隧道工程隧道測量知識詳解(一套)(6)課件

隧道工程測量第一節(jié)隧道工程測量概述隧道是線路工程穿越山體等障礙物的通道，或是為地下工程施工所做的地面與地下聯(lián)系的通道。隧道施工是從地面開挖豎井或斜井、平硐進入地下的。為了加快工程進度，通常采取多井開挖以增加工作面的辦法，如圖12-30所示。在對向開挖的隧道貫通面上，中線不能吻合，這種偏差稱為貫通誤差。貫通誤差包括縱向誤差AF、橫向誤差A"、高程誤差AA。其中、縱向誤差僅影響隧道中線的長度，容易滿足設計要求。因此，根據(jù)具體工程的性質、隧道長度和施工方法的不同，一般只規(guī)定貫通面上橫向誤差及高程誤差的限差：A"＜50-100mm，AA＜30-50mm。在隧道工程施工過程中，需要利用測量技術指定隧道的開挖井位、開挖方向，控制隧道的貫通誤差等。為了做好這些工作，首先要進行地面控制測量。地面控制測量分平面控制和高程控制兩部分。

①直接定線法

對于長度較短的直線隧道，可以采用直接定線法。如圖12-31所示，如上圖：A、0兩點是設計的直線隧道洞口點，直接定線法就是把直線隧道的中線方向在地面標定出來，即在地面測設出位于AD直線方向上的B、C兩點，作為洞口點A、D向洞內引測中線方向時的定向點。在4點安置經(jīng)緯儀，根據(jù)概略方位角。定出B'點。搬經(jīng)緯儀到B'點，用正倒鏡分中法延長直線到C'點。搬經(jīng)緯儀至CF點，同法再延長直線到0點的近旁0'點。在延長直線的同時，用經(jīng)緯儀視距法或用測距儀測定義月"、月"C'和C"D"的長度，量出D'0的長度。計算C點的位移量。在CJ點垂直于CfD'方向量取C"C，定出C點。安置經(jīng)緯儀于C點，用正倒鏡分中法延長DC至月點，再從屬點延長至A點。如果不與A點重合，則進行第二次趨近，直至月、C兩點正確位于AD方向上。月、C兩點即可作為在人、0點指明掘進方向的定向點，4、月、C、0的分段距離用測距儀測定，測距的相對誤差不應大于1：5000。③三角網(wǎng)法

對于隧道較長、地形復雜的山嶺地區(qū)，地面平面控制網(wǎng)一般布置成三角網(wǎng)形式，如圖12-32所示。測定三角網(wǎng)的全部角度和若干條邊長，或全部邊長，使之成為邊角網(wǎng)。三角網(wǎng)的點位精度比導線高，有利于控制隧道貫通的橫向誤差。④GPS法用全球定位系統(tǒng)GPS技術作地面平面控制時，只需要布設洞口控制點和定向點且相互通視，以便施工定向之用。不同洞口之間的點不需要通視，與國家控制點或城市控制點之間的聯(lián)測也不需要通視。因此，地面控制點的布設靈活方便，且定位精度目前已優(yōu)于常規(guī)控制方法。(2)高程控制測量高程控制測量的任務是按規(guī)定的精度施測隧道洞口(包括隧道的進出口、豎井口、斜井口和平響口)附近水準點的高程，作為高程引測進洞的依據(jù)。高程控制通常采用三、四等水準測量的方法施測。水準測量應選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達到設站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設的水準點應不少于兩個，且以安置一次水準儀即可聯(lián)測為宜。兩端洞口之間的距離大于1km時，應在中間增設臨時水準點。①掘進方向測設數(shù)據(jù)計算

如圖12-33所示一直線隧道的平面控制網(wǎng)，A、月、C、…、G為地面平面控制點。其中A、G為洞口點，S1、S2為設計進洞的第1、第2個中線里程樁。為了求得A點洞口中線掘進方向及掘進后測設中線里程樁S1，用坐標反算公式求測設數(shù)據(jù)：對于G點洞口的掘進測設數(shù)據(jù)，可以作類似的計算。

對于中間具有曲線的隧道，如圖12-34所示，隧道中線轉折點C的坐標和曲線半徑只已由設計文件給定。因此，可以計算兩端進洞中線的方向和里程并測設。當掘進達到曲線段的里程以后，按照測設線路工程平面圓曲線的方法測設曲線上的里程樁。②洞口掘進方向標定

隧道貫通的橫向誤差主要由隧道中線方向的測設精度所決定，而進洞時的初始方向尤為重要。因此，在隧道洞口，要埋設若干個固定點，將中線方向標定于地面，作為開始掘進及以后與洞內控制點聯(lián)測的依據(jù)。如圖12-35所示，用1、2、3、4標定掘進方向，再在洞口點火與中線垂直方向上埋設5、6、7、8樁。所有固定點應埋設在不易受施工影響的地方，并測定入點至2、3、6、7點的平距。這樣，在施工過程中可以隨時檢查或恢復洞口控制點的位置和進洞中線的方向及里程。腰線測設：在隧道施工中，為了控制施工的標高和隧道橫斷面的放樣，在隧道巖壁上，每隔一定距離(5-10m)測設出比洞底設計地坪高出1m的標高線，稱為腰線。腰線的高程由引入洞內的施工水準點進行測設。由于隧道的縱斷面有一定的設計坡度，因此，腰線的高程按設計坡度隨中線的里程而變化，它與隧道的設計地坪高程線是平行的。

④掘進方向指示

隧道的開挖掘進過程中，洞內工作面狹小，光線暗淡。因此，在隧道掘進的定向工作中，經(jīng)常使用激光準直經(jīng)緯儀或激光指向儀，以指示中線和腰線方向。它具有直觀、對其他工序影響小、便于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。例如，采用機械化掘進設備，用固定在一定位置上的激光指向儀，配以裝在掘進機上的光電接收靶，當掘進機向前推進中，方向如果偏離了指向儀發(fā)出的激光束，則光電接收靶會自動指出偏移方向及偏移值，為掘進機提供自動控制的信息。

(2)洞內施工導線和水準測量①洞內導線測量

測設隧道中線時，通常每掘進20m埋設一個中線樁。由于定線誤差，所有中線樁不可能嚴格位于設計位置上。所以，隧道每掘進至一定長度(直線隧道約每隔100m左右，曲線隧道按通視條件盡可能放長)布設一個導線點，也可以利用埋設的中線樁作為導線點，組成洞內施工導線。導線的轉折角采用DJ2級經(jīng)緯儀至少觀測兩個測回。距離用經(jīng)過檢定的鋼尺或光電測距儀測定。洞內施工導線只能布置成支導線的形式，并隨著隧道的掘進逐漸延伸。支導線缺少檢核條件，觀測應特別注意，轉折角應觀測左角和右角，邊長應往返測量。根據(jù)導線點的坐標來檢查和調整中線校位置。隨著隧道的掘進，導線測量必須及時跟上，以確保貫通精度。(3)盾構施工測量盾構法是隧道施工采用的一項綜合性施工技術，它是將隧道的定向掘進、運輸、襯砌、安裝等各工種組合成一體的施工方法。其工作深度可以很深，不受地面建筑和交通的影響，機械化和自動化程度很高，是一種先進的土層隧道施工方法，廣泛用于城市地下鐵道、越江隧道等工程的施工中。盾構施工測量主要是控制盾構的位置和推進方向。利用洞內導線點測定盾構的位置(當前空間位置和軸線方向．)1用激光經(jīng)緯儀或激光定向儀指示推進方向，用千斤頂編組施以不同的推力，進行糾偏，即調整盾構的位置和推進方向。盾構的標準外形是圓筒形，也有矩形、半圓形等與隧道斷面相近的特殊形狀。圖12-37所示為圓筒形盾構及隧道襯砌管片的縱剖面示意圖。切口環(huán)是盾構掘進的前沿部分，利用沿盾構圓環(huán)四周均勻布置的推進千斤頂，頂住己拼裝完成的襯砌管片(鋼筋混凝土預制)，使盾構向前推進。第四節(jié)豎井聯(lián)系測量在隧道施工中，除了通過開挖平峒、斜井以增加工作面外，還可以采用開挖豎井的方法來增加工作面，將整個隧道分成若干段，實行分段開挖。例如，城市地下鐵道的建造，每個地下站是一個大型豎井，在站與站之間用盾構進行開挖，并不受城市地面密集的建筑物和繁忙交通的影響。為了保證地下各方向的開挖面能準確貫通，必須將地面控制網(wǎng)中的點位坐標、方位和高程，通過豎井傳遞到地下，這項工作稱為豎井聯(lián)系測量。豎井施工前，根據(jù)地面控制點把豎井的設計位置測設于地面。豎井向地下開挖，其平面位置用懸掛大錘球或用垂準儀測設鉛垂線，可以將地面的控制點垂直投影至地下施工面。工作原理和方法與高層建筑的平面控制點垂直投影完全相同。高程控制點的高程傳遞可以用鋼卷尺垂直丈量法或全站儀天頂測距法。第五節(jié)隧道竣工測量