隧道施工测量方案

隧道施工测量方案隧道施工测量方案1、总则为了保证隧道相向开挖能按规定的精度正确贯通，并使各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建，确保测量在隧道施工过程中能及时准确为隧道施工提供准确的定位信息、实时监控量测施工进程中隧道的相关变化量，为隧道施工提供必要的测量数据，以便于根据测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保隧道施工顺利准确，施工安全安全可靠，特制定本方案。2、测量内容在隧道施工测量中，测量作业的任务主要分为两大部分：施工放样测量和监控量测。施工放样测量包含：地面测量控制网的建立及复核；施工平面控制网的加密测量；施工高程控制网的加密测量；隧道洞内导线测量及水准控制点测量；隧道中线放样及标高控制；洞内结构物施工放样测量及检查隧道贯通测量；无碴轨道道床施工中线及标高控制测量(若有)；竣工测量，包含线路中线测量、隧道净空断面测量。监控量测包含：洞内外观察；初支水平相对净空变化值的量测；初支拱顶下沉量测；隧底隆起监测(若有)；二衬水平净空变化值量测；二实隧底隆起监测(若有)3、执行标准《全球定位系统(GPS)测量规范》(GH2001.92)；《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-9)《客运专线无碴轨道设计指南》(铁建设【2007】76号)《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-91)《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》(铁建设【2006】1894.隧道施工测量方案隧道施工测量采用分级控制、洞内导线控制，减少误差传递，加强复核，保证贯通精度的原则进行控制。4.1控制测量4.1.1、水平控制网：洞外控制：控制测量在设计院的CPI、CPII控制网基础上进行复测后使用，由于CPI、CPII控制点的密度无法保证施工测量的需要，需对CPI、CPII进行下一级别的加密控制，加密控制采用低一级别的GPS加密或导线加密的方法进行，导线加密为保证施工控制网的精度，采用一级导线的精度进行布网和洞内控制：为保证洞内中线的施工精度，洞内控制采用导线法进行控制，洞内导线布设根据隧道长度不同，分别采用单导线或双导线的方法进行传递，对于大于2Km的隧道，洞内导线采用双导线进洞，小于2Km以下的隧道，可采用单导线进洞。洞内导线应布置成导线环的方式，以保证导线精度和防止错误，导线环边数一般不大于8条，导线边长控制在80~120m为宜，最长不超过200m,短边不小于60m。洞内导线精度仍按洞内控制网同级精度进行测量，即按一级导线精度进行控制。4.1.2、高程控制网高程控制网在设计提供的二等水准测量基础上进行，对原二等水准点进行复测检查后使用，为保证高程控制精度，复测后若误差不超过规范要求，采用原设计值使用。水准加密：水准加密在每个隧道口设一至两个水准加密点保证隧道施工的标高控制，加密从复测后的二等水准点引入高程，加密水准线路按四等水准的要求进行测量，往返测或双往测后比较较差符合规范后推算加密点高程。洞内水准点传递：为保证洞内标高控制精度，洞内水准点离施工面原则上不超过500m，洞内水准点宜布置在衬砌断面上或不易破坏的地方，每不大于500m一个向洞内传递，洞内水准传递精度与洞外水准加密精度要求相同。4.2、施工测量施工测量是标定和检查施工中线、测设坡度和放样建筑物，测量是施工的导向，是确保工程质量的前提和基础。隧道工程施工测量的施测环境和条件复杂，要求的施测精度又相当高，必须精心施测和进行成果整理，工程测量成果必须符合相关规范的要求。隧道开挖的贯通中误差规定为：横向±50mm、高程±25mm，极限误差为贯通中误差的2倍，即高程贯通误差限差为L/5000(L为贯通距离,以km计)。为保证隧道衬砌平顺及减少中线误差调整，本项目的隧道贯通误差在规范规定的基础上进行提高控制，采用规范规定隧道纵横向贯通误差与高程贯通误差的一半进行控制，贯通误差分配如下表所示：隧道横向与高程贯通误差分配总总贯通中误差规范25mmL/10000≤±25mm控制L/20000≤±15mm洞外控制测量控制15mm10mm洞内控制测量控制20mm10mm横向贯通中误差纵向贯通中误差高程贯通中误差规范40mm规范30mm20mm16mm5、隧道施工测量的具体内容及要求5.1洞外测量控制网的建立5.1.1平面控制网的建立隧道进、出口包括设计院平面控制桩CPI、CPII点连同一级导线加密点一般保证4个，困难地形条件下保证三个，以保证在桩点破坏后能及时恢复，洞口控制点根据地形情况可布置为三角形或大地四边形形状。离隧道洞门最近距离保证150m以上，困难地形不关得小于100m。施工平面控制网采用Ⅰ级莱卡TC402全站仪进行测量，测角四测回，测边往返观测各二测回，用严密平差或简易平差法进行数据处理，要求测量点位中误差小于±15㎜，满足隧道施工贯通精度要求。洞外控制桩一般要求采用混凝土铁芯桩埋设于基础稳固的地方，并在施工期间不容易遭到破坏。平面控制网测量成果整理完成后，报监理审批后形成成果表，并将成果表装订成册方便外业使用。5.1.2高程控制网的建立隧道进、出口一般包插设计院交高程控制桩保证2个，并尽量设于不被施工破坏的位置，在施工过程中若有桩点遭到破坏时，利用另一桩点及时给予改移或恢复。施工高程控制网采用S3水平仪按四等水准测量的要求进行测量，测高差往返观测或双往测或双返测进行，当高差较小满足精度要求时，采用简易平差法或迭代平差法进行数据处理，点位精度达到四等水准测量精度，满足施工精度洞外水准桩点采用混凝土包铁芯桩并靠近施工地点设置，埋设于基础坚固并不易受到施工干扰和破坏的地方。5.2、洞内施工控制网加密洞内平面控制点测量洞内控制导线点应布设在靠近隧道两侧墙壁的不容易遭到破坏地方设置，在通视条件允许和衬砌完成的情况下，每200米布设一点，在初期支护段一般100m左右设置一控制点。采用Ⅰ级全站仪进行测量，测角四测回，测边往返观测各二测回。洞内导线是根据隧道掘进进行跟进布置的，隧道每掘进100m左右，将洞内导线延长一段，并从衬砌段对初支段的导线点进行联测，联测量后及时调整导线点成果和中线位置。洞内导线根据隧道长度布置成双导线或单导线的形式，双导线一般每个环边数不大于8条。洞内控制点在成洞地段可采仰拱底利用冲击钻埋设钢筋铁芯法并做好点位标志进行布设或另做混凝土包铁芯法布设，未成洞地段均采用混凝土包铁芯法布设并做好点位标志。洞内高程控制测量洞内水准测量以洞外水准点为起算依据，采用四等水准测量方法和±8Lmm的精密要求进行施测。洞内水准点在成洞地段可利用隧道边墙打入铁芯法设置，未成洞地段则必须采用混凝土包铁芯法布设。5.3施工放样测量5.3.1洞口测量洞口测量在洞外控制网的基础上采用极坐标法进行洞口桩点放样，利用洞口控制网计算好洞门放样数据及进洞施工数据。为了加强放样点的检核条件，可用另外两个已知导线点作起算数据，用同样方法来检测放样点正确与否，或利用全站仪的坐标实测功能，用另两个已知导线点来实测放样点的坐标，放样点理论坐标与检测后的实测坐标X、Y值相差均在±10mm以内，可用这些放样点指导隧道施工。地形条件好的洞口也可采用交会法进行洞口定位放样，交会法一般采用三方向法进行，交会误差三角最大边长不大于10mm，并最大边长不得接近于隧道横向方向。洞口也可在洞门附近采用极坐标法另放一个法向控制点，用尺子量测两点的距离进行复核，距离相差在±10mm以内，可用这些点指导隧道施工。5.3.2、洞门施工测量洞门施工时，应对洞门端墙轴线、洞门中线点、翼墙轴线进行轴线定位测量，提供施工依据并做好交底，施工过程中应加强洞门端、翼墙的坡率的控制，及基础墙顶标高的控制。洞门放样利用洞口点采用正倒镜极坐标法放样分中，并利用钢尺检查放样点间的位置关系进行复核。为便于施工，可将控制轴线进行外移进行测量，外移距离根据现场施工情况进行确定，放样完成后应对施工队或作业工班进行交底，交底资料应包含测量点位、轴线及与施工结构物的几何尺寸关系。洞门施工测量的内容具体见测量接口相关内容。5.3.3、洞内中线测量暗挖隧道施工放样主要是控制线路设计中线、里程、高程和同步线。洞内中线根据导线采用极坐标法进行放样，放样中线点完成后，可利用放样中线点按线路关系进行短距离的中线测量，利用穿线法、正倒镜分中法，偏角法等方法控制的隧道开挖长度一般情况不在于100m，然后必须利用导线对中线进行复核和调整后，再重新采用线路测量法进行下一段的中线控制。也可采用在隧道内安置激光指向仪方法进行中线施工控制，激光导线仪安装应经过导线法测量后进行校核无误后方可使用。激光可代表线路中线或隧道中线的切线或弦线的方向及线路纵断面的坡度，也可将中线或切线平移一段距离以避开施工干扰，方便控制，但应对测量作业人员及施工人员做好安装的激光导向线进行交底。每个洞的上部开挖可用激光指向仪控制标高，下部开挖采用放起拱线标高来控制，但每施工50m后利用水准测量法对激光标高进行检查，发现偏差后及时调整。施工期间要经常检测激光指向仪的中线和坡度，采用往返或变动两次仪器高法进行水准测量。在隧道初支过程中，架设钢格栅时要严格的控制中线、垂直度和同步线，其中格栅中线和同步线的测量允许误差为±20mm，格栅垂直度允许误差为3°。5.3.4、隧道开挖面施工测量根据隧道施工情况，对隧道施工根据施工方案不同，采用不同的方法进行测量控制，双侧壁法或CRD法施工时，应采用双导线法进行双中线控制，保证开挖面中线及标高控制准确，CD法或台阶法及全断面法施工时，也采用单导线法进行开挖面中线控制，开挖面测量的内容主要为中线测量、拱顶、隧底标高控制及隧道开挖轮廓线的控制。隧道掘进过程中，每循环恢复开挖面中线、开挖面控制标高、开挖面轮廓线，保证掘进施工方向及标高度准确性。掌子面的施工测量中应加强隧道轮廓线测量的精度和每循环的控制到位，控制好隧道的超欠挖。开挖面测量完成后，不需进行书面交底，但应做好测量原始记录，并对现场施工负责人进行口头交底并保护好测量标志标线。5.3.5、隧道初支作业面的测量隧道初支作业面根据隧道施工方案不同采取不同的方法以，对CD法、CRD法及双侧壁法施工，特别对隧道轮廓线外侧的尺寸应加强控制，控制好隧道的内衬净空。初支面的测量主要有中线控制测量(也可按边脚线进行控制)，隧顶标高控制及拱脚标高控制。中线控制可采用极坐标法放样中线，也可采用隧道激光点投点法恢复隧道中线，若是边线法控制，则在中线法基础上采用钢尺量距进行偏移定桩。隧顶标高采用激光标高控制或水准高程控制均可，但激光标高应经常进行检查复核无误后才可采用。拱脚(隧底)标高一般采用水准高程进行控制。初支作业面测量完成后，应对作业队或工班进行书面交底，书面交底的内容为测量控制点及与初支结构的关系尺寸交底大样。5.3.6、隧道二衬施工测量隧道二衬为永久结构物，施工的尺寸位置直接影响到工程实体的质量，故二初施工应加强测量的精度和准确性，二衬施工测量包括仰拱施工测量及二衬施工测量。5.3.6.1、仰供施工测量仰供施工测量主要为施工提供仰标高，短边墙边线控制及标高控制，施工时不能采用激光导向仪进行测量，只能通过经纬仪或全站仪进行中线测量并进行不同方法校核，精度满足要求后方可交底。若采用正倒镜分中法进行测量，误差不得大于5mm。否则需采用两次拔角法进行穿线。标高控制采用水准仪进行测量并在模板或钢筋上做好标高控制线。供仰施工测量必须对作业队或工班进行书面技术交底，交底内容应包括测量桩点、结构尺寸及测量桩点关系大样图，测量记录，标高控制点及标高应上应下标注，模板尺寸及净空及与测量桩点的关系；工班立模完成后应通知测量组进边墙立模进行检查，确保立模准确后方可灌注混凝土。5.3.6.2、二衬施工测量二衬施工测量的精度直接影响到隧道的净空尺寸、外观质量及隧道线形控制，故隧道二衬的施工应按精密测量的标准进行放样，所有桩点均按正倒镜极坐标法进行放样，并加强点位间的相对关系及与既有建构筑物关系的检查，确保测量准确。隧道二衬施工主要控制隧道中线及净空尺寸的准确性，采用台车法进行二衬时，应采用全站仪恢复隧道中线，利用水准仪测量台车拱顶标高，然后台车就位后检查台车位置的准确性，在检查台车满足隧道净空尺寸要求后，方可进行二衬混凝土的灌注施工。采用人工立模灌注时，应对隧道中线、拱顶标高、拱脚尺寸及标高、边墙竣工测量包括：(1)线路中线测量尺寸及标高进行测量和书面交底，在立模完成后对模板进行检查复核，发现误差后应书面通知作业班或工班进行调整，其书面交底的要求与台车立模要求相5.3.6.3、隧道附属工程施工测量隧道附属的车洞、人洞及设备孔洞及预埋件的施工测量，测量人员应熟悉图纸，做好车洞、人洞、设备孔洞及预埋件的测量工作，并将测量结果和交底资料交作业队及班组。保证附属工程结构尺寸和位置准确。5.4、隧道贯通测量隧道贯通测量是对测量工作质量的检核，也是隧道工程质量控制的关键，隧道贯通前约50米左右要增加施工测量的次数，并进行洞内控制导线的全线复测，直至保证隧道贯通。贯通后，应进行横向贯通误差，纵向贯通误差及高程贯通误差测量。贯通误差的测量可采用中线贯通法或导线法进行测量，其在贯通面上的测量误差不应大于规范允许值。在规范允许范围内的横向和高程贯通误差应在隧道未进行二次衬砌段逐段进行调整，不得积累在最后一段二衬上进行突变调整，以保证隧道二衬的线形平顺和隧道初空尺寸。贯通测量完成后，应编写贯测量报告及对作业队及工班进行贯通误差调整的技术交底。并在剩余的二衬施工测量逐环将贯通误差予以消除。贯通误差的调整可以采用调整二衬结构或调整线路方式，由于高速铁路施工要求较高，在本项目内隧道不允许采取调整线路的方法进行贯通误差的调整，所以应在施工过程中加强测量精度控制，保证贯通误差在允许范围内。5.5、竣工测量以施工控制导线点为依据，利用隧道洞内施工控制中线点组成附合导线。中线点的间距直线上平均100m，曲线上除曲线元素点外不应大于60m。中线点组成的导线采用Ⅰ级全站仪，方向法测角二测回，测距往返观测各二测回。(2)隧道净空断面测量初期支护段以测定的中线点为依据，断面间距10m，断面可采用全站仪或花杆皮尺法进行施测，测定断面里程误差允许±100㎜，断面测量精度允许误差为±20二衬完成段以测定的中线点为依据，直线段每20m,曲线元素点每15米应测设一个结构横断面，采用免棱镜全站仪进行施测，测定断面里程误差允许±50㎜，断面测量精度允许误差为±10㎜。6、隧道监控量测隧道监控量测主要包括三个方面内容洞内外观察；水平相对净空变化值的量测；拱顶下沉量测；6.1隧道周边位移量测隧道周边位移量测包括水平净空变化值量测和拱顶下沉量测，在同一断面内进行。其量测断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋置深度等确定 (具体见下表)。量测频率(具体见下表)根据变形速度和距开挖面距离较高的一个频率选取。当围岩达到基本稳定后，在以1次/7d的量测频率量测2~3周后可结束量测；若位移长期没有收敛趋势，应当适当延长量测时间，直到位移速率小于0.5mm/d时方可结束量测。拱顶下沉及周边收敛量测间距表量量测断面间距(m)围岩级别序号11Ⅴ(浅埋)5~102Ⅴ(深埋)10~203Ⅳ(浅埋)10~154Ⅳ(深埋)20~305Ⅲ40~506Ⅱ50~100拱顶下沉及周边收敛量测间距表量量测断面距开挖面距离(m)(0~1)B(1~2)B(1~2)B(2~5)B＞5B量测频率1~2次/天变形速度(mm/d)1~50.5~10.2~0.5＜0.2序号123456.2地表下沉量测地表下沉量测根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。其测点应布设在隧道中线上，且与测点在同一断面上。其量测的间距按下表布置，量测频率与周边位移量频率相同。当需要进行横断面方向地表下沉量测时，其同一断面取7~11个测点，测点间距取2~5m。地表下沉量测在开挖工作面前方H+h(隧道埋置深度+隧道高度)处开始，直至衬砌结构封闭、下沉基本停止为止。地表下沉量测断面间距表量量测断面间距(m)20~5010~20埋置深度H>2BB<H<2BH<B序号123t0测点的埋设根据开挖方式、地质条件、量测断面所在位置及隧道埋深等条件综合确定。若地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时应同时量测拱腰下沉及基底隆起量。测点应安装在距开挖工作面1~2m以内，且在开挖后12小时 (最迟不超过24小时)内完成，并在下一循环开挖前测取初次读数。测点主要布设方式如下：6.3、量测的方法及数据的处理6.3.1、水平相对净空变化量测6.3.1.1水平相对净空变化量测方法水平相对净空变化的量测首先要求将预埋件按要求的时间及方法埋设，然后进行仪器的安装(如下图所示)。当仪器安装完成后，利用弹簧秤、钢丝绳、滑管给钢尺施加固定的水平张力(弹簧秤拉力90N)，并在百分表读得初始数值X；因第一次量测的初始读0数是关键性读数，应反复测读；当连续量测3次的误差R≤0.18mm(R值根据收敛计不同而异)时才能继续爆破掘进作业。用同样方法可读得间隔时间t后的t时刻的X值，则t时刻的周边收敛值U即为百分表两次读数差：itU=L-L+X-Xt0ttlto式中：L——初读数时所用尺孔刻度值；0Lt——t时刻时所用尺孔刻度值；X——t时刻时经温度修正后的百分表读数值，X=X+εtlttX——初读数时经温度修正后的百分表读数值，X=X+εt00t0X——t时刻量测时百分表读数值；tX——初始时刻百分表读数值；0T——鉴定钢尺的标准温度，T=20℃；00T——每次测量时的平均气温；L——钢尺长度。6.3.1.2水平相对净空变化量测数据的处理每次测量时要做好详细的量测记录，记录内容包括日期、时间、里程编号、环境温度、量测数据等，并及时根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线。当位移时间曲线趋于平缓时，及时进行量测数据的回归分析，以推求最终位移和掌握位移变化的规律。目前，常采用的回归函数有：对数函数U=A+Bln(t+1)U=Aln(B+t0)指数函数U=Ae-B/tU=A(e-Bt-e-BT)0[(1)2(1)2]双曲函数U=A1+Bt01+BTt—测点初读数时距开挖时的时间(d)；0T—量测时距开挖时的时间(d)。6.3.1.3围岩稳定性的判别围岩稳定性的判别应按下列指标进行：(1)变形管理等级指导施工：变形管理等级表管理管理位移(mm)施工状态管理等级ⅢⅢU＜U/3可正常施工0ⅡU/3≤U≤2U/300应加强支护ⅠU＞2U/3应采取特殊措施00(2)根据位移变化速度判别：净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统。水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，围岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判(3)根据位移时态曲线的形态判别：当围岩位移速率不断下降时(du2/d2t＜0)，围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0)，围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t＜0)，围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加支护强。6.3.2拱顶下沉量测6.3.2.1拱顶下沉量测方法拱顶下沉量测采用水准测量法进行，后视点可设在稳定衬砌上，用水平仪进行观测(如下图所示)。将拱顶初始相对高差与t时刻相对高差相减变得拱顶下沉量，即：U=(Q+P)-(Q+P)=(Q-Q)+(P-P)。若U为正值，则表示拱顶t0000t下沉；若Ut为负值，则表示拱顶向上位移。6.3.2.2拱顶下沉量测数据的处理拱顶下沉量测数据的处理方法同水平相对净空变化量测。6.3.2.3围岩稳定性的判别拱顶围岩下沉稳定性的判别同水平相对净空变化的判别。6.3.3、地表下沉量测地表下沉的量测仍采用水准测量方式，量测仪器为水平仪、塔尺，测点布置形式如下图所示。量测方法及数据处理、分析方法同隧道周边位移量测。7、隧道施工测量设备与人员情况7.1、测量工作的管理中铁五局贵广铁路指挥部第一项目部测量队在每个区段成立一个测量小组负责管相应管段隧道的施工及监控量测工作。现场测点的埋设和保护工作由隧道所属的工班负责。接受隧道作业队技术主管安排，隧道现场施工技术员对测量组的工作予以配合。每次测量结果要记录详细，并及时将测量数据进行处理、分析。测量成果须报项目测量队进行检查并签交现场作业队指导施工。7.2、测量人员、仪器的配备每个测量小组人员、仪器配置根据所担负管段的工程量作一定调整，一般情况配置如下：测量组人员配置表工作职工作职责负责管段内的测量工作的规划、安排及组织实施，保证现场施工生产配合组长测量数据的现场采集，对测量资料进行整理、计算或复核。负责技术交底的实负责测量外业工作的前后视、水准测量、隧道中线及标高的放样，并负责简单的技术交底，测量仪器和日常管理。工作人员组长测量技术员测量工人数112第一测量组仪器配置表序号序号名称数量型号备注1全站仪12水准仪1S33对讲机33Km4办公电脑1PIV8、测量精度质量保证措施8.1、施工放样的精度保证施工放样前将施工测量方案报告监理审批。内容包括施测方法、操作规程、观测仪器设备的配置和测量专业人员的配备等。积极和测量监理工程师进行联系、沟通和配合，满足测量监理工程师提出的测量技术要求及意见，并把测量结果和资料及时上报监理，测量监理工程师经过内业资料复核和外业实测确定无误后，方可进行下步工序的施工。8.1.1用于测量的图纸资料，测量技术人员必须认真核对，必要时应到现场核对，确认无误无疑后，方可使用。如发现疑问作好记录并及时上报，待得到答复后，才能按图进行测量放样。原始观测值和记事项目，应在现场用钢笔或铅笔记录在规定格式的外业手簿中。测量技术人员要认真整理内业资料，保证所有测量资料的完整。资料必须一人计算，另外一人复核。抄录资料，亦须认真核对。8.1.2建立测量复核制度，按“三级复核制”的原则进行施测。外业前，测量技术人员对内业资料进行检查，所采用的测量方法、测量所用桩点以及测量要达到的目的向测工进行交底，做到人人明白；外业中，中线和高程测量要形成检核条件，满足校核条件要求的测量才能成为合格成果，否则返工重测；外业后，应检查外业记录的结果是否齐全、清晰、正确，由另一人复核结果无误后，向工区技术主管交底。8.1.3固定专用测量仪器和工具设备，建立专业测量组，专人观测和成果整用于本工程的测量仪器和设备，应按照规定的日期、方法送到具有检定资格的部门检定和校准，合格后方可投入使用。所用的测量仪器和工具使用前，要检查是否完好。在运输和使用测量仪器的过程中，应注意保护，如发现仪器有异常，应立即停止使用并送检，并对上次测量成果重新作出评定。8.1.4测量过程中，必须消除干扰，需停工的要停工，以保证测量精度。各种建筑物放样时应和施工人员密切配合，避免出现不必要的偏差。工区所用的导线点、水准点、轴线点(或中线点)要设置在工程施工影响范围之外、坚固稳