事故发生的具体因素诸多，绝大多数事故发生的因素都与人的不安全行为有关。因此，只要有不安全的思想和行为，就会造成隐患，就可能演变成事故。解决问题的核心——强化安全教育和培训。通过多个形式的教育和培训，使施工人员树立“安全第一，防止为主”的思想，同时掌握安全施工所必须的知识和技能。然后，从人的不安全行为方面，对每起事故进行解剖分析，发现其事故中不同程度地存在对安全知识的欠缺和单薄、如：由不通过基本安全教育（三级安全教育）、无专业培训、无证上岗、违章操作等等，造成的事故发生。从以上物的不安全状态和人的不安全行为显示：无安全知识，不懂安全技术操作规程，安全防护装置不含有等是造成伤亡事故的重要因素。解决的方法或核心之一就是：“强化安全教育和培训”。现在，工地的劳务工人大部分又是来自经济落后的农村，绝大部分还是农民，他们的安全意识、自我保护意识差，对工地施工中的基本安全常识，特别是安全技术操作规程知之甚少，无疑给建筑工地安全施工埋下重大事故隐患，特别是从事特殊作业的人员，其造成的事故又是重大的。因此，要避免和减少伤亡事故的发生，确保安全施工就必须强化全员安全教育和培训。安全是我们生活的主旋律，是永恒的主题。特别建筑行业属于伤亡事故高危行业，又含有流动性大、高处和露天作业多等特点。因而：“防止为主，安全第一”的原则和“警钟长鸣，常抓不懈”的办法是建筑行业各级领导和全部施工人员的座右铭。以上“十六”字同时也包含着安全教育培训的深刻含义。固然，安全教育是一种需要持之以恒的工作，不可能“毕其功于一役”。我们不仅要重视上岗前的安全教育，更重要的是要把安全教育培训贯穿于施工全过程，不仅特殊工种培训重要，全员教育也重要。最后献上下列安全教育名句示警：1、安全生产你管