隧道施工測量§7-1隧道施工的特點及施工測量的任務和內容§7-2隧道貫通誤差§7-3隧道洞外控制測量§7-4進洞關系計算和進洞測量§7-5隧道洞內控制測量§7-6隧道施工中線測設§7-1

隧道施工的特點及

施工測量的任務和內容為了保證工期，常利用增加開挖面的方法，將整個隧道分成若干段同時施工；一、隧道施工的特點開挖順著中線不斷地向洞內延伸，襯砌和洞內建筑物（避車洞、排水溝、電纜槽等）的施工緊跟其后，不等貫通，隧道內的大部分建筑物已經建成；增加開挖面的主要方法有：設置平行導坑或在隧道中部設置橫洞、斜井或豎井。二、隧道施工測量的主要任務保證洞內各項建筑物以規定的精度按照設計位置修建，不得侵入建筑限界。保證相向開挖的工作面，按照規定的精度在預定位置貫通；兩個開挖面相向開挖，在預定位置挖通稱為貫通。貫通后，由兩端分別引進的線路中線，應按設計規定的精度正確銜接。洞外總體控制作為指導隧道施工的測量工作，在隧道開挖前一般要建立具有必要精度的、獨立的隧道洞外施工控制網，作為引測進洞的依據；對于較短的隧道，可不必單獨建立洞外施工控制網，而以經隧道施工復測、調整后并確認的洞外線路中線控制樁為引測進洞的依據。三、隧道施工測量的特點2.洞內分級控制洞內控制點控制正式中線點（正式中線點是洞內襯砌和洞內建筑物施工放樣的依據），正式中線點控制臨時中線點；臨時中線點控制掘進方向。洞內高程控制與平面相仿，臨時水準點控制開挖面的高低，正式水準點控制洞內襯砌和洞內建筑物的高程位置。對于采用全斷面開挖法開挖的隧道，其測量過程與先挖導坑后擴大成型開挖的隧道基本一樣，不同的是對臨時中線點、臨時水準點的測設精度要求較高，或者是直接測設正式中線點、正式水準點。3.開挖方法影響測量方式先導坑后擴大成型法對隧道的位置還有一定的糾正余地，隧道施工測量可先粗后精；全斷面開挖法一次成型，隧道施工測量必須一次到位。4.隧道施工的特殊環境對控制點布設提出特殊要求隧道貫通前，洞內平面控制測量只能采用支導線的形式，測量誤差隨著開挖的延伸而積累。洞外控制網和洞內施工控制測量應保證必要的精度。控制點應設置在不易被破壞的位置處。四、隧道施工測量量的主要內容洞外平面控制測量量；洞外高程控制測量量；洞內平面控制測量量；洞內高程控制測量量；進洞測量；洞內中線測設；貫通誤差調整；竣工測量。§7-2隧道道貫通誤差一、貫通誤差及其其對隧道貫通的影影響相向開挖的兩條施施工中線上，具有有貫通面里程的中中線點不重合，兩兩點連線的空間線線段稱為貫通誤差差。實際的貫通誤差只只有在貫通后才能能確定！貫通面1.貫通誤差的的分類貫通誤差在水平面面上的正射投影稱稱為平面貫通誤差差；在鉛垂面上的正射射投影稱為高程貫貫通誤差，簡稱高高程誤差。貫通面平面貫通誤差在水水平面內可分解為為兩個分量：與貫通面平行的分分量，稱為橫向貫貫通誤差，簡稱橫橫向誤差；與貫通面垂直的分分量，稱為縱向貫貫通誤差，簡稱縱縱向誤差。貫通面2.貫通誤差差對隧道貫通的影影響高程誤差主要影響響線路坡度。縱向誤差影響隧道道中線的長度和線線路的設計坡度。。橫向誤差影響線路路方向，如果超過過一定的范圍，就就會引起隧道幾何何形狀的改變，甚甚至造成侵入建筑筑限界而迫使大段段襯砌拆除重建，，既給工程造成重重大經濟損失又延延誤了工期。因此此，必須對橫向誤誤差加以限制。3.橫向誤差差和高程誤差的限限差兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20橫向貫通誤差（mm）100150200300400500高程貫通誤差（mm）±504.影響貫通誤誤差的主要因素及及其分解由于洞外控制測量量、洞內外聯系測測量、洞內控制測測量和洞內中線放放樣等項誤差的共共同影響。一般將洞外平面控控制測量的誤差做做為影響隧道橫向向貫通誤差的一個個獨立的因素，將將兩相向開挖的洞洞內導線測量的誤誤差各為一個獨立立的因素，按照等等影響原則確定相相應的橫向貫通誤誤差。高程控制測量中，，洞內、洞外高程程測量的誤差對高高程貫通誤差的影影響，按相等原則則分配。5.控制測量對對貫通精度影響的的限值測量部位橫向中誤差（mm）高程中誤差mm相鄰兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20洞外30456090120150±18洞內406080120160200±17洞外、洞內總影響5075100150200250±25二、貫通誤差估算算1.導線測量誤誤差對橫向貫通精精度的影響（mm）測角誤差的影響設RX為導線環在隧道兩兩洞口連線的一列列邊上的各點至貫貫通面的垂直距離離（m），則導線的測角中誤誤差m（″）對橫向貫通中誤差差的影響為：貫通誤差估估算的方法法因控制網網的形式不不同而異RX1RX2RX3RX4RX5RX6RX7RX812345678（mm）xy貫通面測距誤差的的影響設導線環在在鄰近隧道道兩洞口連連線的一列列測邊上的的各邊對貫貫通面上的的投影長度度為dy(m)，導導線邊長測測量的相對對中誤差為為ml/l，則由于測測距誤差對對貫通面上上橫向中誤誤差的影響響為：dy2dy412345678dy1貫通面dy5dy7受角度測量量誤差和距距離測量誤誤差的共同同影響，導導線測量誤誤差對貫通通面上橫向向貫通中誤誤差的影響響為：方法1.按按照嚴密密公式計算算(公式與與方法見《《新建鐵路路測量規范范（條文說說明）》)2.三角測測量誤差對對橫向貫通通精度的影影響估算12345678方法2.按按導線估估算（偏于于安全，目目前不提倡倡）3.高程程控制測量量對高程貫貫通誤差的的影響估算算在貫通面上上，受洞外外或洞內高高程控制測測量誤差影影響而產生生的高程中中誤差為：：式中，M為每千米水水準測量的的偶然中誤誤差，以mm計；L為洞外或洞洞內兩開挖挖洞口間高高程路線長長度的公里里數。算例［例7-1］某鐵路路隧道為直直線隧道，，設計長度度為L=1136.29m，洞洞外平面控控制設計為為單導線，，其布設如如圖。試確確定測量等等級并判定定該設計方方案能否滿滿足貫通的的精度要求求。（1）圖圖解相關數數據A、F為導線的始始、終點，，亦為隧道道洞口控制制點。以洞外導線線的始點A做為坐標系系原點，以以隧道中線線按里程增增加方向為為X軸正向，建建立測量坐坐標系。在在地形圖上上，各導線線點A、B、C、D、E、F在貫通面方方向上的垂垂足分別為為A′、B′′，C′、、D′、E′、F′′，量算出各各導線點的的垂距RX及各導線邊邊在貫通面面方向上的的投影長度度dy，其結果于于表7-3中。［解］（2）確定定隧道洞外外平面控制制測量等級級本例隧道長長度小于2km，根據表表7-5洞洞外導線線測量適用用長度知，，洞外導線線可布設為為五等，即即導線測角中中誤差為mβ=±4.0″，邊長相對中中誤差為ml/l=1/20000。。（3）估算算洞外導線線測量誤差差對貫通的的影響洞外導線測測量誤差對對貫通的影影響列表計計算如下表7-3洞外導導線測量誤誤差對橫向向貫通影響響各導線點至貫通面的垂距RX各導線邊在貫通面方向的投影長度dy點名RX（m）RX2（m2）導線邊dy（m）dy2（m2）B400160000A~B14019600C15025500B~C401600D25062500C~D16025600E480230400D~E704900E~F13016900∑475400∑68600=±13.4（mm）=±13.1（mm）=±18.7（mm）洞外導線測測量中誤差差對隧道的的影響預計計是18.7mm，其允許值是是30mm，顯然該洞外外導線測量量設計可行行。注意：計算洞外導導線測角誤誤差影響值值時，不應應計入始、、終點（即即洞口控制制樁）。但但在引入洞洞內導線時時，兩洞口口控制樁上上需測角，，故其測角角誤差應計計入洞內的的測量誤差差。§7-3隧隧道洞洞外控制測測量直線隧道長長度大于1000m，曲線隧隧道長度大大于500m，，均應根據據橫向貫通通精度要求求進行隧道道平面控制制測量設計計。兩相鄰開挖挖洞口（包包括橫洞口口、斜井口口）高程路路線長度大大于5000m，應根據高程程貫通精度度要求進行行隧道高程程控制測量量設計。一、洞外平平面控制測測量對于直線隧隧道，洞外外平面控制制測量的目目的主要是是獲取兩端端洞口較為為精確的點點的平面位位置和引測測進洞的方方向；對于曲線隧隧道，洞外外平面控制制測量除具具有與直線線隧道相同同的目的外外，還在于于間接求算算隧道所在在曲線的轉轉向角及兩兩端洞口控控制樁與交交點的相對對位置，進進而按設計計選配的圓圓曲線半徑徑和緩和曲曲線長重新新確定隧道道中線的位位置。1.中線線法中線法一般般只能用于于短于1000m的直線隧隧道和短于于500m的曲線線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：中中線法、精精密導線法法、三角網網和GPS網等。先將洞內線線路中線點點的平面位位置測設于于地面，經經檢核確認認該段中線線與兩端相相鄰線路中中線能夠正正確銜接后后，方可以以此作為依依據，進行行引測進洞洞和洞內中中線測設。。2.精密密導線法導線最短邊邊長不應小小于300m，相鄰鄰邊長的比比不應小于于1：3，，并盡量采采用長邊，，以減小測測角誤差對對導線橫向向誤差的影影響。用導線方式式建立隧道道洞外平面面控制時，，導線點應應沿兩端洞洞口的連線線布設。導線點的位位置應根據據隧道的長長度和輔助助坑道的數數量及分布布情況，并并結合地形形條件和儀儀器測程選選擇。導線的水平平角一般采采用方向觀觀測法。當當水平角只只有兩個方方向時，可可按奇數和和偶數測回回分別觀測測導線的左左角和右角角，這樣可可以檢查出出測角儀器器的帶動誤誤差，數據據處理時可可以較大程程度地消除除此項誤差差的影響。。導線的內業業計算一般般采用嚴密密平差法，，對于四、、五等導線線也可采用用近似平差差計算隧道洞外導導線應組成成閉合環，，一個控制制網中導線線環的個數數應不少于于4個；每個環環的邊數約約為4~6條，應盡可可能將兩端端洞口控制制點納入到到導線網中中。3.三角網網法三角測量建建立隧道洞洞外平面控控制時，一一般是布設設成單三角角鎖的形式式。對于直線隧隧道，一排排三角點應應盡量沿線線路中線布布設。條件件許可時，，可將線路路中線做為為三角鎖的的一條基本本邊，布設設為直伸三三角鎖。以以減小邊長長誤差對橫橫向貫通的的影響。對于曲線隧隧道，應盡盡量沿著兩兩洞口的連連線方向布布設，以減減弱邊長誤誤差對橫向向貫通的影影響。二、洞外高高程控制測測量洞外高程控控制測量的的任務，是是按照測量量設計中規規定的精度度要求，以以洞口附近近一個線路路定測點的的高程為起起算高程，，測量并傳傳算到隧道道另一端洞洞口與另一一個定測高高程點閉合合。閉合的高程程差應設斷斷高，或推推算到路基基段調整。。這樣，既既使整座隧隧道具有統統一的高程程系統，又又使之與相相鄰線路正正確銜接，，從而保證證隧道按規規定精度在在高程方面面正確貫通通，保證各各項建筑物物在高程方方面按規定定限界修建建。洞外高程測測量的等級級劃分隧道高程控控制測量一一般采用水水淮測量，，對于四、、五等高程程控制測量量也可采用用光電測距距三角高程程測量。高程控制測測量誤差對對高程貫通通精度的影影響受洞外或洞洞內高程控控制測量的的誤差影響響，貫通面面上所產生生的高程中中誤差按下下式估算：：式中：mΔ為每千米水水準測量高高差中數的的偶然中誤誤差，以mm計；L為洞外或洞洞內兩開挖挖洞口間水水準路線長長度，以km計。每千米水準準測量高差差中數的偶偶然中誤差差計算[例7—2]某鐵鐵路直線隧隧道，設計計長度為5246m，分別由由兩端洞口口相向開挖挖。兩端洞洞口分別埋埋設四個水水準點：BM23、、BM23－1和BM24、、BM24－1，其其中BM23和BM24為為定測線路路水準點。。洞外高程程控制測量量設計為四四等水準測測量，布設設六個臨時時水準點。。各測段水水準路線長長度、往返返測高差觀觀測值及高高程計算列列于表中，，試計算每每千米水準準測量高差差中數的偶偶然中誤差差mΔ，并估算mΔh。表7—11往返測測高差觀測測值及高程程計算每千米水準準測量高差差中數的偶偶然中誤差差計算高程貫通中中誤差為：：可見，該項項洞外高程程控制測量量對貫通面面上所產生生的高程貫貫通中誤差差的影響滿滿足精度要要求。§7-4進進洞關關系計算和和進洞測量量控制測量確確認了隧道道兩端線路路中線控制制樁與洞外外平面控制制點的相對對位置關系系。根據洞外控控制測量成成果，計算算由洞外控控制點引測測進洞測設設數據，據據此指導隧隧道的進洞洞及洞內開開挖，稱為為進洞關系系計算。。進洞關系系計算和和進洞測測量的主主要任務務1.確定定隧道中中線與平平面控制制網之間間的關系系；2.在洞洞內控制制建立之之前，指指導中線線進洞和和洞內開開挖。隧道進洞洞測設的的主要方方法———極坐標標法將隧道的的中線控控制樁納納入洞外外平面控控制網，，控制測測量完成成后，即即可求得得它們的的精確坐坐標。根根據這些些點的坐坐標和洞洞口（或或洞內））中線點點的坐標標，反算算出極坐坐標法的的放樣數數據，進進而現場場測設。。ABCD§7-5隧隧道洞內內控制測測量洞內控制制測量起起始于兩兩端洞口口處的洞洞外控制制點，隨隨著隧道道的開挖挖而向前前延伸。。因此，只只能敷設設成支線線形式，，其形狀狀完全取取決于隧隧道的形形狀；只能用重重復觀測測的方法法進行檢檢核。一、洞內內平面控控制測量量洞內平面面控制通通常有兩兩種形式式，即中中線形式式和導線線形式。。中線形式式就是以以定測精精度或稍稍高于定定測精度度，在洞洞內按中中線測量量的方法法測設隧隧道中線線。這種種方法只只適用于于短隧道道。洞內導線線主要有有以下幾幾種形式式：1.單單導線2.導線線環3.主副副導線環環4.交叉叉導線5.旁點點導線洞內導線線應注意意的問題題導線點應應盡量布布設在施施工干擾擾小、通通視良好好、地層層穩固的的地方；；點間視線線應離開開洞內設設施0.2m以上；導線的邊邊長在直直線地段段不宜短短于200m，在曲線地地段不宜宜短于70m，并盡量選選擇長邊邊和接近近等邊；；導線點應應埋于坑坑道底板板面以下下10~20cm，上面蓋鐵鐵板以保保護樁面面及標志志中心不不受損壞壞，為便便于尋找找，應在在邊墻上上用紅油油漆預以以標注；；采用雙照照準法測測角，測測回間要要重新對對中儀器器和覘標標，以減減小對中中誤差和和對點誤誤差的影