工程测量课件：隧道施工测量

工程测量

隧道施工测量本章内容本章内容①概述贯⑦隧道通误差预计②隧道洞外控制测量隧道施工测量③隧道洞外、洞内联系测量④隧道洞内控制测量⑤隧道施工放样【思考题】⑥隧道竣工测量1.概述-隧道施工测量的主要任务隧道施工测量的主要任务是：

测出洞口、井口、坑口的平面位置和高程，指示掘进方向；隧道施工时，标定线路中线控制桩及洞身顶部地面上的中线桩；在地下标定出地下工程建筑物的设计中心线和高程，以保证隧道按要求的精度正确贯通；放样隧道断面的尺寸，放样洞室各细部的平面位置与高程，放样衬砌的位置等。隧道测量按工作的顺序可以分为：（1）洞外控制测量（2）洞内外联系测量（3）洞内控制测量（4）隧道施工测量（5）竣工测量1.概述

隧道施工测量的主要任务1.概述-隧道施工测量的主要任务图14-1隧道开挖图14-2隧道贯通误差2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量洞外控制测量的作用，是在隧道各开挖口之间建立一精密的控制网，以便根据它进行隧道的洞内控制测量或中线测量，保证隧道的准确贯通。隧道洞外控制测量技术要求隧道平面控制测量技术要求2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量隧道洞外控制测量技术要求水准测量的路线长度和仪器精度2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量隧道施工平面控制测量可采用GNSS测量、导线测量、三角形网测量及其组合测量方法，对于较短的隧道可直接采用中线法。（1）中线法所谓中线法，就是将隧道线路中线的平面位置，按定测的方法先测设在地表上，经反复核对无误后，才能把地表控制点确定下来，施工时就以这些控制点为准，将中线引入洞内。一般在直线隧道短于1000m，曲线隧道短于500m时，可以采用中线作为控制。中线法简单、直观，但其精度不高。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（1）中线法中线法简单、直观，但其精度不高。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（2）精密导线法精密导线应组成多边形闭合环。导线水平角的观测，应以总测回数的奇数测回和偶数测回，分别观测导线前进方向的左角和右角，以检查测角错误；导线环的个数不宜太少，最少不应少于4个；每个环的边数不宜太多，一般以4～6条边为宜，导线边长不应短于300m。导线的测角中误差按下式计算2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（2）精密导线法洞外导线测量案例

布置简况：①导线网包含四个闭合环：TC14-TC1-TC2-TC13-TC14；TC2-TC3-TC4-TC11-TC12-TC13-TC2；TC4-TC5-TC6-TC9-TC10-TC11-TC4；TC6-TC7-TC8-TC9-TC62.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量

②两洞口点进1（TC2）和出1（TC8）纳入主网，进2和出2为插点，进出洞口处各有三个控制点。③主网平均边长617.9m，最短边长315m，最长边1173m。洞口点至后视点（定向点）的最短边长（进2-TC1的边长）为301.6m，导线边最大倾角24

，平均倾角815'。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量洞外导线测量案例

④由TCl610全站仪施测，测距标称精度为2mm+2ppm，测角精度1.5

。主网水平角观测12个测回，附网观测9个测回（亦应观测12个测回为好），竖直角观测3个测回，边长观测3个测回。⑤估算的横向贯通误差为11.7mm，实际为5.9mm，限差为55mm，洞外导线测量案例2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（3）三角形网测量三角形网测量的方向控制较中线法、导线法都高，如果仅从横向贯通精度的观点考虑，则它是较理想的隧道平面控制方法。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（3）三角形网测量（1）三角测量建立隧道洞外平面控制时，一般是布设成单三角锁的形式。（2）对于直线隧道，一排三角点应尽量沿线路中线布设。条件许可时，可将线路中线做为三角锁的一条基本边，布设为直伸三角锁。以减小边长误差对横向贯通的影响。（3）对于曲线隧道，应尽量沿着两洞口的连线方向布设，以减弱边长误差对横向贯通的影响。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（3）三角形网测量2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（4）三角锁和导线联合控制这种方法只有在受到特殊地形条件限制时才考虑，一般不宜采用。如隧道在城市附近，三角锁的中部遇到较密集的建筑群，这时使用导线穿过建筑群与两端的三角锁相连结。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量道施工控制网可利用GNSS相对定位技术，采用静态或快速静态测量方式进行测量。由于定位时仅需要在开挖洞口附近测定几个控制点，工作量少，而且可以全天候观测，目前已得到广泛应用。2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量1)定位网由隧道各开挖口的控制点点群组成，每个开挖口至少应布测4个控制点。整个控制网应由一个或若干个独立观测环组成，每个独立观测环的边数最多不超过12个，应尽可能减少。2)网的边长最长不宜超过30km，最短不宜短于300m。3)每个控制点应有三个或三个以上的边与其连接，极个别的点才允许由两个边连接。隧道GNSS定位网的布网设计，应满足下列要求：2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量4)GNSS定位点之间一般不要求通视，但布设洞口控制点时，考虑到用常规测量方法检测、加密或恢复的需要，应当通视。5)点位空中视野开阔，保证至少能接收到4颗卫星信号。6)测站附近不应有对电磁波有强烈吸收和反射影响的金属和其它物体。隧道GNSS定位网的布网设计，应满足下列要求：2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量4)GNSS定位点之间一般不要求通视，但布设洞口控制点时，考虑到用常规测量方法检测、加密或恢复的需要，应当通视。5)点位空中视野开阔，保证至少能接收到4颗卫星信号。6)测站附近不应有对电磁波有强烈吸收和反射影响的金属和其它物体。隧道GNSS定位网的布网设计，应满足下列要求：2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量某铁路隧道GNSS洞外控制测量案例2.隧道洞外控制测量-1洞外平面控制测量（5）GNSS测量某铁路隧道GNSS洞外控制测量案例2.隧道洞外控制测量-2高程控制测量洞外高程控制测量洞外高程控制测量的任务：是按照设计精度施测两相向开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，保证按规定精度在高程方面正确贯通，并使隧道工程在高程方面按要求的精度正确修建。隧道GNSS定位网的布网设计，应满足下列要求：2.隧道洞外控制测量-2高程控制测量洞外高程控制测量

高程控制的二、三等采用水准测量。四、五等可采用水准测量，当山势陡峻采用水准测量困难时，亦可采用光电测距仪三角高程的方法测定各洞口高程。每一个洞口应埋设不少于2个水准点，两水准点之间的高差，以安置一次水准仪即可测出为宜。隧道GNSS定位网的布网设计，应满足下列要求：3.隧道洞内外联系测量-1进洞关系计算14.3.1进洞关系的计算

全站仪、GNSS技术普遍使用后，洞内外往往采用相同坐标系统，明确坐标系统之后，进洞关系的计算实质上就是计算洞内任一里程点的坐标，无论其处于直线上、圆曲线上、还是缓和曲线上，其坐标的计算均可按第12章的有关公式进行，然后按坐标法进行放样即可。

洞外控制测量完成以后，应把各洞口的线路中线控制桩和洞外控制网联系起来。3.隧道洞内外联系测量-2向洞内传递方位和坐标14.3.2由洞外向洞内传递方向和坐标

为了加快施工进度，隧道施工中除了进出洞口之外，还会用斜井、横洞或竖井来增加施工开挖面。为此就要经由它们布设导线，把洞外导线的方向和坐标传递给洞内导线，构成一个洞内、外统一的控制系统，这种导线称为联系导线3.隧道洞内外联系测量-2向洞内传递方位和坐标14.3.2由洞外向洞内传递方向和坐标

当由竖井进行联系测量时，可以采用垂准仪光学投点、悬吊钢丝、陀螺经纬仪定向的方法，来传递坐标和方位。右图是悬吊钢丝一井定向联系三角形的示意图。3.隧道洞内外联系测量-2向洞内传递方位和坐标14.3.2由洞外向洞内传递方向和坐标1）每次定向应独立进行三次测量，取三次的平均值作为一次定向成果。2）井上、井下联系三角形两悬吊钢丝间的距离不应小于5m，井上、井下测站点至两钢丝方向的夹角宜小于1°，井上、井下测站点到较近钢丝点的距离与两钢丝间的距离之比宜小于1.5。3）联系三角形边长可用全站仪测量，也可用检定过的钢尺测量。钢尺测量估读至0.1mm。每次应独立测量三测回，每测回读数三次，各测回间较差井上应小于0.5mm，井下应小于1.0mm。井上、井下测量两钢丝间的距离较差应小于2mm。联系三角形定向测量应符合下列规定：3.隧道洞内外联系测量-2向洞内传递方位和坐标14.3.2由洞外向洞内传递方向和坐标4）水平角应采用2″级及以上经纬仪按方向观测法观测四测回，测角中误差应小于4″。5）各测回测定的井下起始边方位角较差不应大于20″，方位角平均值中误差不应超过±12″。联系三角形定向测量应符合下列规定：3.隧道洞内外联系测量-3向洞内传递高程14.3.3由洞外向洞内传递高程

经由竖井传递高程时，过去一直采用悬挂钢尺的方法，即在井上悬挂一根经过检定的钢尺（或钢丝），尺零点下端挂一标准拉力的重锤，在井上、井下各安置一台水准仪，同时读取钢尺读数l1和l2，然后再读取井上、井下水准点的尺读数，由此可求得井下水准点B的高程：

经由斜井或横洞向洞内传递高程时，一般均采用往返水准测量3.隧道洞内外联系测量-3向洞内传递高程14.3.3由洞外向洞内传递高程3.隧道洞内外联系测量-3向洞内传递高程14.3.3由洞外向洞内传递高程

如果在井上装配一托架，安装上光电测距仪，使照准头向下直接瞄准井底的反光镜测出井深Dh，然后在井上、井下用两台水准仪，同时分别测定井上水准点A与测距仪照准头转动中心的高差、井下水准点B与反射镜转动中心的高差，即可求得井下水准点B的高程HB图14-7光电测距高程传递4.隧道洞内控制测量-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量1中线形式是指洞内不设导线，用中线控制点直接进行施工放样。一般以定测精度测设出新点，测设中线点的距离和角度数据由理论坐标值反算，这种方法一般用于较短的隧道。洞内平面控制常采用中线或导线两种形式：中线形式、导线形式4.隧道洞内控制测量-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量导线形式是指洞内控制依靠导线进行，施工放样用的正式中线点由导线测设，中线点的精度能满足局部地段施工要求即可。导线控制的方法较中线形式灵活，点位易于选择，测量工作也较简单，而且具有多种检核方法；当组成导线闭合环时，角度经过平差，还可提高点位的横向精度。2

导线形式4.隧道洞内控制测量-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量2

导线形式图14-8导线环4.隧道洞内控制测量-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量2

导线形式图14-10交叉4.隧道洞内控制测量-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量2

导线形式图14-11旁点导线环5.隧道施工放样-1洞内平面控制测量14.4.1平面控制测量

导线形式是指洞内控制依靠导线进行，施工放样用的正式中线点由导线测设，中线点的精度能满足局部地段施工要求即可。导线控制的方法较中线形式灵活，点位易于选择，测量工作也较简单，而且具有多种检核方法；当组成导线闭合环时，角度经过平差，还可提高点位的横向精度。隧道是边开挖、边衬砌，为保证开挖方向正确、开挖断面尺寸符合设计要求，施工测量工作必须要紧紧跟上，同时要保证测量成果的正确性。5.隧道施工放样-

洞隧道施工放样概述隧道是边开挖、边衬砌，为保证开挖方向正确、开挖断面尺寸符合设计要求，施工测量工作必须要紧紧跟上，同时要保证测量成果的正确性。5.隧道施工放样-1洞内中线测设14.5.1洞内中线测设隧道洞内施工，是以中线为依据来进行。1.由导线测设中线以导线形式作为洞内平面控制时，正式中线点由临近的导线点以极坐标法测设在地面上之后，应在中线点上安置经纬仪，以任何两个已知坐标的点为目标测其角度。用实测角值与坐标反算的角值比较，以检查中线点测设的正确性。图14-12正式中线和临时中线5.隧道施工放样-1洞内中线测设14.5.1洞内中线测设2.独立的中线法若用独立的中线法测设，在直线上应采用正倒镜分中法延伸直线；在曲线上一般采用弦线偏角法。采用独立中线法时，永久中线点间距离：直线上不小于100m，曲线上不小于50m。5.隧道施工放样-2导坑延伸测量14.5.2导坑延伸测量当导坑从最前面一个临时中线点继续向前掘进时，在直线上延伸不超过30m，曲线上不超过20m的范围内，可采用“串线法”延伸中线。用串线法延伸中线时，应在临时中线点前或后用仪器再设置两个中线点，如图14-13中的1′、2′，其间距不小于5m。图14-13串线法临时中线测设5.隧道施工放样-2导坑延伸测量14.5.2导坑延伸测量如果用激光导向仪，将其挂在中线洞顶部来指示开挖方向，可以定出100m以外的中线点，如图14-14所示。这种方法对于直线隧道和全断面开挖的定向，既快捷又准确。图14-14激光导向掘进5.隧道施工放样-2导坑延伸测量14.5.2导坑延伸测量在曲线导坑中，常用弦线偏距法和切线支距法。弦线偏距法最方便，如图所示，A、B为曲线上已定出的两个临时中线点，如要向前定出新的中线点C，要求BC=AB=s，则从B沿CB方向量出长度s，同时从A量出偏距d，将两尺拉直使两长度分划相交，即可定出D点，然后在D、B方向上挂三根垂球线，用串线法指导B、C间的掘进，掘进长度超过临时中线点间距时，由B沿DB延伸方向量出距离s，即可测设出新的临时中线点C。5.隧道施工放样-4腰线的测设14.5.4腰线的测设在隧道施工中，为了随时控制洞底的高程，以及进行断面放样，通常在隧道侧面岩壁上沿中线前进方向每隔一定距离（5~10m),标出比洞底设计地坪高出1m的抄平线，称为腰线。由于隧道有一定的设计坡度，因此腰线也按此坡度变化，它和隧道底设计地坪高程线是平行的。5.隧道施工放样-5隧道结构物的施工放样14.5.5隧道结构物的施工放样进洞数据通过坐标反算得到后，应在洞口投点安置经纬仪，测设出进洞方向，并将此掘进方向标定在地面上，即测设洞口投点的护桩，量出各护桩到A的距离。在洞口的山坡面上标出中垂线位置，按设计坡度指导劈坡工作。劈坡完成后，在洞帘上测设出隧道断面轮廓线，就可以进行洞门施工了的开挖。

1.洞门施工测量图14-17洞门施工测量5.隧道施工放样-5隧道结构物的施工放样14.5.5隧道结构物的施工放样在隧道施工中，为使开挖断面能较好的符合设计断面，在每次掘进前，应在开挖断面上，根据中线和轨顶高程，标出设计断面尺寸线。

2.隧道开挖断面测量5.隧道施工放样-5隧道结构物的施工放样14.5.5隧道结构物的施工放样在施工放样之前，应对洞内的中线点和高程点加密。中线点加密的间隔视施工需要而定，一般为5～10m一点，加密中线点可按定测的精度测定。加密中线点的高程，均以五等水准精度测定。在衬砌之前，还应进行衬砌放样，包括立拱架测量、边墙及避车洞和仰拱的衬砌放样，洞门砌筑施工放样等一系列的测量工作。3.结构物的施工放样6.隧道竣工测量-

隧道竣工测量内容14.6隧道竣工测量隧道竣工以后，应在直线地段每50m，曲线地段每20m，