浅析隧道工程测量的测量工作

毕业设计（论文）题目浅析隧道工程施工中的测量工作ENGLISHTITLEANALYSISOFTHETUNNELWORKSINTHESURVEY学生姓名邵慧班级050131指导老师邹莉专业测绘工程二零零九年六月东华理工大学毕业设计（论文）摘要浅析隧道工程测量设计与施工邵慧（东华理工大学地测院测绘工程江西抚州344000）摘要随着社会经济的发展，我国的高速公路建设事业飞速发展，对隧道测设和施工测量等提出了更高质量和更高速度的要求。目前，随着测量技术和仪器的进步，测量方法也有了较大的改变，测量技术在高速公路施工过程中成为一个重要环节。本文在简单介绍了隧道主体工程设计以及隧道工程测量方法的基础上，重点对宝天高速大坪里隧道工程测量方法进行全面分析，并提出掌子面放样要及时和后面的主导线进行连测，及时调整掌子面的掘进方向，使隧道按设计中线顺利掘进。关键词公路隧道；工程测量；贯通误差东华理工大学毕业设计（论文）摘要ABSTRACTWITHTHESOCIOECONOMICDEVELOPMENT,CHINASRAPIDDEVELOPMENTOFHIGHWAYCONSTRUCTION,TUNNELANDCONSTRUCTIONOFTESTBASEDMEASUREMENT,SUCHASAHIGHERQUALITYANDHIGHERSPEEDREQUIREMENTSATPRESENT,WITHTHEMEASUREMENTOFTHEPROGRESSOFTECHNOLOGYANDEQUIPMENT,MEASUREMENTMETHODALSOHASMADESIGNIFICANTCHANGESINMEASUREMENTTECHNOLOGYINTHEHIGHWAYCONSTRUCTIONPROCESSHASBECOMEANIMPORTANTPARTTHISARTICLEBRIEFLYINTRODUCEDINTHEMAINTUNNELANDTHETUNNELPROJECTENGINEERINGDESIGNBASEDONTHEMEASUREMENTMETHOD,WITHAFOCUSONHIGHSPEEDDAPINGPODAYMEASUREMENTMETHODINTUNNELPROJECTTOCONDUCTACOMPREHENSIVEANALYSIS,ANDWORKINGFACEAFTERLOFTINGATIMELYMANNERANDEVENTHEDOMINANTLINEMEASUREMENT,TIMELYADJUSTMENTSTOTHEDRIVINGDIRECTIONOFWORKINGFACE,SOTHATASMOOTHMIDLINETUNNELBORINGBYDESIGNKEYWORDSHIGHWAYTUNNELENGINEERINGSURVEYINGLINKINGERROR东华理工大学毕业设计（论文）目录目录绪论11隧道工程测量前期工作211隧道测量含义212隧道工程测量准备工作213隧道测量主要步骤32隧道工程中的测量方法分析521地面控制测量5211地面平面控制测量5212地面高程控制测量622地下控制测量6221隧道内控制测量623隧道施工测量的几种方法9231洞口点的测量与进洞点的标定9232中线测量以及掌子面测量14233贯通测量153实例分析1731工程概述1732具体的测量方案17321地面控制17322七标项目洞内控制以及施工测量18323七八标洞内施工控制复核以及结果数据说明2833贯通误差分析2833感受及认识28结论26致谢27参考文献28东华理工大学毕业设计（论文）绪论1绪论隧道建设过程中，测绘工作占有很重要的地位。勘测设计阶段，为正确选择隧道位置和设计其几何形状，须在地面上进行地形测量取得地形图；施工阶段，为保证相向开挖面正确贯通和各部位按设计施工，须进行定线放样测量；运营阶段，对隧道本身及其附近地面进行变形观测，是保证隧道本身安全，并使地面建筑物免受影响的必要措施。隧道工程测量是地下工程测量不可缺少的一部分，是重要的技术部门，对地下工程的施工和建设起着保证和监督作用，对安全生产起指导性作用。隧道工程测量是随着地下工程的发展而发展起来的。英国于1826年起在蒸汽机车牵引的铁路上开始修建长770米的泰勒山单线隧道和长2474米的维多利亚双线隧道以来，英、美、法等国相继修建了大量铁路隧道。19世纪共建成长度超过5公里的铁路隧道11座，有3座超过10公里,其中最长的为瑞士的圣哥达铁路隧道，长14998米。1892年通车的秘鲁加莱拉铁路隧道，海拔4782米，是现今世界最高的标准轨距铁路隧道。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。中国于18871889年在台湾省台北至基隆窄轨铁路上修建的狮球岭隧道，是中国的第一座铁路隧道，长261米。此后，又在京汉、中东、正太等铁路修建了一些隧道。中国在1950年以前，仅建成标准轨距铁路隧道238座，总延长89公里。自20世纪50年代以来，隧道修建数量大幅度增加，19501984年期间共建成标准轨距铁路隧道4247座，总延长20145公里，成为世界上铁路隧道最多的国家之一。此外，中国还建有窄轨距铁路隧道191座，总延长23公里。截至1984年，中国共建成5公里以上长隧道10座。中国铁路隧道约有半数以上分布在川、陕、云、贵4省。成昆、襄渝两条铁路干线隧道总延长分别为342及282公里，占线路总长的比率分别为316和343。科学家们总结和预言，19世纪是桥梁的世纪，20世纪是向空间发展的世纪，21世纪将是向地下空间发展的世纪。随着全世界人口的迅速增加，住宅、城市、工业、厂房和交通道路占地迅速增长，加上环境的污染，人类有效的活动空间大幅度减少，我国各大城市都有发展地下空间的规划，而隧道工程将是首要目标。地下工程的发展必然会促进和推动隧道工程测量的发展。可以预测，未来研究隧道工程测量的新理论、新方法、新仪器、新技术将是测绘界关注的焦点，也是测绘界21世纪的主要课题之一。东华理工大学毕业设计（论文）隧道测量前期工作21隧道测量前期工作11隧道测量含义隧道测量是在隧道工程的设计、施工和运营管理阶段所进行的测量工作。隧道施工测量首先是在地面上进行控制测量，以确定各个入口的相对位置。由于隧道一般要穿过高山或水域，量距困难，其平面控制测量过去主要采用三角测量法，辅之以横基线尺视差导线测量（见距离测量）。近年来，已逐步应用短程电磁波测距仪进行导线测量，代替了旧的测量方法。高程控制测量，一般均采用水准测量方法。也有人采用空间网（三维坐标一起测定）来建立隧道施工的地面控制网。12隧道测量准备工作工程施工测量在很多书中都有阐述，但大多数都是理论方面居多，现场实际可操作反映较少。由于对隧道施工工艺工序不清楚，很多工程测量技术人员进入角色后会觉得无从下手，反映在实际操作中顾此失彼，有的甚至造成工程较大浪费。（一）认真阅读相关设计图纸，准确领会设计意图。工程所处在平曲线、竖曲线范围以及所有参数，应认真验算设计给定的平面坐标、设计标高。对不清楚和有异议的地方及时提出，以免贻误工程施工。（二）熟悉相关设计规范以及对本工程的具体测量要求。熟悉隧道工程施工技术规范的测量章节要求，保证工程设计图纸中隧道净空要求、结构轮廓几何尺寸、相互之间的位置关系，实测时做到心中有数。（三）了解隧道施工工艺和步骤，提前为施工做好放样准备。一般设计文件对隧道施工工艺和步骤都有提出要求和设计，实际施工时也会有一定得变动。所以现场实际操作时应认真研究工艺和步骤，准备控制好每阶段的轮廓尺寸。（四）制定较为详细的施工测量计划方案。根据设计技术交底和现场测量交桩，根据以上三点要求，技术人员应该制定较为详细的施工计划方案，包括测量准备、仪器配置、正常实施测量的技术要求等等。隧道洞口段结合地形、地质条件设置明洞，其余均按新奥法原理设计为复合式衬砌，以锚杆、喷射混凝土、格栅钢架等为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护。在两次衬砌之间敷设土工布加防水板。对浅埋、偏压段采用地表预加固或反压回填、半明洞半暗洞等方法处理，湿陷性黄土地段采用灰土换填基础或清方等处理措施。东华理工大学毕业设计（论文）隧道测量前期工作313隧道测量主要步骤隧道施工测量主要分为五个步骤进行测量方案准备隧道进出口闭合测量洞口测量洞内测量洞内正常测量监控测量贯通测量。其中洞内真合唱测量也可以分为开挖轮廓测量初期支护测量二次衬砌测量三个阶段。每个阶段和项目精度都不相同，应认真控制和把握。（一）测量方案准备在开工前根据设计图纸和规范制定好较为详细的实施性测量方案，包括人员配置、仪器准备以及各个阶段和工序技术要求和措施等。（二）隧道进出口闭合测量根据设计技术交底和现场测量交桩，正式实测前，应对所交桩的坐标和高程进行闭合联测，符合精度要求后才能正式实地放样。如果出现精度达不到要求，应尽早通知有关单位进行联测。短隧道可以进行全站仪导线闭合测量，长隧道或者地形复杂的可采用GPS全球定位系统测量。（三）进出洞口测量包括地形地貌、标高埋深等项目。隧道进出口位置地形的复测相当重要，它直接关系到以后隧道洞口能否安全进洞。洞口地形复测，主要复核与设计图纸是否相符，包括工程量复核、进洞口桩号、覆盖层厚度、是否偏压，偏压时地形对洞身结构影响程度，是否应采取变更洞口位置，变更洞口临时支护形式参数以及洞口地貌特征对洞口的影响和洞门形式是否合适等等。（四）洞内正常测量洞内施工测量主要控制好隧道净空，开挖、支护、二衬不要侵入净空，当然也要控制好超挖过大问题。按照设计或实际围岩地质情况，测量精度也相应分为三个级别，即开挖轮廓测量、初期支护定位测量以及二次衬砌施工测量。（1）开挖轮廓测量放样设计文件一般都提供了衬砌设计图，一般情况均可按设计图纸给定的轮廓参数进行测量放样。但应值得注意的是，设计图纸给定的预留沉降是分围岩级别统一给出的，而现场施工由于位置不同往往会出现不一致的地方，需要施工单位自己调整掌握。根据经验，洞口5M10M内应高于设计要求进行放样，以减少由于洞口开挖后，山体的应力释放，产生过大的洞口破坏。而10M以后根据量测结果，可以按设计提供的参数进行。洞内围岩强度稳定性如果较差，地质结构破坏严重的局部地带，也应高于设计要求进行放样，以减少不良地质岩体段的应力释放，岩体失稳造成净空受限的情况发生。如果按设计文件放样后，均不能满足净空要东华理工大学毕业设计（论文）隧道测量前期工作4求，则应提请设计院改变支护参数和增加预留沉降量要求。（2）初期支护定位测量要求每次进行支护时，测量人员均应进入现场，进行支护框架体仪器定位，防止立架锚喷支护实体侵入净空，否则日后返工，凿除难度很大，严重影响工期和质量。这个阶段控制好轮廓标高、净宽，一般就不会出现大问题。当然如果支护结束后净空过大，则日后二衬工程质量将增大，施工单位经济效益也将损害。（3）二次衬砌测量隧道二次衬砌施工测量是正常测量后的最后一道关卡，它的准确与否直接影响隧道通车净空要求和能否按设计要求竣工交验，因此极为重要，一定要慎重处理。这个阶段主要根据设计文件，在平面和高程上严格按图放样，定位整体衬砌台车，放大后的5CM轮廓位置在水沟盖板内侧墙进行调整处理。（4）监控测量隧道施工监控测量工作，贯穿于开工高竣工交验全过程，是一项必测项目。它的作用和目的体现在A、为安全生产提供信息。掌握施工中围岩和支护的动态信息，地质超前预报、及时反馈信息，以指导施工作业，该加强要及时加强，要减弱也可以减弱支护。B、为新奥法设计和施工提供科学依据。通过对围岩和支护的变位、应力变化，提供设计部门修改支护系统参数设计。（五）贯通测量贯通测量结果报告是工程交验资料必须之一，主要对工程竣工后，对工程的平面曲线、竖曲线、结构集合尺寸进行实测。东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析52隧道工程中的测量方法分析21地面控制测量211地面平面控制测量隧道工程地面控制网是为隧道工程服务的，应在隧道工程开始前完成。地面控制网测量的基本任务就是根据隧道工程的特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。其目的是为地面的大比例成图，施工放样，变形观测和隧道内控制测量传递地面坐标建立整体的控制基础。（一）地面控制网的基本特点（1）控制网的大小、形状、点位分布应与隧道工程的大小、形状相适应，点位分布要考虑施工放样方便，隧道控制网一定要保证隧道两端有控制点；（2）地面控制网的精度，不要求网的精度均匀，但要保证某一方向或几个方向的相对精度高，如隧道控制网要能保证隧道横向贯通的准确性；（3）投影面的选择应满足“控制点坐标反算的两点间长度与实际两点间的长度之差应尽可能小”的要求。如隧道施工控制网一般投影到贯通平面上，也可以将长度投影到定线放样精度要求高的平面上；（4）坐标系应采用独立的建筑坐标系，其坐标应平行或垂直于建筑物的主轴。（二）地面控制网布设原则（1）控制网的大小、网形主要取决于地下工程的形状、规模、施工方法，以及确保进洞附近有足够的控制点。若是跨江跨海或山岭隧道工程，两端控制点相对密度大，中间过渡点相对少一些，但必须一次布网统一平差。（2）控制网必须具备必要的精度。控制网的精度是根据隧道工程要求确定的。控制网必要精度是指各进洞附近的控制点相对误差应尽量小。（3）控制网投影面的选择应满足用控制点坐标反算两点距离与实际两点距离应尽可能相等，便于现场的施工与检查。（4）地面高程控制网是隧道工程建设和设备安装的重要保证，尽可能采用几何水准。（5）地面控制点点位设置要稳定，可靠，防止工程的影响和破坏，重点点位应采用归心位置，确保点位长期可靠的使用。地面控制网是保证隧道贯通工程的正确性的基础。隧道施工至少要从两个相对的洞口同时开挖。长隧道的施工需要通过竖井，斜井，平峒等多通道开挖，以增加工作面，加快施工速度。为了保证隧道最后正确贯通，必须在相应的开挖点建立控制点。由于隧道工程的大小、长度、形状和施工方法不同，其布网方案也不同。东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析6控制网的传统布网方案有三角锁、导线、三角与导线联合布网形式。三角锁的优点是图形结构坚强，布点少、推进快、精度高、多余数据较多，可以检测判断明显的粗差和系统误差。其缺点是测角工作量大，受图形传距角大小的限制以及基线丈量困难。但目前由于高精度光电测距仪的运用，测量边长已不再困难。所测边长根据测距精度的高低，可作为基线使用也可以当做观测值参与平差。导线测量的优点是选点布网较自由、灵活、对地形的适应性较好、作业方便、计算简单。目前光电测距导线已成为隧道平面控制测量的主要布设方案。其缺点是检核条件远不如三角锁，为解决此问题，在实际中一般都把导线布设成网形或闭合环形，单一导线很少使用。光电测距导线的布设形式可以分为附合导线、闭合导线和直伸形多环形导线锁等。GPS网的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且所测的点位你打精度均匀，与常规方法比具有很大的灵活性和优越性，已逐步取代常规地面控制测量。GPS网的布网原则同于常规的平面控制网，应在洞口处设点以给出精确的进洞方向，洞口点附近的短边尽量采用精密测距仪测边，并一起平差。在特别困难地段布设导线，也至少布设成主、副导线形式，以主导线测距测角而副导线上仅测角。导线平差计算后，可增加主导线的检核条件和进一步提高对横向误差的控制。212地面高程控制测量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，保证隧道工程在高程方面正确修建。方法可采用等级水准测量，光电测距三角高程测量。一般在平坦地区采用等级水准测量，在丘陵及山区采用光电测距三角高程测量。22地下控制测量地下控制测量包括地下平面控制测量和高程控制测量。其最主要的任务在于保证隧道工程在预定误差范围内的贯通。在地下控制测量中，平面控制测量是标定隧道掘进方向和测图的基础，其目的是以必要的精度，按照与地面控制测量统一的坐标系统，建立地下的控制系统。根据地下控制点的坐标，就可以放样出隧道中线的位置，指出隧道开挖的方向，保证隧道工程在所要求的精度范围内贯通。高程控制测量的目的是为了在地下建立一个与地面统一的高程系统，确定各种地下工程在竖直方向的位置及相互关系，保证隧道在竖直方向的正确贯通。221隧道内控制测量地下工程的洞内导线点起始点位于平峒、斜井或竖井，而这些点的坐标是由东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析7地面控制测量或联测测定的。地下起始数据的传递，是将地面坐标传递到地下导线的起始边和起始点上。在此工作之前，必须将地面坐标引到平峒口或井口附近，地下必须有永久性的导线点。其主要任务（1）确定地下导线测量的起算边的坐标方位角；（2）确定地下导线起算点的平面坐标；（3）确定地下高程测量起算点高程。地下起始数据的传递，根据地下工程进峒的方式不同，可分为几何定向和物理定向两类六种情况。几何定向分为（1）通过平峒和斜井定向；（2）通过一个竖井定向；（3）通过两个竖井定向。物理定向分为（1）用磁性仪器定向；（2）用投向仪定向；（3）用陀螺经纬仪定向。通过平峒和斜井定向，只需通过平峒和斜井敷设经纬仪导线，将地面坐标与地面导线联测即可。用磁性仪器投向仪定向，精度偏低。隧道内控制测量由于是在地下隧道中测量，施工面狭窄，可供利用的空间有限，施工干扰也很大，故不可能像地面那样布设成三角或三角网，边角网，更不能布设GPS控制网，只能设立导线或导线网作为地下平面测量控制。地下控制测量实际上是导线测量。作为地下控制的导线，与通常地面测量的导线相比较，具有如下特点（1）地下导线必须与地面控制网的坐标系统一致，也就是地下导线起始边长、起始方位角和起始点坐标都必须由地面控制网传递。因此，设在洞口的地面控制点同时是地下导线的起始点，在导线进洞之前，必须对洞口控制点的坐标与进洞联系方向作检核测量，没有粗差和变动，方可开始地下导线测量。（2）地下控制的导线只能按隧道开挖的形状布设，基本上没有选择的余地。此外，这种导线在施工期间，只能布设成支导线的形式，这是因为地下导线是随着隧道的不断开挖才逐渐向前伸展，当隧道尚未贯通时，不可能在洞内将两端布设的导线联测起来的缘故。（3）当平行掘进两个隧道时，隔一段距离须有横向隧道相连，这时，对于布设在两平行隧道中的支导线，宜利用横向隧道进行联测，经平差求出精确坐标和方位角之后，在向前开挖传递坐标和方位角。（4）地下导线是先布设精度较低，边长较短的施工导线，当隧道开挖到一定的距离后才能布置洞内的主要控制导线。东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析8（5）布设地下控制的导线时，既要考虑到贯通面所处的横向贯通误差不能超过允许的限差，又必须考虑到能满足施工开挖时的放样精度及测设方便的要求。对长隧道，仅用重复测量的方法进行检核和防止横向贯通误差增大是不行的。因为支导线端点横向误差是由角度观测误差而引起的，计算公式MQSINB（21）SI导线边长，N测角数，MB测角中误差显示在总长一定的情况下，每条边长的长短对SI无影响，但导线越短，N越大。如果测角精度MB不变，之导线总长SI也不变，但采用较长的导线边，就可以减少测角数N，从而减少端点的横向误差。为了充分利用这一性质，保证正确的横向贯通，便于隧道的开挖放样，可以根据隧道的长度，形状和使用的仪器等情况，把隧道导线分为较短的施工导线和边长较长的基本导线或边长更长的主要导线数种，以满足隧道测量中的不同要求。基本导线是为了准确的指导开挖，保证隧道正确贯通而布设的边长为100200M且精度要求较高的导线。当隧道开挖总长不超过2KM时，这种基本导线可作为地下的首级控制。基本导线的主要任务是检查发现施工导线的粗差，纠正开挖的方向偏差，保证隧道按预计精度正确贯通。基本导线点通常利用施工导线点，并与之重合，这样同一点独立测定出两套坐标，达到检核和纠正的目的。当基本导线施测后，如果发现开挖面所处的施工导线点有问题，则在向前推进时，施工导线点不再用原来的坐标，而应用经过基本导线校正后的新坐标推算。主要导线，如果隧道开挖较长，基本导线就很难保证隧道贯通处应达到的贯通精度，此时就必须布设边长更长的主要导线作为地下开挖的首级控制。主要导线的边长一般为150800M，导线的点由合适的基本导线点组成。此外，为提高主要导线的测定精度，减少外界条件的不利影响，主要导线应力求靠近隧道中线布设。地下高程控制测量的主要任务是确定隧道内各个水准点与永久导线点的高程，以建立地下高程控制系统，作为地下工程在竖井面施工放样的依据，解决各种地下工程在竖直面内的几何问题。其中有两种方法在水平或坡度小于8度的隧道中进行几何水准测量或者在坡度大于8度的倾斜隧道中进行三角高程测量。几何水准测量施测时水准仪置于二尺点之间，若地下通视条件差，前后视距目估使其相等，这样可以消除由于水准管轴与视准轴不平行所产生的误差。每个测站应在水准尺黑红面上进行读数，若使用单面水准尺，则应用两次仪器进行观测，两次仪器高之互差应大于10CM。有时由于隧道内施工场地狭小、工种繁多、干扰甚大、水准点可能设在隧道顶板上，所以地下水准测量还常使用倒尺法传递东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析9高程。不论哪种情况，在计算两点间的高差时仍与地面水准测量一样，用后视读数减去前视读数，但顶板点（倒尺）的读数为负，底板点的读数为正。地下水准路线可以分为支线、附合水准路线或闭合路线。水准测量的高程容许闭合差应不超过下表的限差要求。表中R为单程水准路线长度，L为闭、附合路线长，以百米为单位。表21水准测量闭合差限差要求水准测量等级水准支线往返测量的高差不符值闭、附合路线的高程容许闭合差I15MMRII30MMR24MML三角高程测量通常用于大于8度的倾斜隧道中进行，其作业方法同于地面，高差计算公式为HLSINAIV（22）但应注意在计算过程中当点在顶板时，I，V应加入负号后代入公式中进行运算。23隧道施工测量的几种方法施工导线是隧道施工中为了方便地进行放样和指导开挖面布设的一种导线，其精度较低。施工导线点是边开挖边设置，通常沿中线布设，边长一般为2550M。这种导线基本或主要导线控制，以准确地指导开挖方向，因此，它的一部分点将作为以后布设的基本导线点。隧道施工测量主要任务为在隧道施工过程中确定平面及竖直面内的掘进方向，另外还要定期检查工程进度及计算完成的土石方数量，还有就是对开挖断面进行检测以确保控制超欠挖。231洞口点的测量与进洞点的标定为了保证隧道中线符合设计要求，确保施工不发生任何差错，施工单位在施工前必须把设计单位提交的全线控制点进行复测，只有各控制点在误差范围内方可利用。施工单位首先要布设洞口点，因为洞口点是向洞内引伸导线的起算点，又是洞口及其附近地段施工放样的依据，有时可延用到隧道贯通。（一）布设洞口点应满足要求（1）尽可能埋设在便于观测，保存和不受施工影响的地点；东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析10（2）洞口点到洞口不宜太远，连接导线数应不超过3个，洞口到进洞点建立导线不要超过三条边；（3）洞口点标石深度，在无冻土地区不小于06M，在冻土地区标石要埋在冻结以下；（4）为了使洞口点不受损坏，在点的周围宜设保护桩和栅栏或刺网。（二）洞口点的布设形式（1）洞口点直接布设在主网上。洞口点应尽可能纳入为施工区布设的三角网或导线网的主网上，并采用相同精度观测，整体平差，以保证洞口点有足够的精度。（2）支导线联结洞口点。因洞口点所处位置受地形，地物条件的限制或受施工条件的影响，不能与主网组成控制网的图形，这时可在主网与洞口点间设支导线联结。（3）利用全球定位系统（GPS）测设洞口点。当隧道工程较大时，尤其有长距离隧道贯通，最好利用全球定位系统（GPS）测设洞口点，不但精度高，而且稳定可靠。利用GPS卫星定位测量测设洞口点时，点位应选择在视野开阔处，点周围视野内不应有地面倾角大于10度的成片障碍物，以免阻挡来自卫星的信号。同时应避开高压输电线，变电站等设施，其最近距离不得小于200M，距强辐射的电台，电视台，微波站等不得小于400M。测量时可采用静态定位，静态定位可通过大量重复定位来提高定位精度。隧道的进洞口，通常也称隧道的开切点，也就是隧道由此往前掘进。进洞点利用设计坐标和洞口点坐标，采用全站仪或经纬仪通过极坐标法标定，洞口点设仪器；然后，用极坐标反算所得方位角，标定方向，并测量距离，从而确定进洞点。为了保证进洞点的标定精度，一般需要标定两次或换另外一位测量员标定。如果两次标定的误差在允许范围内，方可确定进洞点位置。232中线测量以及掌子面测量中线测量是隧道施工过程中一项经常性的工作，是保障隧道按设计要求施工的重要举措。根据施工方法，断石开挖的宽度以及曲线设计半径大小等不同，中线测设的方法可有不同的选择。由于洞口施工方法的特殊性，中线分临时中线和永久中线。当隧道掘进20M左右，就要对临时中线点进行重新检查标定，检查符合要求后，标定永久中线。直线隧道的中线测设通常采用经纬仪正倒镜法，瞄直法和激光指向仪导向法。（1）经纬仪正倒镜法。隧道在施工过程中，每掘进30M左右，就应延设一组中线点，以保证最前面的一个中线点至掘进工作面的距离不超过40M，防止隧道掘偏。在延设新的中线点前应检查旧的一组中线点，如正倒镜测设的两点不重东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析11合，取其中作为中线点。（2）瞄直法。瞄直法测设直线比较简单，操作容易，但精度较低，此法可测设临时中线或用于次要隧道，在检查中线点A，B没有移动后，在A，B点挂垂球线，观测者在A点后面用AB垂球线形成的基准石，标出C点。在有条件的情况下，也可在A点安置经纬仪，待仪器整平对中后，照准B点，用AB视线标定C点。（3）激光指向仪导向法。隧道掘进采用激光指向仪导向，既提高了工效，也适应了隧道掘进的机械化的需要。1）用经纬仪在隧道中标设一组中线点A，B，C，并在中线的垂球线上标出腰线位置，B，C两点间距为3050M。2）在安置指向仪的中线点处的顶板上，安装一定尺寸的4根锚杆，再将带有长孔的两根角钢安在锚杆上。3）将激光指向仪的悬挂装置用螺旋与角钢相连，根据仪器前后的中线点A和点B移动仪器，使之处于中线方向上，然后把螺旋固紧。4）接通电源，激光束射出，利用水平调节钮使光斑中心对准前方的B，C两个中线点，在上下调整光束，使光斑中心到两垂球线的腰线标志的垂距相同为止。这时红色激光束是一条与腰线平行的中线，直接指示隧道的掘进方向。曲线隧道的中线是弯曲的，无法像直线那样直接标出中线，而只能在一定范围内以直代曲，即用分段的弦线来代替分段的圆弧线，用内接折线代替整个圆曲线，并在实地标设这些圆曲线来指示隧道的掘进方向。曲线隧道中线测设方法很多，随着光电测距仪的运用，极坐标测设得到了广泛的运用。用极坐标放样时，设导线点I坐标为（XI，YI），中线点J的坐标为（XJ，YJ），待测点K的坐标为（XK，YK）。首先求出放样数据AJI，AJK和LJK，在J点安置全站仪，瞄准后视点I后配置度盘至AJI。转动全站仪照准部至读数AJK，沿改方向测出LJK可标出K点。233贯通测量为了使两个或多个掘进工作面，按其设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，成为贯通测量。贯通是一项地下隧道施工技术，在地铁工程、矿山采掘工程、跨江跨海隧道、水电工程的输水隧洞以及国防工程中广泛应用。贯通时，测量人员的任务就是保证各掘进工作面均沿着设计位置与方向掘进，使贯通后接合处不超过规定的限度。显然，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所负的责任是十分重大的，如果因贯通测量过程中发生错误而未能贯通，或贯通后接合处的偏差超限，将影响工程质量，甚至造成整个工程报废，东华理工大学毕业设计（论文）隧道工程中测量方法分析12人员伤亡等严重后果，在经济上和时间上给国家造成很大损失。（一）贯通测量工作应遵循原则（1）要在确定测量方案和测量方法正确的同时，保证贯通所必需的精度，过高过低的精度要求都是不合适的；（2）对所完成的每一项测量和计算工作都应有客观独立的检查校核，严格防止不应有的粗差出现。（二）贯通后实际偏差的测定（1）平巷贯通水平面内偏差的测定1）用经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离，其大小就是贯通在水平面内的实际偏差。2）将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反应了贯通测量的精度。（2）平巷贯通时竖直面内偏差的测定用水准仪测量或三角高程测量连测两端巷道中的已知高程控制点，求出高程闭合差，它实际放映了贯通高程测量精度。（3）竖井贯通后井中实际偏差的测定竖井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂上中心重球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为竖井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是竖井贯通的实际偏差。竖井贯通后，应进行定位测量，重新测定下水平井下导线边的坐标方位角和用来标定下水平井中位置的导线点的坐标，与原坐标的差值，也反映了竖井贯通的精度。（三）贯通后巷道中腰线的调整（1）中线的调整。巷道贯通后，如实际偏差在容许的范围之内，对于次要巷道只需将最后几架棚子加以修整即可。对于重要巷道，可将距离相遇点一定距离处的两端中心线相连，以新的中心线代替原中心线，以指导砌筑最后一段永久性支护。（2）腰线的调整。巷道贯通后，若实际的贯通高差很小时，可按实测高差和距离算出最后一段巷道的坡度，重新标出新的腰线，在平巷中，如果贯通的高差较大时，可适当延长调整坡度的距离。在斜井口，通常对腰线的调整要求不十分严格，可由掘进人员自行掌握调整。东华理工大学毕业设计（论文）实例分析133实例分析31工程概况连霍国道主干线（GZ45）宝鸡天水高速公路牛背至天水段是连云港至霍尔果斯国道主干线（GZ45）在甘肃境内的重要路段，大坪里特长隧道为本路段的控制性工程。大坪里隧道为一座上，下行分离的四车道高速公路特长隧道，隧道宝鸡端洞口位于甘肃省天水市北道区东岔镇境内，穿越秦岭主脊，散岔端洞口位于甘肃省天水市北道区利桥乡境内。隧道左线起讫桩号为ZK22542ZK34828，全长12286M；右线起讫始桩号为YK22518YK34808，全长12290M。本标段BT07标是在隧道范围散岔端YK29000YK34808，全长5808M，位于平曲线上，曲线最大半径为R4000M，最小半径为R1100M。右线纵坡为158，洞门采用重力式端墙洞门形式，隧道净宽为1025M，净高为50M，设计行车速度为80KM/H。隧址区为天然林保护区，植被较为发育，为多年生乔木，系省级自然保护林。隧道穿越秦岭之北麓，地形陡峻，山高沟深，属于山峡谷地地貌，具强烈的剥蚀，切割作用，地形复杂，相对高差大，地势总体为中部高两侧低，冲沟发育，纵断面高低起伏，进口山体较陡，坡角45度左右，出口山体较缓，坡角为35度左右；海拔介于1270018400米之间，相对高差约570米。植被发育，右线隧道最大埋深477米，左线隧道最大埋深489米。32具体的测量方案321地面控制（一）地面控制点情况最初控制点是由设计院所交与八标共同使用，具体点有GPSC27、GPSC28、GPSC32和GPS060，共四个点均为GPS成果。最大点间距为80M。根据实际地形增加了四个点，分别是GP1、GP2、GP3和GP4，最大边长为400M米。竖井处布有GPSC24、GPSC25和GPSC44三个点，其中GPSC25已遭破坏自行埋点。由于地处森林区无法用导线进行测量，所以委托甘肃省林业职业技术学院应用GPS进行测量。所测点为洞外点和竖井点GPSC24、GPSC25和GPSC44，并与八标竖井、五六标竖井以及五六标洞口控制点进行了联测。（二）使用仪器和测量规范使用仪器为南方NGS9600型静态GPS接收机，计算软件为南方GPS数据处理软件GPSADH4401。规范标准为CJJ7397，全球定位系统城市测量技术规程和城市测量规范CII99。按一级GPS测量精度要求进行施测，其要求东华理工大学毕业设计（论文）实例分析14如下表31一级GPS测量精度要求平均距离（KM）AMMBD106最弱边相对中误差110101/20000表32一级GPS测量作业的基本技术要求卫星高度角（度）有效观测卫星数平均重复设站数时段长度（MIN）数据采样间距（S）GDOPPDOP154164510606表33二级GPS测量同步坐标分量、环形全长相对闭合限差（PPMD）和异步环边数限差坐标分量相对闭合差环线全长相对闭合限差异步环边数限差9015010322七标项目洞内控制以及施工测量（一）总体测量方案隧道控制测量拟用主副导线进行测量，并对所有边长进行同精度观测构成闭合导线，以便应用闭合导线进行计算。主导线以固定点作为施工测量控制点，副导线以临时点作为导线测量和计算时使用。由于洞外导线点边长受地形影响较大加之点位误差影响，进洞方位存在误差。隧道内由于空气质量较差及光线较暗，对控制测量精度存在较大的影响。可以通过以下两种方法进行较核与改正（1）通过行人及行车横洞与八标进行联测相互进行检测，提高导线的可靠度并能及时进行修正。（2）BT07标段竖井位于距贯通面3000米处，BT08标竖井位于距贯通面650米处，可以两次通过竖井联系测量对隧道中线进行校核，同时对方位进行修正。理论依据为由于竖井与隧道口为同一系统进行的联测，进洞点位横向误差很小，而对隧道贯通横向误差影响最大的为方位影响。故可以认为进洞横向误差为零，联系测量的误差为方位引起的，可以进行方位改正。具体方法为通过联系测量放样出隧道中线，并量出与隧道中线存在的误差D。改正公式为ID/D1803600。（31）东华理工大学毕业设计（论文）实例分析15其中D为测点距进洞导线点距离。布点沿隧道前进方向在一侧方向布设固定点作为主导线用于控制测量点和施工控制点。在另外一侧布设临时点，作为副导线用于控制测量的附合与主导线形成闭合环，作为闭合条件及精度评定的依据。根据隧道实际情况点位间距为150M200M之间，尽可能为等边直伸型导线，有利于提高图形强度。（二）测量的实施方案（1）洞口至竖井段利用洞外GPS点投至洞内，利用主副导线形成的闭合导线环进行测量及平差计算处理，其结果作为控制测量结果和施工控制测量的依据。（2）竖井联系测量当隧道掘进到竖井位置，与竖井贯通时通过联络通道进行联系测量。具体方法为在竖井上方放重锤至井底，在井底对重锤加重使重锤稳定不摆动；在竖井上方利用GPS点准确测量重锤线坐标；在井底利用洞内导线点准确测量重锤线距导线点的距离和方位。（3）竖井至隧道贯通面通过竖井联系测量对隧道控制点进行平差计算，调整其方位和坐标。利用调整后方位和坐标作为起算数据，利用主副导线进行控制。（三）具体施测方法（1）洞内导线及投点利用全站仪进行测量。对角度进行四测回观测，左右角各观测两测回消除度盘偏心误差和仪器系统误差；对距离对镜观测各两测回，并进行温度和气压改正。（2）联系测量角度测量与洞内导线测量相同；由于重锤无法反射信号无法直接测距，在控制点与重锤的连线上靠近重锤设一临时点，观测控制点与该点的距离，然后利用钢尺和锤球独立三次测量该点与重锤的距离，三次偏差小于2MM取其均值作为两点距离。竖井深度为178米，成孔直径7米。在联系测量时准确延线路方位放样两点，并在法线上放样一点构成三角形，并用钢尺对放样点进行检核，以保证放样点的准确性。然后用05钢丝辅以重锤投至井底。由于投影点较深为防止重锤漂移和摆动，在井底设置三个油桐盛放重油使得重锤浸入油中，待重锤稳定后用钢尺检核距离，保证投影点的准确性。最后用全站仪将各点引出至提前埋设好的导线点上，并通过联络通道与隧道内进行联测。进洞联系测量由于洞内外空气的能见度及温度不同对测距和测角影响都比较大，所以选择下午日落后或清晨日出前进空气清新时进行观测，可消除温度和能见度对测量的影响。洞内导线测量由于温度基本相同，所以在空气条件达到要东华理工大学毕业设计（论文）实例分析16求时就可以进行观测。保证每次测量条件基本相同，使得观测等权。在观测时采用二次对中的方法，然后取均值以消除对中误差，同时每次导线测量由同一人进行观测，以消除个人视差及观测习惯对测量成果的影响。（3）洞内导线测量计算利用测量平差软件按照闭合导线进行严密平差计算其结果；对于联系测量按照无定向导线进行手工计算，其理论依据为竖井投点误差相对于隧道控制可以忽略不计作为基点，洞口点认为准确。利用洞口点和竖井投点作为基线对隧道控制点进行调整。具体方法为计算洞口点至竖井投点的方位和距离做为基准方位和基准距离；利用隧道控制点计算投点坐标，并计算洞口点至该坐标的方位和距离；计算出方位差值和距离差值；对隧道的起始方位进行改正，并对各个观测边按照比例系数进行改正。重新按照新的方位角和边长计算各点坐标至竖井投点，利用投点坐标进行检核。隧道内施工测量全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量工具上确立了其统治地位。许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中，如无反射棱镜测距、目标自动识别与瞄准、动态目标自动跟踪、无线遥控、用户编程、联机控制等。在隧道控制测量中，全站仪已普及，但以其作为隧道施工测量的测量工具并不多见。新建隧道施工中的最主要工序，如掘进掌子面放样、断面测量及围岩净空位移量测等，与工程的经济效益、安全质量有着根本的联系。免棱镜测距技术的应用，通过辐射测量极坐标方式，能够准确、快速的完成隧道掘进放样、断面测量、围岩净空位移量测等主要施工测量工作，全部测量内业用计算机自动处理，为隧道施工测量带来技术革命，为整个工程节约时间、减少投资。（四）使用无定向导线计算有以下特点（1）缺点该方法认为洞口投点及竖井投点误差不存在而忽略，而实际误差不可能不存在；由于竖井深度较大，投点误差难以消除且很难估计其偏差值。（2）优点增加了基线长度，对于特长隧道由于洞外地形限制起始基线比较短，由于照准误差的影响对隧道贯通的影响是几何倍数关系，这样较大的增加了极限长度可以部分消除进洞时的基线误差影响；相对于特长隧道贯通误差的规定，可以对单点测量误差忽略认为误差产生原因为投点误差，对贯通面的影响为竖井距洞口距离相对于隧道长度的倍数关系，能有效减少贯通误差；可以对以前测量成果进行检核，发现测量粗差，确定原来的测量方法及成果是否可行。考虑到图形强度的影响，隧道内尽可能布设等边直伸型导线，使角度接近180，边长大致相等。考虑隧道内空气质量、光线和隧道曲线的影响边长为200米左右，尽可能增加边长减少导线点的个数提高精度。导线点的加工用22钢筋中间加工十字丝并用钢管加护套使钢筋低于钢管焊接牢固。导线点的埋设牢固埋设于整平层上，使钢管与整平层等高并做明显标记以防破坏。平面位置使东华理工大学毕业设计（论文）实例分析17用TOPCON7001型全站仪，标称精度测角1，测距22PPM。水准采用DSZ2型水准仪配合区格式木尺测量。导线测角按照规范规定进行，测距为正倒镜观测，并进行对镜观测。水准按三等水准进行测量。掘进掌子面断面放样。放样前，先将隧道设计参数如洞门点坐标及高程、纵坡参数、开挖断面形状等通过有关程序输入仪器内存。放样时仪器可置于导线点或利用自由测站、后方交会程序完成设站工作，包括设置测站点三维坐标、仪器高、方位角。为使仪器与掌子面距离不至于太远，仪器一般不直接安置在导线点上，而通常采用后方交会方式来完成仪器的设站工作。临时后视点可埋设在边墙上，但须注意检查其稳定性。仪器建站后，首先瞄准掌子面（仅用激光点对准激光与望远镜同轴）测出掌子面至仪器站的距离，仪器计算出掌子面的里程，根据里程及有关输入的参数定位掌子面开挖断面，而后开始进行轮廓线上点的测设。放样点可按设置间距从左到右、从中将向两侧等不同顺序测设。当红色激光指向第一点位确定后，点上红油漆就完成一个点位的放样工作，按操作键仪器在马达的驱动下转向下一个点，以此类推放样完所有的点。当掌子面不平时，应增加每个点位的测量次数，一般设为3到6次，并给出点的允许偏差，仪器每测一次得所测点位的三维坐标并计算出激光点离设计轮廓的偏移值，将修正偏移值后重测其坐标值，重算偏移值，若偏移值在允许偏差范围内，激光点处位置即可认为是开挖轮廓线上的点，否则重测。以下为断面测量成果表34断面超欠挖数据表序SH超欠值序SH超欠值117346613753580326112472538713826730168421747651376137022151359485061382453016373159727137688800517147007345138209602142415632613778020121915816731713814820323851300581378703010851693237311380594052560891081379549008631799462561379747058067042522138030501121810342761378629050288025234213811970223191059965137761051989106819613818420249201055132137666204017102177601138245203095211046136137598703495113414128138282036382210391091375340385东华理工大学毕业设计（论文）实例分析18图31隧道断面超欠挖图隧道采用战爆法施工，根据新奥法基本原理，运用围岩监控量测来掌握施工过程中围岩变形及支护状况，及时准确获取监测信息，并指导施工，以达到安全、可靠、经济的目的。为快速、高效、准确完成围岩净空位移量测任务，采用三维非接触量测新技术。其基本原理是利用全站仪自由设站远距离测定量测点点位不同时段的三维坐标，将测量数据输入计算机进行后处理，做后输出监测成果。全站仪内相应配围岩收敛检测模块，计算机内配围岩收敛分析处理输出模块。自由设站三维非接触观测系统由观测主机全站仪、反射靶标、后视基准的及计算机组成。后视基准点要求稳固，其坐标可根据现场情况自行设置或利用隧道内控制测量的导线点，反射靶标采用3MM厚的薄铝板7080MM的方板，表面贴上6060MM的反射膜片，中间钻直径为3MM的小孔，用膨胀螺栓锚固在初期支护的表面或点焊在初期支护的钢筋上，按有关规范要求在隧道内进行点位布置。测量时中心小孔为照准点，观测时反射膜片与仪器光轴的倾斜角不大于30度，以减少照准多测距的影响。光测前，对全站仪进行调校，使仪器处于最佳状态。观测时，打开仪器的角度改正及补偿性功能，并对仪器进行气压和温度的气象改正。观测采用记录测量模式，所有观测数据均存储在模块内。将全站仪采用自由设站，但为了消除膜片倾斜对测距的影响，每次量测时测站位置应大致相同。观测时采用三次重复设站，每次设站采用双盘测回结合三次重复照准的冗余观测方法，即每一测站上分别用两个盘位连续、重复照准三次目标点，然后取平均值作为一次设站观测的结果。量测频率主要根据位移速度和测点距开挖面的距离而定。一般在测点058