市政隧道工程控制测量及变形监测

市政隧道工程控制测量及变形监测§16-1隧道测量概述

§16-2隧道洞外平面控制测量

§16-3隧道洞内平面控制测量

§16-4隧道高程控制测量

§16-6隧道施工测量

§16-7

隧道变形监测§16-7

隧道竣工测量§16-1隧道测量概述一、隧道工程的特点1.隧道工程介绍2.隧道长度的划分3.隧道测量的特点特长隧道长隧道中隧道短隧道铁路隧道≥10000m10000m~3000m3000m~500m≤500m公路隧道≥3000m3000m~1000m1000m~500m≤500m§16-1隧道测量概述二、隧道测量的内容

1.隧道工程施工需要进行的主要测量工作包括：

（1）洞外控制测量（2）进洞测量（3）洞内控制测量（4）隧道施工测量（5）竣工测量§16-1隧道测量概述二、隧道测量的内容

2.隧道测量的主要目的，是保证隧道相向开挖时，能按规定的精度正确贯通，并使各建筑物的位置和尺寸符合设计规定，不使侵入建筑限界，以确保运营安全。§16-1隧道测量概述三、隧道贯通测量的含义

1.隧道增加施工工作面的方法

图16-1隧道增加施工工作面的方法(a)竖井(b)平洞(c)斜井§16-1隧道测量概述三、隧道贯通测量的含义

2.隧道贯通误差分类（1）横向贯通误差（2）纵向贯通误差（3）高程贯通误差§16-1隧道测量概述三、隧道贯通测量的含义

3.隧道贯通误差特点纵向误差只对贯通在距离上有影响；高程误差对坡度有影响；而横向误差对隧道质量有影响。不同的隧道工程对贯通误差的容许值有各自具体的规定。如何保证隧道在贯通时，两相向开挖的施工中线的闭合差（包括横向、纵向及高程方向）不超过规定的限值，成为隧道测量的关键问题。§16-1隧道测量概述三、隧道贯通测量的含义

4.铁路隧道贯通误差的限差

两开挖洞口间长度(km)＜44~＜88~＜1010~＜1313~＜1717~＜20横向贯通误差（mm）100150200300400500高程贯通误差（mm）50由于测距精度的提高，在纵向方面所产生的贯通误差，一般对隧道施工和隧道质量不产生影响，表中未对纵向误差做出具体规定，但应小于隧道长度的1/2000。§16-2隧道洞外平面控制测量隧道洞外控制测量的目的是：在各开挖洞口之间建立一精密的控制网，以便据此精确地确定各开挖洞口的掘进方向，使之正确相向开挖，保证准确贯通。洞外平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境等条件进行，常采用以下方法。

§16-2隧道洞外平面控控制测量一、GPS测量法利用GPS相对定位技技术，采用用静态测量量方式进行行。测量时时仅需在各各开挖洞口口附近测定定几个控制制点的坐标标，工作量量小，精度度高，而且且可以全天天候观测，，因此是大大中型隧道道洞外控制制测量的首首选方案。。§16-2隧道洞外平面控控制测量一、GPS测量法隧道GPS控制网的布布设，应满满足下列要要求：（1）控制网由由隧道各开开挖口的控控制点点群群组成，每每个开挖口口至少应布布测4个控制点;（2）基线最长长不宜超过过30km，最短不宜宜短于300m;（3）每个控制制点应有三三个或三个个以上的边边与其连接接，极个别别的点才允允许由两个个边连接;§16-2隧道洞外平面控控制测量（4）点位上空空视野开阔阔，保证至至少能接收收到4颗卫星的信信号;（5）测站附近近不应有对对电磁波有有强烈吸收收或反射影影响的金属属和其它物物体;（6）各开挖口口的控制点点及洞口投投点高差不不宜过大，，尽量减小小垂线偏差差的影响。。§16-2隧道洞外平面控控制测量二、精密导导线法1.一般要求在隧道进、、出口之间间，沿勘测测设计阶段段所标定的的中线或离离开中线一一定距离布布设导线，，采用精密密测量的方方法测定各各导线点和和隧道两端端控制点的的点位。导导线宜采用用长边，且且尽量以直直伸形式布布设，这样样可以减少少转折角的的个数，以以减弱边长长误差和测测角误差对对隧道横向向贯通误差差的影响。。§16-2隧道洞外平面控控制测量2.精度计算为了增加检检核条件和和提高测角角精度评定定的可行性性，导线应应组成多边边形导线闭闭合环或具具有多个闭闭合环的闭闭合导线网网，导线环环的个数不不宜太少，，每个环的的边数不宜宜太多。《测规》规定，在一一个控制网网中，导线线环的个数数不宜少于于4个；每个环环的边数宜宜为4～6条。§16-2隧道洞外平面控控制测量2.精度计算导线环角度度闭合差，，应不大于于按下式计计算的限差差：=(16-2)式中m——设计所需的的测角中误误差（″）；n——导线环内角角的个数。。导线的实际际测角中误误差应按下下式计算，，并应符合合控制测量量设计等级级的精度要要求。（16-3）N——导线环的总总个数。§16-2隧道洞外平面控制测测量3.导线水平角的观观测要求三角锁、导线测量等级测角中误差（〃）仪器型号测回数二1.0DJ16～9DJ29～12三1.8DJ14DJ26四2.5DJ12DJ24五4.0DJ22§16-2隧道洞外平面控制测测量三、中线法就是将隧道中线线的平面位置，，测设在地表上上，经反复核对对改正误差后，，把洞口控制点点确定下来，施施工时就以这些些控制点为准，，将中线引入洞洞内。中线法平面控制制简单、直观，，但精度不高，，适用于长度较较短或贯通精度度要求不高的隧隧道。§16-2隧道洞外平面控制测测量四、三角锁网法法将测角三角锁布布置在隧道进出出口之间，以一一条高精度的基基线作为起始边边，并在三角锁锁的另一端增设设一条基线，以以增加检核和平平差的条件。三三角测量的方向向控制较中线法法、导线法都高高，如果仅从提提高横向贯通精精度的观点考虑虑，它是最理想想的隧道平面控控制方法。§16-3隧道洞内平面控控制测量在隧道施工中，，随着开挖的延延伸进展，需要要不断给出隧道道的掘进方向。。为了正确完成成施工放样，防防止误差积累，，保证最后的准准确贯通方向，，应进行洞内平平面控制测量。。隧道洞内平面控控制测量应结合合洞内施工特点点进行。由于场场地狭窄，施工工干扰大，故洞洞内平面控制常常采用中线或精精密导线两种形形式。§16-3隧道洞内平面控控制测量一、精密导线法法1.一般特点洞内导线与洞外外导线相比，具具有以下特点：：洞内导线是随随着隧道的开挖挖而向前延伸，，因此只能敷设设支导线或狭长长形导线环，而而不可能将贯穿穿洞内的全部导导线一次测完；；测量工作间歇歇时间取决于开开挖面的进展速速度；导线的形形状（直伸或曲曲折）完全取决决于坑道的形状状和施工方法；；支导线或狭长长形导线环只能能用重复观测的的方法进行检核核，定期进行精精确复测，以保保证控制测量的的精度；洞内导导线点不宜保存存，观测条件差差，标石顶面最最好比洞内地面面低20～30cm，上面加设坚固固护盖，然后填填平地面，注意意护盖不要和标标石顶点接触，，以免在洞内运运输或施工中遭遭受破坏。§16-3隧道洞内平面控控制测量一、精密导线法法2、洞内导线采用用的几种形式：：（1）单导线导线布设灵活，，但缺乏检测条条件。测量转折折角时最好半数数测回测左角，，半数测回测右右角，以加强检检核。施工中应应定期检查各导导线点的稳定情情况。§16-3隧道洞内平面控控制测量（2）导线环如图16-2所示，是长大隧隧道洞内控制测测量的首选形式式，有较好的检检核条件，而且且每增设一对新新点，如5和5′点，可按两点坐坐标反算5～5′的距离，然后与与实地丈量的5～5′距离比较，这样样每前进一步均均有检核。§16-3隧道洞内平面控控制测量（3）主、副导线环环如图16-3所示，图中双线线为主导线，单单线为副导线。。主导线既测角角又测边长，副副导线只测角不不测边，增加角角度的检核条件件。在形成第二二闭合环时，可可按虚线形式，，以便主导线在在2点处能以平差角角传算3～4边的方位角。§16-3隧道洞内平面控控制测量3、洞内导线进行行平面控制时应应注意：（1）每次建立新点点，都必须检测测前一个旧点的的稳定性，确认认旧点没有发生生位移，才能用用来发展新点。。（2）导线点应布设设在避免施工干干扰、稳固可靠靠的地段，尽量量形成闭合环。。导线边以接近近等长为宜，一一般直线地段不不短于200m，曲线地段不宜宜短于70m。（3）测角时，必须须经过通风排烟烟，使空气澄清清以后，能见度度恢复时进行。。根据测量的精精度要求确定使使用仪器的类型型和测回数。。（4）洞内边长丈量量，用钢尺丈量量时，钢尺需经经过检定；当使使用光电测距仪仪测边时，应注注意洞内排烟和和漏水地段测距距的状况，准确确进行各项改正正。§16-3隧道洞内平面控控制测量二、中线法是指采用直接定定线法，即以洞洞外控制测量定定测的洞口投点点为依据，向洞洞内直接测设隧隧道中线点，并并不断延伸作为为洞内平面控制制。这是一种特殊的的支导线形式，，即把中线控制制点作为导线点点，直接进行施施工放样。这种种方法一般适用用于小于500m的曲线隧道和小小于1000m的直线隧道。§16-3隧道洞内平面控控制测量三、陀螺经纬仪仪定向法陀螺经纬仪可以以直接测定方位位角。早期的陀陀螺经纬仪由于于定向精度不高高，主要用在矿矿山、水利等要要求较低的隧道道施工测量中。。随着技术的进进步，新型陀螺螺经纬仪在性能能、自动化程度度、精度等方面面都有较大改进进。陀螺经纬仪仪精确测定方位位角，配合精密密光电测距仪的的边长测量，这这种方法在隧道道测量中的应用用前景越来越广广。§16-4隧道高程控制测测量相关测量规范规规定，在隧道每每个施工洞口应应测设不少于2个高程控制点，，同时进行高程程控制测量,联测各洞口水准准点的高程，以以便引测进洞，，保证隧道在高高程方向准确贯贯通和开挖高程程§16-4隧道高程控制测测量一、洞外高程控控制测量1、目的洞外高程控制测测量，是按照设设计精度施测各各开挖洞口附近近水准点之间的的高差，以便将将整个隧道的统统一高程系统引引入洞内，以保保证在高程方向向按规定精度正正确贯通，并使使隧道各附属工工程按要求的高高程精度正确修修建。§16-4隧道高程控制测测量2、方法高程控制常采用用水准测量方法法，但当山势陡陡峻采用水准测测量困难时，三三、四、五等高高程控制亦可采采用光电测距三三角高程的方法法进行。随着新新型精密全站仪仪的出现和使用用，在特定条件件下，光电测距距三角高程可以以有条件地代替替二等几何水准准测量。高程控制路线应应选择连接各洞洞口最平坦和最最短的线路，以以期达到设站少少、观测快、精精度高的要求。。每一个洞口应应埋设不少于2个水准点，以相相互检核；两水水准点的位置，，以能安置一次次仪器即可联测测为宜，方便引引测并避开施工工的干扰。§16-4隧道高程控制测测量3、精度要求表16-5各等级水准测量量的路线长度及及仪器等级的规规定测量部位测量等级每公里水准测量的偶然中误差M(mm)两开挖洞口间水准路线长度（km）水准仪等级／测距仪精度等级水准标尺类型洞外二≤1.0＞36DS0.5、DS1线条式铟瓦水准尺三≤3.013~36DS1线条式铟瓦水准尺DS3区格式水准尺四≤5.05~13DS3／Ⅰ、Ⅱ区格式水准尺五≤7.5＜5DS3／Ⅰ、Ⅱ区格式水准尺§16-4隧道高程控制测测量二、洞内高程控控制测量1、目的洞内高程控制测测量是将洞外高高程控制点的高高程通过联系测测量引测到洞内内,作为洞内高程控控制和隧道构筑筑物施工放样的的基础,以保证隧道在竖竖直方向正确贯贯通。§16-4隧道高程控制测测量2、方法洞内水准测量与与洞外水准测量量的方法基本相相同，但有以下下特点：（1）隧道贯通之前前，洞内水准路路线属于水准支支线，故需往返返多次观测进行行检核。（2）洞内三等及以以上的高程测量量应采用水准测测量，进行往返返观测；四、五五等也可采用光光电测距三角高高程测量的方法法，应进行对向向观测。（3）洞内应每隔200～500m设立一对高程控控制点以便检核核。为了施工便便利，应在导坑坑内拱部边墙至至少每100m设立一个临时水水准点。§16-4隧道高程控制测测量（4）洞内高程点必必须定期复测。。测设新的水准准点前，注意检检查前一水准点点的稳定性，以以免产生错误。。（5）因洞内施工干干扰大，常使用用倒、挂尺传递递高程，如图16-4所示，高差的计计算公式仍用hAB=a-b，但对于零端在在顶上的倒、挂挂尺（如图中B点倒尺），读数数应作为负值计计算，记录时必必须在挂尺读数数前冠以负号。。B点的高程：HB=HA+a－（－b）=HA+a+b§16-4隧道高程控制测测量§16-4隧道高程控制测测量3、精度洞内测量结果的的精度必须符合合洞内高程测量量设计要求或规规定等级的精度度（参见表16-5）。当隧道贯通之后后，求出相向两两支水准路线的的高程贯通误差差，在允许误差差以内时可在未未衬砌地段进行行调整。所有开开挖、衬砌工程程应以调整后的的高程指导施工工。§16-4隧道高程控制测测量测量部位测量等级每公里水准测量的偶然中误差M(mm)两开挖洞口间水准路线长度（km）水准仪等级／测距仪精度等级水准标尺类型洞内二≤1.0＞32S1线条式铟瓦水准尺三≤3.011~32S3区格式水准尺四≤5.05~11DS3／Ⅰ、Ⅱ区格式水准尺五≤7.5＜5DS3／Ⅰ、Ⅱ区格式水准尺§16-5隧道贯通精度的的预计§16-6隧道施工测量一、隧道进洞测测量在隧道开挖之前前，必须根据洞洞外控制测量的的结果，测算洞洞口控制点的坐坐标和高程，同同时按设计要求求计算洞内待定定点的设计坐标标和高程，通过过坐标反算，求求出洞内待定点点与洞口控制点点（或洞口投点点）之间的距离离和夹角关系。。也可按极坐标标或其它方法测测设出进洞的开开挖方向，并放放样出洞门内的的待定点点位，，这也就是隧道道洞外和洞内的的联系测量（即即进洞测量）。。§16-6隧道施工测量洞门的施工测量量在洞口的山坡面面上标出中垂线线位置，按设计计坡度指导劈坡坡工作的进行。。劈坡完成后，，在洞帘上测设设出隧道断面轮轮廓线，就可以以进行洞门的开开挖施工了。§16-6隧道施工测量2.正常进洞关系的的计算和进洞测测量洞外控制测量完完成之后，应把把各洞口的线路路中线控制桩和和洞外控制网联联系起来，为施施工测量方便，，也可建立施工工坐标系。如若若控制网和线路路中线两者的坐坐标系不一致，，应首先把洞外外控制点和中线线控制桩的坐标标纳入同一坐标标系统内，即必必须先进行坐标标转换。一般在在直线隧道以线线路中线作为X轴；曲线隧道上上以一条切线方方向作为X轴，建建立施施工坐坐标系系。用用控制制点和和隧道道内待待测设设的线线路中中线点点的坐坐标，，反算算两点点的距距离和和方位位角，，从而而确定定进洞洞测量量的数数据。。把中中线引引进洞洞内，，可按按下列列方法法进行行：§16-6隧道施施工测测量（1）直线线隧道道进洞洞直线隧隧道进进洞计计算比比较简简单，，常采采用拨拨角法法。如图16-6所示，，A、D为隧道道的洞洞口投投点，，位于于线路路中线线上，，当以以AD为坐标标纵轴轴方向向时，，可根根据洞洞外控控制测测量确确定的的A、B和C、D点坐标标进行行坐标标反算算，分分别计计算放放样角角β1和β2。测设设放样样时，，仪器器分别别安置置在A点，后后视B点；安安置在在D点，后后视C点，相相应地地拨角角β1和β2，就得得到隧隧道口口的进进洞方方向。。§16-6隧道施施工测测量§16-6隧道施施工测测量（2）曲线线隧道道进洞洞曲线进进洞测测量一一般有有两种种方法法,一是洞洞口投投点移移桩法法,另一是是洞口口控制制点与与曲线线上任任一点点关系系计算算法。。1）洞口口投点点移桩桩法即计算算定测测时原原投点点偏离离中线线(理论中中线)的偏移移量和和移桩桩夹角角,并将它它移到到正确确的中中线上上,再计算算出移移桩后后该点点的隧隧道施施工里里程和和切线线方向向,于该点点安置置仪器器，就就可按按第11章的曲曲线测测设方方法，，测设设洞门门位置置或洞洞门内内的其其它中中线点点。§16-6隧道施施工测测量2）洞口口控制制点与与曲线线上任任一点点关系系计算算法将洞口口控制制点坐坐标和和整个个曲线线转换换为同同一施施工坐坐标系系。无无论待待测设设点位位于切切线、、缓和和曲线线还是是圆曲曲线上上，都都可根根据其其里程程计算算出施施工坐坐标，，在洞洞口控控制点点上安安置仪仪器用用极坐坐标法法测设设洞口口待定定点。。§16-6隧道施施工测测量二、洞洞内施施工中中线测测量隧道洞洞内掘掘进施施工，，是以以中线线为依依据来来进行行。当当洞内内敷设设导线线之后后，导导线点点不一一定恰恰好在在线路路中线线上，，也不不可能能恰好好在隧隧道的的轴线线上。。（隧隧道衬衬砌后后两个个边墙墙间隔隔的中中心即即为隧隧道中中心轴轴线，，其在在直线线部分分与线线路中中线重重合；；而曲曲线部部分由由于隧隧道断断面的的内、、外侧侧加宽宽值不不同，，所以以线路路中心心线与与隧道道中心心线并并不重重合。。）施施工中中线分分为永永久中中线和和临时时中线线，永永久中中线应应根据据洞内内导线线测设设。§16-6隧道施施工测测量1.由导线线测设设中线线用精密密导线线进行行洞内内控制制测量量时，，应根根据导导线点点位的的实际际坐标标和中中线点点的理理论坐坐标，，反算算出距距离和和角度度，用用极坐坐标法法测设设出中中线点点。为为方便便使用用，中中线桩桩可同同时埋埋设在在隧道道的底底部和和顶板板，底底部宜宜采用用混凝凝土包包木桩桩，桩桩顶钉钉一小小钉以以示点点位；；顶板板上的的中线线桩点点，可可灌入入拱部部混凝凝土中中或打打入坚坚固岩岩石的的钎眼眼内，，且应应能悬悬挂垂垂球线线以标标示中中线。。测设设完成成后应应进行行检核核，确确保无无误。。§16-6隧道施施工测测量2.独立的的中线线法对于较较短隧隧道，，若用用中线线法进进行洞洞内控控制测测量，，则在在直线线隧道道内应应用正正倒镜镜分中中法延延伸中中线；；在曲曲线隧隧道内内一般般采用用弦线线偏角角法，，也可可采用用其它它曲线线测设设方法法延伸伸中线线。§16-6隧道施施工测测量3.洞内临临时中中线的的测设设隧道的的掘进进延伸伸和衬衬砌施施工应应测设设临时时中线线。随随着隧隧道掘掘进的的深入入，平平面测测量的的控制制工作作和中中线测测量也也需紧紧随其其后。。当掘掘进的的延伸伸长度度不足足一个个永久久中线线点的的间距距时，，应先先测设设临时时中线线点，，如图图16-7中的1、2……等，点间距离，一一般直线上不大于于30m，曲线上不大于20m。当延伸长度已大大于永久中线点的的间距时，就可以以建立一个新的永永久中线点，如图图中的e。§16-6隧道施工测量当采用全断面法开开挖时，导线点和和永久中线点都应应紧跟临时中线点点，这时临时中线线点要求的精度也也较高；供衬砌用用临时中线点，直直线上应采用正倒倒镜压点或延伸，，曲线上可用偏角角法、长弦支距法法等方法测定，宜宜每10m加密一点。§16-6隧道施工测量三.高程控制§16-6隧道施工测量四.掘进方向指示应用经纬仪，根据据导线点和待定点点的坐标反算数据据，用极坐标的方方法测设出掘进方方向。还可应用激激光定向经纬仪或或激光指向仪来指指示掘进方向。利利用它发射的一束束可见光，指示出出中线及腰线方向向或它们的平行方方向。它具有直观观性强、作用距离离长，测设时对掘掘进工序影响小，，便于实现自动化化控制的优点§16-6隧道施工测量五开挖断面的放放样开挖断面的放样是是在中垂线和腰线线基础上进行的，，包括两侧边墙、、拱顶、底板（仰仰拱）三部分。根根据设计图纸给出出的断面的宽度、、拱脚和拱顶的标标高、拱曲线半径径等数据放样，常常采用断面支距法法测设断面轮廓。。全断面开挖的隧道道，当衬砌与掘进进工序紧跟时，两两端掘进至距预计计贯通点一定距离离时，开挖断面可可适当加宽，以便便于调整贯通误差差，但加宽值不应应超过该隧道横向向预计贯通误差的的一半。§16-6隧道施工测量六结构物的的施工放样在结构物施工放样样之前，应对洞内内的中线点和高程程点加密。中线点点加密的间隔视施施工需要而定，一一般为5～10m一点，加密中线点点应以铁路定测的的精度测设。加密密中线点的高程，，均以五等水准精精度测定。在衬砌之前，还应应进行衬砌放样，，包括立拱架测量量、边墙及避车洞洞和仰拱的衬砌放放样等一系列的测测量工作§16-7隧道变形监测为确保施工安全，，监控工程对周围围环境的影响，为为信息化设计与施施工提供依据，隧隧道监控量测应作作为关键工序列入入现场施工组织，，施工中应认真实实施。隧道变形