隧道洞內(nèi)測量施工工藝工法

1、 PAGE 23隧道洞內(nèi)測量施工工藝工法1前言1.1工藝工法概況洞內(nèi)測量的主要目的是使隧道各開挖面之間正確貫通，洞內(nèi)各結構物建筑界限滿足規(guī)范要求，主要測量內(nèi)容有洞內(nèi)控制測量、貫通測量、施工測量。70年代以前，洞內(nèi)控制測量多采用鋼尺量距導線，中線測量多采用偏角法、正倒鏡穿線法，斷面測量一般采用皮尺花桿進行測量。70年代以后，隨紅外測距儀、全站儀廣泛應用于測量領域，洞內(nèi)控制測量采用光電測距導線，中線放樣多采用極坐標法，斷面測量采用全站儀極坐標法進行測量。1.2工藝原理在隧道洞內(nèi)布設導線點，自洞外控制網(wǎng)向洞內(nèi)導線點引測坐標、高程，保證洞內(nèi)外導線點成果為統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，利用洞內(nèi)導線點成果指導隧道的開挖

2、、襯砌，確保相鄰貫通面正確貫通，隧道幾何尺寸滿足界限要求。2工藝工法特點應用全站儀導線測量測設洞內(nèi)控制點坐標，水準測量或者光電測距三角高程測量測量洞內(nèi)水準點高程，采用全站儀極坐標法進行施工放樣和斷面測量，利用常規(guī)測量儀器即可完成洞內(nèi)測量任務，測量原理簡單，測量工藝經(jīng)濟合理。3 適用范圍適用于鐵路、公路、地鐵、水利、水電、礦山等隧道工程洞內(nèi)測量。4 主要引用標準鐵路工程測量規(guī)范TB10101高速鐵路工程測量規(guī)范TB 10601城市軌道交通工程測量規(guī)范GB50308公路勘測規(guī)范JTG C10水利水電工程測量規(guī)范（規(guī)劃設計階段）SL 197工程測量規(guī)范GB 500265 洞內(nèi)測量施測方法 洞內(nèi)控制測

3、量采用閉合環(huán)導線施測，導線環(huán)邊數(shù)為46條，導線環(huán)隨開挖向前推進，對中短隧道洞內(nèi)導線布設為平面、高程三維網(wǎng)，對于特長隧道，洞內(nèi)高程采用高精度幾何水準測量施測，中線放樣和斷面測量采用全站儀極坐標法施測，貫通誤差的調(diào)整采用導線平差法或中線調(diào)整法進行調(diào)整。6 工藝流程及操作要點6.1洞內(nèi)測量工藝流程 洞內(nèi)測量主要包含洞內(nèi)控制測量、貫通測量、施工測量三大部分，測量流程如下圖。圖1 洞內(nèi)測量工藝流程圖6.2操作要點6.1.1收集資料應收集與洞內(nèi)控制測量、施工放樣有關的規(guī)范、標準、作業(yè)指導書等，作為測量工作的技術依據(jù)。另外還應收集隧道平面圖、縱斷面圖、隧道所在曲線要素、各輔助導坑幾何形狀及平面位置設計圖、隧

4、道斷面及細部設計圖紙、計單位的洞外控制點成果、隧道控制測量成果報告、施工單位編制的施工組織設計等，作為洞內(nèi)控制測量精度估算和施工放樣數(shù)據(jù)計算的依據(jù)。6.1.2 洞內(nèi)控制測量方案設計 隧道長度大于1500m時，應根據(jù)橫向貫通中誤差進行平面控制網(wǎng)設計，估算洞外控制測量產(chǎn)生的橫向貫通誤差影響值，并進行洞內(nèi)測量設計。水準路線大于5000m時，應根據(jù)高程貫通中誤差進行高程控制網(wǎng)設計。1 洞內(nèi)控制網(wǎng)技術設計內(nèi)容1）根據(jù)洞外平面控制測量精度估算貫通誤差，驗算洞外控制網(wǎng)測量的橫向貫通誤差影響值。2）根據(jù)洞口不同控制點組合估算的橫向貫通誤差，選擇引測進洞聯(lián)系邊。3）根據(jù)洞內(nèi)允許橫向貫通誤差設計洞內(nèi)導線測量精度。

5、4）洞外高程控制測量施測后，按洞外高程測量平差精度驗算高程貫通誤差影響值，設計洞內(nèi)高程控制測量精度等級。2 洞內(nèi)平面控制網(wǎng)設計要素表1 洞內(nèi)平面控制網(wǎng)設計要素 測量部位測量方法測量等級適用長度（km）測角中誤差（）邊長相對中誤差洞 內(nèi)導線測量二9201.01/100 000隧道二等691.31/100 000三361.81/50 000四1.532.51/50 000一級1.54.01/20 0003 洞內(nèi)高程控制網(wǎng)設計要素表2 洞內(nèi)高程控制網(wǎng)設計要素測量部位測量等級兩開挖洞口間高程路線長度（km）每千米高程測量偶然中誤差（mm）洞 內(nèi)二321.0三11323.0四5115.0五57.56.1

6、.3洞內(nèi)導線控制測量1 選點埋樁洞內(nèi)導線邊長應根據(jù)測量設計確定，導線邊長在直線段不宜短于200m，曲線段不短于70m，在條件許可的情況應盡量設置長邊，導線點布設在施工干擾小、穩(wěn)固可靠、便于設站的地方，視線應旁離洞內(nèi)設施0.2m以上。洞內(nèi)水準點應每200500m設置一對點，點位設置在洞內(nèi)不易被碾壓破壞的地方?？刂泣c可采用混凝土現(xiàn)場澆注的方法埋設。2 洞內(nèi)導線施測1）洞內(nèi)導線的布設形式 洞內(nèi)導線應布設為多邊形閉合環(huán)，每個導線環(huán)由46條邊構成，如圖2所示，長隧道宜布設為交叉雙導線。當采用輔助平行導坑進行施工時，平行導坑方案的主要特點是平行導坑相向獨頭掘進先于正洞貫通，在平行導坑中形成多個工作面進行正

7、洞的開挖，從而達到正洞快速施工的目的。平行導坑與正洞長度相當，最后將導坑擴挖與正洞形成雙線。由于平導獨頭掘進，便于在平導內(nèi)布設高精度的導線網(wǎng)，導線網(wǎng)隨施工的掘進不斷向前推進，平導貫通后，可對平導高精度導線進行統(tǒng)一平差及貫通誤差調(diào)整，由于平導需要二次擴挖，采用平差法調(diào)整貫通誤差既可以提高洞內(nèi)精密導線網(wǎng)的整體精度，又不會對平導擴挖造成影響，貫通誤差調(diào)整后的導線網(wǎng)成果可指導正洞開挖和平導的擴挖。由于先調(diào)整貫通誤差，后指導平導的二次擴挖和正洞的后續(xù)開挖，貫通誤差的調(diào)整對隧道建筑界限的影響相對較小。這種施工模式控制網(wǎng)一般按圖3布設。平行導坑內(nèi)導線布設為多邊形閉合環(huán)，正洞導線由平導經(jīng)橫通道向內(nèi)引測，采用主

8、副導線進行測量，各橫通道間分段貫通。平導獨頭相向貫通后貫通誤差采用導線平差法進行調(diào)整，采用調(diào)整誤差后的平導導線成果指導正洞未貫通段的施工中線。2）洞內(nèi)導線測量注意事項 洞內(nèi)導線測角、測距技術要求可參照洞外控制導線測量的相關要求。 洞內(nèi)導線應盡量沿線路中線布設或與線路中線平移一適當距離左右交叉布設，邊長要接近等邊。 對于大斷面的長隧道，可布設成多邊形閉合導線環(huán)。有平行導坑時，平行導坑的單導線應與正洞導線聯(lián)測，以資檢核。 長邊導線的邊長應按貫通要求進行設計，當導坑延伸至兩倍洞內(nèi)導線設計邊長時，應進行一次導線引伸測量。每測定一個新導線點時，都需對以前的導線點作檢核測量。 進行角度觀測時，應盡可能減小

9、儀器對中和目標偏心誤差的影響。一般在測回間采用儀器和覘標重新對中，在觀測時采用兩次照準兩次讀數(shù)的方法。若照準的目標是垂球線，應在其后設置明亮的背景，建議采用對點器覘牌照準，用較強的光源照準標志，以提高照準精度。 邊長測量中，當采用電磁波測距儀時，應防強燈光直接射入照準頭，應經(jīng)常拭凈鏡頭及反射棱鏡上的水霧。凡是構成閉合圖形的導線網(wǎng)（環(huán)），都應進行平差計算，以便求出導線點的新坐標值。當隧道全部貫通后，應對地下長邊導線進行重新平差，用以最后確定隧道中線。 對于大斷面的長隧道的地下導線，由于采用全站儀測距，地下導線在布設上有較大的改變，例如不再是支導線而成環(huán)狀，導線點不再嚴格地布設在隧道中線上，而是布

10、置在便于觀測，干擾小、通視好且堅固穩(wěn)定的地方。 對于短邊（斜井平坡段），宜采用強制對中的三聯(lián)腳架法測角測邊，以提高精度。 洞口進洞邊引測時，應選擇陰天或者夜間氣象穩(wěn)定的時間段進行觀測，避開陽光照射、洞內(nèi)外光線和溫度變化劇烈的時間段。 單口掘進導線長度較長時，應加測不低于6的陀螺定向邊。 洞內(nèi)四等及以上導線平差應采用嚴密平差法進行平差計算。6.1.4洞內(nèi)高程控制測量洞內(nèi)高程一般采用水準測量進行往返觀測，按照測量設計要求的精度施測，其技術指標及觀測限差參照洞外測量對高程測量的技術要求。隧道較短時可采相應水準測量等級要求的光電測距三角高程施測。洞內(nèi)水準點應定期復測，水準點向前沿伸測量時，應復核起算點

11、高程無誤后方可進行。6.1.4施工測量1 施工放樣洞內(nèi)施工放樣時，可在主控導線基礎上布設邊長50150m的施工導線，用于進行洞內(nèi)施工放樣測量，可采用全站儀極坐標法進行放樣。采用導線測設的中線點，一次測設不少于3個，并相互進行復核。2 斷面測量每次鉆爆前，應在開挖斷面上標示隧道中線，軌頂高程線和開挖輪廓線。斷面測量可采用自動斷面儀法，或采用具有無接觸目標測量功能的全站儀配置相應的軟件進行測量，還可以采用全站儀極坐標法或者斷面支距法進行測量。6.1.5貫通測量1 貫通誤差測定1）采用中線法測量的隧道，貫通之后，應從相向測量的兩個方向各自向貫通面延伸中線，并各釘一臨時中樁，丈量出兩臨時中樁之間的距離

12、，即得隧道的實際橫向貫通誤差，兩臨時樁的里程之差，即為隧道的實際縱向貫通誤差。2）采用導線作洞內(nèi)控制的隧道，可由進測的任一方向，在貫通面附近釘設一臨時樁點，然后由相向的兩個方向?qū)υ擖c進行測角和量距，各自計算臨時樁點的坐標。其Y坐標的差數(shù)即為實際的橫向貫通誤差，其X坐標之差為實際的縱向貫通誤差。在臨時樁點上安置經(jīng)緯儀測出角度，以便求得導線的角度閉合差(也稱方位角貫通誤差)。3）由兩端的水準點分別測出貫通面附近的臨時點的高程，其高程差即為實際的高程貫通誤差。2 貫通誤差調(diào)整調(diào)整貫通誤差的工作，原則上應在隧道未襯砌地段上進行，不再牽動已襯砌地段的中線，以防減小限界而影響行車。在中線調(diào)整之后，所有未襯

13、砌地段的工程，均應以調(diào)整后的中線指導施工。對于用地下導線精密測得實際貫通誤差的情況，當在規(guī)定的限差范圍之內(nèi)時，可將實測的導線角度閉合差平均分配到該段貫通導線各導線角，按簡易平差后的導線角計算該段導線各導線點的坐標，求出坐標閉合差。根據(jù)該段貫通導線各邊的邊長按比例分配坐標閉合差，得到各點調(diào)整后的坐標值，并作為洞內(nèi)未襯砌地段隧道中線點放樣的依據(jù)。高程貫通誤差調(diào)整時候，貫通誤差采用高程平差法進行調(diào)整。7 勞動力組織洞內(nèi)測量內(nèi)容主要有洞內(nèi)導線測量、高程測量、施工測量，應根據(jù)不同測量內(nèi)容進行勞動力組織，各工序一個作業(yè)組勞動力組織見下表3、表4、表5。7.1洞內(nèi)導線測量勞動力組織表3 洞內(nèi)導線測量勞動力組

14、織序號工作項目主要作業(yè)內(nèi)容人 數(shù)測量技術員測量工1全站儀觀測操作全站儀、全面協(xié)調(diào)12記錄記錄觀測數(shù)據(jù)、量儀器高13前視點找點、安置對點器、量儀器高114后視點 安置對點器、量儀器高13小計237.2洞內(nèi)水準測量勞動力組織 表4 洞內(nèi)水準測量勞動力組織序號工作項目主要作業(yè)內(nèi)容人 數(shù)測量技術員測量工1水準儀觀測操作水準儀、全面協(xié)調(diào)12前尺扶尺、照明23后尺扶尺、照明24記錄記錄觀測數(shù)據(jù)15小計157.3洞內(nèi)施工測量勞動力組織表5 洞內(nèi)施工測量勞動力組織序號工作項目主要作業(yè)內(nèi)容人 數(shù)測量技術員測量工1全站儀觀測操作全站儀、全面協(xié)調(diào)12記錄計算記錄觀測數(shù)據(jù)、量儀器高13放點放樣點位、照明24小計138

15、 主要機具設備一個開挖作業(yè)面需要的測量機具見下表6：表6 洞內(nèi)測量主要測量機具序號機具設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途1全站儀2級或以上導線測量、施工放樣2對點器對中相對精度1/3000套2導線測量、對后視點3對中桿付1施工放樣4水準儀DS3臺1高程放樣5塔尺對1高程放樣6精密水準儀DS1或以上臺1水準測量7水準尺因瓦對1水準測量8尺墊5kg只2水準測量9鋼卷尺3m把3丈量尺寸、量儀器高9 質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1洞內(nèi)導線閉合差超限。9.1.2 洞內(nèi)導線點發(fā)生位移或沉降。9.1.3 洞內(nèi)水準點往返閉合差超限。9.1.4 洞內(nèi)中線放樣錯誤造成隧道超欠挖。9.1.5 貫通誤差超限。9.

16、2保證措施9.2.1 測量使用的儀器必須經(jīng)法定計量檢定單位檢定合格，并在檢定有效期內(nèi)，使用過程中應及時進行校正，使儀器設備處于良好的工作狀態(tài)。9.2.2 洞內(nèi)導線測量測量前應對隧道內(nèi)進行通風，確保觀測視線清晰，并應用碘鎢燈對覘牌對稱照明，提高水平角觀測精度。9.2.3控制點埋設時，應盡量避開施工車輛經(jīng)常碾壓的地方，控制點埋設時混凝土沒有完全凝固時，應對控制點做好防護標志，確保控制點埋設穩(wěn)固，不得將控制點埋設在虛碴上。9.2.4 洞內(nèi)導線點每次使用前應對導線點穩(wěn)定性進行檢測，掌子面距離最近導線點的距離大于洞內(nèi)導線設計邊長的2倍時，應對原導線點進行復測，并對導線網(wǎng)進行延伸測量。9.2.5 洞內(nèi)導線

17、點經(jīng)復測發(fā)生位移或沉降時，應及時與洞內(nèi)控制測量單位聯(lián)系解決，由控制測量單位對位移或沉降導線的成果進行再次確認和修正。9.2.6 洞內(nèi)水準測量時，周圍施工機械應停止施工，防止機械震動影響觀測精度。9.2.7 洞內(nèi)施工測量放樣時，放樣計算資料及放樣點必須經(jīng)過復核，點位放樣完后應重新后視進行復核，或者置鏡不同導線點進行檢核。9.2.8導線點使用前應采用檢測相鄰導線點之間的角度、距離，高程控制點應檢測相鄰高程點之間的高差，當發(fā)現(xiàn)導線點發(fā)生位移或者高程點發(fā)生沉降，應逐站檢測至穩(wěn)固可靠的控制點上，重新計算發(fā)生位移和沉降的控制點成果，避免因控制點位移或沉降造成測量誤差過大造成貫通誤差超限。10 安全措施10.1主要安全風險分析洞內(nèi)測量作業(yè)過程中，對測量人員和測量設備可能造成傷害的風險因素主要有高空墜物、觸電、圍巖坍塌及隧道內(nèi)的施工車輛碰撞等。10