隧道施工测量详解

1、隧道施工测量详解第一节 概述 隧道施工测量工作主要包括：开挖测量结构放样贯通误差测量竣工测量等第一节 概述 导坑开挖施工测量导坑的掘进是依据临时中线放样，临时中线是由后方的正式中线引来的，而正式中线是由洞内导线测设的。同时为了控制开挖面位置的高低，还需根据正式水准点测设临时水准点 。第一节 概述 全断面开挖施工测量测设较高精度的临时中线或直接将正式中线引测至开挖面。掘进工作就是根据中线和水准点测设、检查开挖断面的轮廓线，一边钻爆，使钻爆后的坑道断面轮廓尽量接近它的设计位置。结构物放样扩大成型后，即进行衬砌施工，衬砌施工必须根据正式中线与正式水准点进行放样，开挖前进到一定程度时，必须由洞外控制点

2、引测正式中线进行拱部、边墙、铺底、铺轨等各项结构物的放样。 第一节 概述 贯通误差测量隧道相向开挖时的中线随着掘进距离的增长产生误差，因此在隧道贯通面处必然会产生平面和高程贯通误差。如果贯通误差不进行调整，硬将两端洞口引进的线路中线连接起来，则会在贯通面附近地段产生线路硬性扭曲，严重的情况下会造成建筑物侵入限界，所以为了使贯通后线路中线能按规定的精度符合它的设计位置，还要进行贯通误差的测定和线路中线的调整。 第一节 概述 竣工测量竣工以后，进行竣工测量，其目的：一方面是检查施工质量；一方面为交付使用提供各种测量方面的数据，以便进行设备安装、维修和改建时。竣工以后，在必要的时候有计划的进行沉陷、

3、位移观测。 第二节 洞门仰坡放样隧道洞门仰坡和路堑边坡放样，应首先认真研究设计文件及有关定型图，了解洞门形式、边坡坡度、洞门主墙里程等有关数据。洞口仰坡的放样和路堑边坡放样的方法基本相同，关键在于仰坡的连接形式和怎样把这种形式在地面上放样，以便据以施工。洞门仰破与路堑边坡的连接形式有方角式和圆角式。第二节 洞门仰坡放样方角式仰坡放样 主要是放出仰坡与边坡的交线AB和CD，交线位置的两个元素是此交线和线路中线方向的水平夹角和此交线的坡度。 BACD第二节 洞门仰坡放样交线位置放样数据计算=tg-1(nRsin/(m-nRcos)= tg-1(nR/m）=tg-1(nLsin/(m+nLcos)

4、=tg-1(nL/m）及M=nR/sin=m/sin(-)N=nL/sin=m/sin(-)第二节 洞门仰坡放样放样步骤、在现场根据仰坡坡脚线的设计里程定出坡脚线中线桩O。、将仪器置于O，定出坡脚点A和C。、将仪器置于A和C点，定出AB方向、CD方向。、测出A、C点的地面高程。、确定A、C点的地面挖深和AB的平距及CD的平距。、定出交线角桩B、D。、施工需要的其他边桩、仰坡桩、亦可参照上述步骤定出。第二节 洞门仰坡放样圆角式仰坡放样 圆角式仰坡 仰坡与边坡以锥体面相接圆角式仰坡放样与方角式仰坡放样方法基本相同。端墙和翼墙的放样直立式端墙，洞门里程即是端墙里程。如果端墙有1：n的坡度，则应算出端

5、墙基底的里程，基底里程=洞门里程nh，h为基底与洞门路基的高差。将仪器置于基底里程的中线桩上，放出十字线或斜交线。然后在洞门两侧按1:n的坡度设立方木，绷上麻线，据以砌墙。翼墙的放样是按照设计尺寸，在地面上放出翼墙基底的位置，再在端墙上标出翼墙墙面的，据此绷上麻线，指导施工。第三节 线路进洞关系计算和进洞测量线路进洞关系的概念 线路进洞关系，就是根据洞外控制测量中为确定线路中线而布设的控制点的精密坐标、洞口点及其与其他点连线的方向线，确定隧道线路中线与洞内、洞外控制测量的关系。根据这一关系，进行线路中线的计算，并推算指导开挖方向的起始数据，称为进洞关系的计算。 第三节 线路进洞关系计算和进洞测

6、量进洞关系计算和进洞测量的主要任务是其一，在统一的施工坐标系中，确定隧道两端洞口已确认线路中线控制桩之间的关系，确定隧道线路中线与平面控制网之间关系确定隧道线路中线与平面控制网之间的关系，以便据此进行中线的计算和放样，确保贯通；其二,在洞内控制建立之前，指导中线进洞和洞内开挖。第四节 导坑延伸测量隧道向前掘进，平面测量工作的顺序一般是这样，如下图所示，当掘进的延伸长度不足一个中线点间距时，先测设临时中线点1，当延伸长度大于一个或两个中线点时，就可以建立一个新的正式中线点，如图中a、b、c、d、e点，例如e点。当掘进的延伸长度距最后一个导线点D2 ，大于两个设计中线点时，就可以建立一个新的导线点

7、D3。当采用全断面开挖时，导线点和中线点都是紧跟临时中线点的，这时临时中线点要求的精度也较高，一般用经纬仪施测。D1(a）D2(c）D3(e）bde1工作面第四节 导坑延伸测量临时中线点测设方法串线法串线法测设直线 在掌子面附近的洞顶用经纬仪在中线方向上钉三个临时点，并挂上三根细麻线，用三点一线的方法在掌子面上定出直线，如图中A、B、C。每次开挖之前观测者在A点后面用A、B垂线形成的视准面，在导坑掌子面上定出D点。洞内光线较暗，如瞄准过程中麻线看不清时，可用电洞将麻线照亮再用肉眼串线。ABCD第四节 导坑延伸测量串线法测设曲线 方向距串线法一般多用于缓和曲线的反向延伸，也可用于正向延伸和圆曲线

8、延伸。串线法是由已经测定的三个临时中线点A、B、C，在AB延长方向上量出方向距Bb定设b点，利用b、C两点串出CD的方向，待弦长达到S3长度时，定出临时中线点D。 bHZYHABCDs1s2s312第四节 导坑延伸测量在缓和曲线上的方向距 Bb=s2*sin2/sin(1+2) (由A向D延伸) Cb=s2*sin1/sin(1+2) (由D向A延伸) 1=B前+B后 （即B点上两偏角之和) 2=C前+C后 （即C点上两偏角之和） 式中 ：Bb、Cc-方向距 前、后 -计算点的前、后偏角 等弦进测时，方向距可采用近似公式计算。 Bb=s*m2/（m1+m2) (由A向D延伸) Cb=s*m1/

9、（m1+m2) (由D向A延伸) 式中： S等弦长（m）； m1、m2分别为B点和C点至ZH(HZ)的测站。 注意：不适合用于缓和曲线的始、末弦，以及相邻的圆曲线的始弦 第四节 导坑延伸测量在圆曲线上的方向距 Bb=s2*sin2/sin(1+2) Cb=s2*sin1/sin(1+2) 1=（s1+s2）/2R 2 = （s2+s3）/2R 式中：1、2弦偏角（弧度） S1、S2、S3分别为弧AB、BC、CD之弦长。等弦进测时，方向距可计算公式简化为Bb=S/2 式中，S等弦弦长（m）第四节 导坑延伸测量切线支距法利用切线上的临时点用串线的方法在掌子面上确定切线方向点，然后根据掌子面距曲线始

10、点的距离计算Y坐标，从所标切线方向点向曲线内侧移动Y值，即为开挖中线。切线支距法是以过ZH或HZ点的切线为x轴，过切线ZH或HZ点的垂线为y轴，则曲线上任一点m可由切线上的相应点xm及其支距ym定出。当y值增大，切线方向落到坑壁上时，可将切线平移一个距离，如图9-12所示。A B CZH(HZ)A B C切线第四节 导坑延伸测量弦线偏距法 如图，A、B为曲线上用仪器测设的两临时中线点，欲向前定出弦长为S2的新点C时，可用：延弦偏距法 延伸已知的AB弦，量出弦延长线长度BC=d2定出C点，然后在C点以弦线偏距t2为半径划弧与从B点量出的弦长S2相交于C点即为所测中线点。同法延弦和偏距测设其余各点

11、 。偏距引弦法 根据已知点A、B及弦长S1，计算弦偏距t1及倒弦延线长d1,t1与d1距离相交为A点，以AB定向延伸按S2的长度定出要测设的C点。同法向前继续延伸。ZHAABCCS1S2后前t1t2第四节 导坑延伸测量延弦长度d和偏距t计算公式测设缓和曲线 （1）、延弦偏距时 d2=s2cos前/cos后 t2=s2sin(前+后)/cos后 （2）、偏距引弦时 d1=s2cos后/cos前 t1=s1sin(前+后)/cos前 第四节 导坑延伸测量 式中 s2前弦长（m） s1后弦长（m） 前前弦偏角a前=（3mn+n2）i10 后后弦偏角a后=（3mn-n2）i10 其中 m已定前点至ZH

12、(HZ)的长度，以10m为单位， n观测距离，以10m为单位， i10缓和曲线基本角。测设圆曲线 测设圆曲线时式同样使用，此时， 前=弧BC/2R(弧度)，后=弧AB/2R(弧度).第四节 导坑延伸测量长弦支距法 如图所示，设跨越在曲线任一位置上的弦BE为x轴的正方向，以曲线凸出一侧的方向为y轴的正方向，该曲线上任一欲测点C的长弦支距式xc、yc 。按下式计算： xc=(xC-xB)cos+(yC-yB)sin yc=(xC-xB)sin-(yC-yB)cos =arctan(yE-yB)/(xE-xB) 式中（xB,yB）、（xC,yC）、（xE,yE）分别为B、C、E点的切支距法坐标。 X

13、E(xE.yE)C(xC,yC)B(xB,yB)XcYcXc-xBYC-YBYXY第四节 导坑延伸测量测设时，长弦BE为事先选定，B为已知。置镜B点，用BE方位角定出BE方向，自B点在BE方向量出xc，在xc处放出支距yc即得C点。反测时，长弦支距的坐标为： xc=(Xc-XE)cos+(yc-yE)sin yc=(Xc-XE)sin (yc-yE)cos 角的计算与正测时相同，此时即以E为置镜点，EB为x轴的正方向，xc自E点量出，yc的正负与正测时一致。第四节 导坑延伸测量激光准直仪的应用 隧道开挖采用激光导向，是利用激光器射出的可见激光束的方向来代表望远镜视准轴的方向。当测量人员将指向仪

14、安置到所需要的开挖方向后，施工人员根据观察靶（或光电接受靶）上光点的位置即可调整开挖机械的方向和位置。 在直线地段掘进时，将激光束调整在中线上并平行于线路的坡度即可，激光束的光点落在观察靶的固定点上（一般在靶的中心），即表示掘进方向和位置正确。第四节 导坑延伸测量在曲线地段掘进时，一般将激光束调整在曲线的某一割线位置上，割线与曲线的两个交点为B、E，架设掘进机由B向E沿曲线掘进，BE的曲线长度称为掘进机的掘进行程。在掘进机沿BE曲线掘进中，当掘进机观察靶中心准确位于曲线n点时，激光投射的光心应位于观察靶十字线中心的左侧，并距十字线中心的水平距离为yn。如果事先按里程将激光投射点的理论轨迹（多按

15、每2m一点）分别计算号并标出，贴在掘进机观察靶上，司机按所在位置的里程，看激光投射点是否在此轨迹的相应位置即能判断观察靶中心是否位在线路中心上，并可根据激光投射点的实际位置，纠正掘进机的方向和位置。第五节 隧道断面放样开挖断面的放样测量 开挖断面必须确定断面各部位的高程，通常采用的方法叫腰线法。 （起拱线）在隧道的直线地段，隧道中线与路线中线重合一致，开挖断面的轮廓左、右支距（指与断面中线的垂直距离）亦相等。在曲线地段，隧道中线由路线中线向圆心方向内移d值 ，由于标定在开挖面上的中线是依线路中线标定 的，因此在标绘轮廓线时，内侧支距应比外侧支距大2d。 第五节 隧道断面放样 拱部断面的轮廓线一

16、般用五寸台法测出 。自拱顶外线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧量取其设计支距，然后将各支距断点连接起来，即为拱部断面的轮廓线。墙部的放样采用支距法，曲墙地段自起拱线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧按设计尺寸量支距。直墙地段间隔可大些，可每隔一米量支距定点。如隧道底部设有仰拱时，可有路线中线起，向左、右每隔半米由路基高程向下量出设计的开挖深度。 第五节 隧道断面放样衬砌放样 隧道各部位衬砌的放样，是根据路线中线、起拱线及路基高程定出其断面尺寸。所以在衬砌放样之前，首先应对这三条基本线进行复核检查。拱部衬砌放样 拱部衬砌的放样主要是将拱架安置在正确位置上。拱部分段进行衬砌，一般

17、按5m到10m进行分段，地质不良地段可缩短至1m到2m。 拱部放样根据路线中线点及水准点，用经纬仪和水准仪放出拱架顶的位置和起拱线的位置以及十字线（是指路线中线与其垂线所形成的十字线，在曲线上则是路线中线的切线与其切线所形成的十字线），然后将分段两端的两个拱架定位，拱架定位时，应将拱架顶与放出的拱架顶位置对齐，并将拱架两侧拱脚与起拱线的相对位置放置正确，两端拱架定位并固定后，在两端拱架的拱顶及两侧拱脚之间绷上麻线，据以固定期间的拱架。在拱架逐个检查调整后，即可铺设模板衬砌。第五节 隧道断面放样边墙及避人洞的衬砌放样 边墙衬砌先根据路线中线点和水准点，按施工断面各部分的高程，用仪器放出路基高程、

18、边墙基底高程及边墙顶高程，对已放过起拱线高程的，应对起拱线高程进行检核。如为直墙，可从校准的路线中线按设计尺寸放出支距，及可立模衬砌。如为曲墙、可先按一比一的大样制出曲线模型板，然后从路线中线按算得的支距按设曲墙模型板进行衬砌。 避人洞的衬砌放样与隧道的拱、墙放样基本相同其中心位置是按设计里程，由路线中线放垂线（即十字线）定出。第五节 隧道断面放样仰拱和铺底放样 仰拱砌筑时的放样，是先按设计尺寸置好模型板，然后再路基高程位置绷上麻线，再由麻线向下量支距，定出模型板位置 隧道铺底时，事先在左、右边墙上标出路基高程，由此向下放出设计尺寸，然后再左、右边墙上绷上麻线，以此来控制各处底部是否挖够了尺寸

19、，之后即可铺底。第六节 隧道贯通误差的测定与调整隧道贯通后 ，应及时地进行贯通测量，测定实际的横向、纵向和竖向贯通误差。若贯通误差在容许范围之内，就可以认为测量工作已经达到预期目的。不过，由于存在着贯通误差，它将影响隧道断面扩大及衬砌工作的进行。因此，应该采用适当的方法将贯通误差加以调整，从而获得一个对行车没有不良影响的隧道中线，并作为扩大断面、修筑衬砌以及铺设道路的依据。 第六节 隧道贯通误差的测定与调整贯通误差的测定方法 纵、横向贯通误差的测定 采用中线法贯通的隧道，当隧道贯通之后，应从相向测量的两个方向各自向贯通面延伸中线，并各钉一个临时桩A和B，如图所示。量测出两临时桩A、B之间的距离

20、，即得隧道的实际横向贯通误差；A、B两临时桩的里程之差，即为隧道的实际纵向贯通误差。贯通面进口一侧中线出口一侧中线AB第六节 隧道贯通误差的测定与调整贯通误差的调整 调整贯通误差，原则上应在隧道末衬砌地段上进行，一般不再变动已衬砌地段的中线。所有未衬砌地段的工程，在中线调整之后，均应已调整后的中线指导施工。调线地段为直线,一般采用折线法进行调整。 如图所示，在调线地段两端各选一中线点A和B，连接AB而形成折线，产生转折角1和2。贯通面进口一侧中线出口一侧中线AB内移方向内移方向12调线地段 第六节 隧道贯通误差的测定与调整 （1）转折角在5 之内，即可将此折线 视为直线； （2）转折角在5到2

21、5 时，则按表中的内移量将A、B两点内移； （3）转折角大于25 时，则加设半径为4000米的圆曲线。转折角在5 25 时的内移量转折角（ ） 内移量（mm）51104151020172526第六节 隧道贯通误差的测定与调整调线地段为圆曲线 当调线地段全部位于圆曲线上时，应根据横向贯通误差，由调线地段圆曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线位置，如图所示贯通面辅助切线辅助切线进口段中线出口段中线调整后中线第六节 隧道贯通误差的测定与调整贯通点在曲线始终点附近，调线地段有直线和曲线。 贯通点在曲线始、终点附近时，将曲线始、终点的切线延伸，理论上应与贯通面与另一侧的直线重合。但是，由于贯通误差的存在

22、，实际出现的情况是即不重合，也不平行。因此，通常应先将两者调整平行，然后再调整，使其重合。第六节 隧道贯通误差的测定与调整调整平行：调整平行采用调整圆曲线长度法. 如图所示，进口端曲线的HZ点在贯通面附近，由HZ点将曲线切线延伸与出口端为直线的中线相交与K点，其交角为。为使曲线切线平行与出口端中线，可将圆曲线增加或减少一段弧长（图中为增加。增加与减少取决与角的正负。角为正直需增加，反之需减少。），使这段弧长所对的圆心角等于。这样，YH点移至YH点，HZ点移至HZ点，而由HZ点作出的切线必然由原切线方向旋转一角，而与出口端中线平行。此时交点JD移至JD，转交由增加一值而变为。切线长也相应增加。JDJD进口段中线YHYHHZHZ贯通面出口端中线调线地段KHZd1d2lK第六节 隧道贯通误差的测定与调整 角值计算方法 由HZ点沿切线延伸至C点，量出HZ点至C点的长度为l，由HZ点和C点分别量出至出口端中线的垂距d1和d2，则：=(d1-d2)/l*。角的精度与d1、d2的精度以及l有关。 d1和d2的测量中误差应达到1mm。 l丈量准确至cm。 对于l的长度； 若角欲达到10”的精度，l应不短于60m； 若角欲达到30”的精度，l应不短于20m， 若角欲达到60“的精度，l应不短于5m。第六节 隧道贯通误差的测定与调整 设圆曲线半径为R，圆曲线需增、减的弧长