隧道与桥梁测量讲义

隧道与桥梁测量

§1隧道测量概述隧道施工中，为加快工程进度，一般由隧道两端洞口进行相向开挖。长大隧道施工时，还要在两洞口间增加平峒、斜井或竖井，以增加掘进工作面，加快工程进度。贯通——隧道自两端洞口相向开挖，在洞内预定位置挖通，隧道测量也称贯通测量。隧道测量任务——准确测设出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道开挖时，测设隧道中线的方向和高程，指示掘进方向，保证隧道按要求的精度正确贯通；放样洞室各细部的平面位置与高程，放样衬砌的位置等。

隧道测量示意图隧道施工的掘进方向在贯通之前无法通视，只能完全依据沿隧道中线布设的支导线来指导施工。因支导线无外部检核条件，隧道内光线暗淡，工作环境较差，测量时极易产生疏忽或错误，造成相向开挖隧道的方向偏离设计方向，使隧道不能正确贯通，后果是必须部分拆除已经做好的衬砌，削帮后重新衬砌，或采取其它补救措施，从而产生巨大的经济损失，并延误工期。隧道测量时，应十分认真细致，除按规范的要求严格检验与校正仪器外，还应注意采取多种有效措施削弱误差，避免发生错误。在洞内支导线测量中，因测量误差的积累，使两个相向开挖的隧道中线不能准确衔接，错位距离δ——贯通误差，分解为纵向贯通误差——δt；横向贯通误差——δu；高程贯通误差——δh。δt只影响隧道的长度，与工程质量的关系不大，不考虑δt时，隧道贯通相遇于一垂直于中线的平面——贯通面，规范只规定了贯通面上δu与δh的限差。《铁路测量技术规则》规定长度小于4km的铁路隧道，δu≤100mm，δt≤50mm《公路隧道勘测规程》规定长度小于3km的公路隧道，δu≤150mm，δh≤70mm3km~6km的公路隧道，δu≤200mm，δu≤70mm。隧道测量工作内容洞外控制测量、洞内控制测量、洞内中线测设和洞内构筑物放样等。§2洞外控制测量

控制测量中误差指由测量误差引起在贯通面上产生的贯通误差，取上述容许误差的一半，如3km公路隧道的横向中误差为75mm，高程中误差为35mm。贯通误差来源于洞外和洞内控制测量两个方面，进行洞外控制测量精度设计时，应将贯通误差按误差传播定律分解为洞外和洞内的横向误差和高程误差，此过程称为贯通误差影响值的分配。《公路隧道勘测规程》规定的贯通误差分配方案见表。(1)洞外平面控制测量任务——测定各洞口控制点的相对位置，做为引测进洞和测设洞内中线的依据。要求洞外平面控制网应包括洞口控制点。建立洞外平面控制的方法有：敷设中线法、精密导线法、三角锁法和GPS法等。下面介绍精密导线法与GPS法。①精密密导线法法在洞外沿沿隧道线线形布设设精密光光电测距距导线来测定各各洞口控控制点的的平面坐坐标。导线采用用正、副副导线组组成的若若干个导导线环构构成控制制网，主导线沿沿两洞口口联线方方向敷设设，须同同时观测测水平角角边长副导线只只测水平平角，水水平角观观测宜用用不低于于DJ6级经纬纬仪，②GPS法用GPS测定各各洞口控控制点的的平面坐坐标，控制点间间可以互互不通视视，没有有测量误误差积累累，适合于特特长隧道道及通视视条件较较差的山山岭隧道道。(2)洞洞外高高程控制制测量按测量设设计中规规定的精精度要求求，施测隧道道洞口附附近水准准点的高高程。包括隧道道进出口口、竖井井口、斜斜井口和和坑道口口作为高程程引测进进洞的依依据。一般采用用三、四四等水准准测量，，当两洞口口之间的的距离大大于1km时，，应在中间间增设临临时水准准点。隧道不长长，高程程控制测测量等级级在四等等以下时时，也可采用用光电测测距三角角高程测测量的方方法进行行观测。。三角高程程测量中中，光电电测距的的最大边边长不应应超过600m，每条边均均应进行行对向观观测。高差计算算时，应应加入地地球曲率率改正。。§3隧道道施工测测量内容———隧道正正式开挖挖之前测测设掘进进方向；；开挖过程程中，测测设隧道道中线和和腰线，，指示掘掘进方向向；隧道开挖挖到一定定的距离离后，进进行洞内内控制测测量；如要在隧隧道中间间开挖竖竖井，还还需进行行竖井联联系测量量。(1)隧隧道掘掘进方向向的测设设与标定定根据洞外外控制点点的坐标标和路线线交点JD的设设计坐标标，算出进洞洞点处的的隧道掘掘进夹角角βA，按βA定出A—JD方向；计算出进进洞点B处的隧隧道掘进进夹角βB，按βB定出B—JD方向。隧道掘进方向向的测设与标标定将定出的掘进进方向标定在在地面上的方方法在掘进方向上上埋设并标定定出A1，A2，A3，A4桩，在垂直于掘进进方向埋设并并标定出A5，A6，A7，A8桩，桩位埋设混凝凝土桩或石桩桩，点位的选取应应注意在施工工过程中不被被破坏和扰动动，测量进洞点A至A2，A3，A6，A7点的距离，以便在施工过过程中随时检检查和恢复洞洞口点的位置置。(2)开挖挖施工测量1)隧道中中线和腰线测测设逐步往洞内引引测隧道中线线和腰线。中线——控制制掘进方向，，腰线——控制制掘进高程和和坡度。①中线测设设隧道每掘进20m左右测测设一个中线线桩，将中线线向前延伸。。中线桩可同时时埋设在顶部部和底部，测设隧道曲线线段中线桩时时，因为洞内内工作面狭小小，不可能使用切切线支距法或或偏角法测设设中线桩，一般使用逐点点搬移测站的的偏角法进行行测设。也可计算加桩桩点的坐标，，用全站仪坐坐标放样。逐点搬移测站站的偏角法测测设隧道曲线线②腰线测设设高程由洞口水水准点引入，，随着隧道掘进进的延伸，每隔10m应应在岩壁上设设置一个临时时水准点，每隔50m设设置一个固定定水准点，保证隧道顶部部和底部按设设计纵坡开挖挖和衬砌正确确放样。水准测量均应应往返观测。。根据洞内水准准点的高程，，沿中线方向向每隔5m~10m，在洞壁上高出出隧道底设计计地坪高1m的高度标定定抄平线，称为腰线。2)掘进方方向指示使用带激光指指向功能全站站仪——拓普普康GPT-3000LN激光经纬仪———ET-02激光电子子经纬仪防爆型激光指指向仪——JZY-3来来指示掘进方方向。光电跟踪靶安安装在掘进机机器上，激光指向仪安安置于工作点点并调整好视视准轴方向和和坡度，发射的激光束束照射在光电电跟踪靶上，，当掘进方向发发生偏差，安装在掘进机机上的光电跟跟踪靶输出偏偏差信号给掘掘进机，掘进机通过液液压控制系统统自动纠偏，，使掘进机沿着着激光束指引引的方向和坡坡度正确掘进进。3)开挖断断面放样用盾构机掘进进，盾构机的钻头头架是根据隧隧道断面专门门设计的，可以保证隧道道断面在掘进进时一次成形形，混凝土预制衬衬砌块的组装装一般与掘进进同步或交替替进行，所以，不需要要测量人员放放样断面。用凿岩爆破法法施工，每爆破一次后后，应将设计计隧道断面放放样到开挖面面上，以供施工人员员安排炮眼，，准备下一次次爆破。开挖断面的放放样在中垂线线和腰线的基基础上进行，，包括两边倒墙墙和拱顶两部部分的放样工工作。在设计图纸上上一般都给出出断面的宽度度、拱脚和拱顶的标高高、拱曲线半半径等数据。。侧墙的放样是是以中垂线为为准，向两边量取开开挖宽度的一一半，用红漆漆或白灰标出出，即是侧墙线。。拱形部分可根根据计算或在在AutoCAD上标注注的尺寸放出圆周上的的1’，2’’，3’等点点，然后连成成圆弧。拱顶放样盾构机掘进§4洞内控制制测量平面控制———导线，高程程控制——水水准。目的是为隧道道施工测量提提供依据。(1)洞内内导线测量洞内导线是支支导线，不可可能一次测完完，每掘进一段距距离后才可以以增设一个新新点。布设一个新点点就需要进行行测量，每掘进20m~50m就就应增设一个个新点。为防止错误和和提高支导线线的精度，每埋设一个新新点，应从支导线的的起点开始全全面重复测量量。复测还可发现现已建成的隧隧道是否存在在变形，点位是否被碰碰动过。对于直线隧道道，一般只复复测水平角。。长大隧道，还还需要加测陀陀螺导线边，，以控制方向向误差。(2)洞内内水准测量每掘进20m~50m就就应增设一个个新水准点。。洞内水准点可可以埋设在洞洞顶、洞底或或洞壁上，但必须稳固和和便于观测。。可用洞内导线线点标志作为为洞内水准点点标志，也可每隔200m~500m设置一一个较好的专专用水准点。。每新埋设一个个水准点后，，都应从洞外水水准点开始至至新点重复往往返观测。重复水准测量量还可以监测测已建成隧道道的沉降情况况，这对在软土中中修建的隧道道特别重要。。§5竖井联系系测量长大隧道施工工中，为增加加隧道掘进的的工作面，加快工程进度度，通常在其其中部开挖竖竖井。竖井联系测量量——将地面面控制点坐标标、方位角、、高程，通过竖井传递递到地下，以保证新增增工作面隧隧道开挖的的正确贯通通。根据地面已已有控制点点测设竖井井的开挖位位置，竖井开挖过过程中，其其垂直度靠靠悬挂重锤锤的铅垂线线来控制，，开挖深度可可用长钢尺尺丈量。竖井开挖到到设计深度度，并根据概略略掘进的中中线方向向向左右两翼翼掘进约10m后，，就应通过竖竖井联系测测量将地面控制制点的坐标标、方位角角、高程精确地传递递到井下，，为隧道施施工测量提提供依据。。方向法一井井定向用陀螺经纬纬仪传递方方位角高程传递§6桥位位控制测量量桥梁按其轴轴线长度分分为四类特大(>500m)，大(100m~500m)，中(30m~100m)，小小(<30m)，平面形状可可分为直线线桥和曲线线桥两种，，按结构形式式——简支支梁桥、连连续梁桥、、拱桥、斜拉拉桥、悬索索桥等。桥梁施工测测量的方法法及精度要要求随桥梁梁轴线长度度而定，内容有平面面控制测量量、高程控控制测量、、墩台定位和和墩台基础础及其顶部部放样等。。(1)桥桥位平面控控制测量在桥址两岸岸的路线中中线上埋设设控制桩。。两岸控制桩桩的连线称称为桥轴线线，两控制桩之之间的水平平距离，称称为桥轴线线长度。桥位平面控控制可以采采用三角测测量、边角角测量或GPS测测量的方法法建立，常用桥位控控制网的图图形为双三三角形大地四边形形和双大地地四边形。。网形要求求如下：①桥轴线线与基线一一端连接，，成为三角角网的一条条边，桥轴线与基基线交角尽尽量近于垂垂直，基线长度一一般不小于于桥轴线长长度的0.7倍；②三角网网的传距角角应尽量接接近60°°，一般不宜小小于30°°，困难情情况下应不不小于25°；③三角点点应选在不不被水掩、、不受施工工干扰的地地方。桥位控制网网图形———双三角形形与大地地四边形桥位控制网网图形———双大地四四边形(2)高高程控制测测量采用水准测测量的方法法建立。水准点应埋埋设在桥址址附近安全全稳固、便便于观测的的位置，桥址两岸至至少应各设设一个水准准点；引桥较长时时，应适当当增设。对于地质条条件较差或或易受破坏坏的地段，，应加设辅助助水准点或或明、暗标标志。桥位水准点点应与路线线水准点联联测，必要时应与与桥位附近近其它单位位的水准点点或工程设设施联测。。水准点的高高程一般采采用国家水水准点高程程，如相距太远远，联测有有困难时，，可引用桥位位附近其它它单位的水水准点，亦亦可使用假假定高程桥梁施工要要求在河流流两岸建立立统一的高高程系统，，需要进行跨跨河水准测测量。如在桥位上上、下游不不远处，国家测绘部部门或其它它单位进行行过跨河水水准测量观测方法和和成果精度度符合要求求的则可利利用，否则需要自自行测量。。跨河水准测测量的地点点应尽量选择择在桥渡附附近河宽最最窄处，两岸测站点点和立尺点点可布成对对称图形。。图中1，2为测站点点，A，B为立尺点点，要求1与2，1与2距离尽量量相等，并并使1，2大于10m，观测时，视视线距水面面的高度宜宜大于3m。跨河水准测测量视线较较长，读数困难，，在水准尺尺上安装一块可可以沿尺上上下移动的的觇板觇板用铝或或金属或有有机玻璃制制造，背面设有夹夹具，可沿水准标标尺面滑动动，并能用固定定螺丝控制制，将觇板固定定于标尺任任一位置；；觇板中央开开一小窗，，小窗中央安安一水平指指标线。由观测者指指挥立尺员员上下移动觇觇板，使觇板上的的水平指标标线落在水准仪十十字丝横丝丝上，立尺员在水水准尺上读读取标尺读读数。§7桥墩的的测设桥墩测设应应进行两次次。水中桥墩基基础(墩