土木工程测量（第3版）课件 15-2隧道施工测量

土木工程测量第15章桥梁与隧道施工测量武汉大学测绘学院杨正尧2025.07图片引自土木工程测量第15章桥梁与隧道施工测量15.1桥梁施工测量15.2隧道施工测量15.2.1概述15.2.2隧道贯通误差的分类及其限差15.2.3贯通误差预计15.2.4洞外控制测量15.2.5洞内控制测量15.2.6隧道开挖中的测量工作图片引自第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.1概述隧道施工测量的内容主要有：隧道洞内、洞外控制测量；洞内外联系测量；隧洞开挖中的测量工作等。隧道通常由洞身、衬砌、洞门等组成。隧道按长度可分为特长隧道、长隧道、中长隧道和短隧道。开挖隧道时，为了加快工程进度，一般总是由隧道两头对向开挖。隧道工程一般投资大，施工时间长。各项测量工作必须反复核对，确保准确无误。

第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.2隧道贯通误差的分类及其限差隧道自两端洞口相向开挖，其掘进工作面在预定位置彼此接通，称为贯通。在贯通面上，两条中线出现偏差不能吻合，这种偏差称为贯通误差，用δ表示。贯通误差在隧道中线方向上的投影长度称为纵向贯通误差，用δl表示。在垂直于隧道中线方向上的投影长度称为横向贯通误差，用δq表示。在铅垂面内的投影长度称为高程贯通误差，用δh表示。

第15章桥梁与隧道施工测量纵向贯通误差影响隧道中线长度，只要满足定测中线的精度要求即可。高程贯通误差影响隧道的坡度，应用水准测量方法，容易满足限差的要求。横向贯通误差如果超过限差，会引起隧道中线几何形状的改变。

第15章桥梁与隧道施工测量《铁路工程测量规范》（TB10101-2018）根据隧道两相向开挖洞口间的长度对隧道横向贯通误差和高程贯通误差作出规定，见下表：项目横向贯通误差高程贯通误差相向开挖隧道长度/kmL＜44≤L＜77≤L＜1010≤L＜1313≤L＜1616≤L＜1919≤L＜20洞外贯通中误差/mm3040455565758018洞内贯通中误差/mm4050658010513516017洞内外综合贯通中误差/mm50658010012516018025贯通限差/mm10013016020025032036050注：本表不适用于利用竖井贯通的隧道隧道贯通允许误差第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.3贯通误差预计隧道施工控制网的主要作用是保证地下相向开挖工作面能正确贯通。如何保证隧道在贯通时（包括横向、纵向、高程方向），两相向开挖施工中线的相对错位不超过规定的限值，是隧道施工测量的关键问题。

横向贯通误差的大小，直接影响隧道的施工质量。第15章桥梁与隧道施工测量控制测量误差引起的横向贯通中误差的估算公式如下：1.导线网和三角形网1）控制测量前，应按下式估算测量设计时的验前横向贯通中误差：

第15章桥梁与隧道施工测量控制测量误差引起的横向贯通中误差的估算公式如下：1.导线网和三角形网2）控制测量后，应按下式估算控制测量的验后横向贯通中误差。验后横向贯通中误差应符合隧道贯通允许误差的规定。

第15章桥梁与隧道施工测量

第15章桥梁与隧道施工测量2）控制测量后，应按下式估算控制测量的验后横向贯通中误差。验后横向贯通中误差应符合隧道贯通允许误差的规定。式中σΔx、σΔy、σΔxΔy

由进、出口推算至贯通点的x、y坐标差的方差和协方差；αF

贯通面方位角。第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.4洞外控制测量

隧道洞外控制测量的主要任务提供各个洞口控制点的平面坐标和水准点高程，以便将设计坐标、方向和高程导人洞内，指导各个工作面的掘进方向和坡度，保证隧道按设计精度要求正确贯通。1.洞外平面控制测量

主要任务测定各洞口控制点的相对位置，以便根据洞口控制点按设计方向进行开挖，并能以规定的精度贯通。

隧道工程施工前，应进行隧道控制网的设计。平面控制网可采用GNSS网、导线网、三角形网等几种形式。应优先采用GNSS方法测量。第15章桥梁与隧道施工测量西安至安康线秦岭铁路隧道全长18.456km,采用GNSS控制网，按B级要求布设。全网由12个控制点组成，为满足引测进洞的需要，在进、出口各布设六个控制点。观测采用相对静态定位方法。所有控制点均采用异步环相连，并组成空间三角形和空间大地四边形以加强GNSS网的几何强度。秦岭铁路隧道GNSS控制网示意图摘自：郭志强“基于GPS的秦岭特长隧道控制测量技术研究”，工程技术.2009.No13第15章桥梁与隧道施工测量GNSS控制网应由洞口子网和子网之间的联系主网组成洞口处布设洞口控制点和定向点。每个洞口平面控制点应不少于3个。直线隧道，洞口控制点应选在线路中线上，另外宜布设3个定向点。曲线隧道，还应在每端洞口选取曲线上的2个中线点（间隔300m以上）包括在网中。向洞内传递方向的洞外联系边长度宜大于500m，困难时不宜短于300m。为减小垂线偏差对横向贯通误差的影响，洞口选点与洞口设计高程的高差不宜过大。GNSS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°。第15章桥梁与隧道施工测量GNSS平面控制网坐标系

可采用以隧道长直线或曲线隧道切线为X坐标轴，与之垂直的方向为Y坐标轴的施工独立坐标系。下图为某隧道洞外GNSS控制网布网方案，J为进口点、C为出口点，J1、J2、J3和C1、C2、C3为定向点。第15章桥梁与隧道施工测量下表为《铁路工程测量规范》（TB10101-2018）对洞外平面控制测量等级的规定。第15章桥梁与隧道施工测量

2.洞外高程控制测量高程控制测量的任务按规定精度测定洞口附近水准点的高程，作为高程引测进洞的依据。

高程控制测量可采用水准测量、光电测距三角高程测量。每一洞口埋没的水准点应不少于3个，洞口附近的水准点应尽可能与隧道洞口等高，两水准点间高差以水准测量1～2站即可联测为宜。

水准路线宜选择连接各洞口较平坦和最短的路线。应从隧道一端的线路水准基点联测至另一端的线路水准基点。在地形复杂地区可采用光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量，但应注意每条边长应小于800m。

第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.5洞内控制测量

1.洞内导线的特点和布设洞内导线测量的作用以必要的精度，按照与洞外控制测量统一的坐标系统，建立洞内控制系统。根据洞内导线点的坐标，可以放样出隧道中线及其衬砌的位置，从而指示隧道的掘进方向，保证相向开挖的隧道在所要求的精度范围内贯通。《铁路工程测量规范》对洞内导线测量等级的规定。

测量等级隧道长度/km洞内导线边长度/m二等8～20隧道二等5～8≥350三等2～5≥300四等1.5～2一级第15章桥梁与隧道施工测量隧道施工过程中洞内导线测量具有以下特点：

(1)洞内导线随着隧道的开挖而逐渐向前延伸，所以只能敷设成支导线的形式。

(2)一般采用分阶段布设的方法。(3)洞内工作环境较差，狭窄、多尘、潮湿、有震动等环境中作业，对导线测量干扰较大。地下导线的类型有附合导线、闭合导线、方向附合导线、支导线及导线网等。地下导线角度测量常采用测回法进行。边长测量可采用钢尺以及全站仪/光电测距仪测距。第15章桥梁与隧道施工测量洞内导线测量应符合下列要求：(1)地下导线应尽量沿线路中线布设，边长要接近等边，尽量避免长短边相接。导线点宜设置强制对中观测墩，应尽量布设在施工干扰小、稳固可靠、便于设站及保存的地方。视线应旁离洞壁或洞内设施0.2m以上。（2）洞内导线宜布设成多边形闭合环，长隧道可布设交叉双导线环，为增加检核，应加测闭合边，成为由重叠四边形构成的交叉双导线网。第15章桥梁与隧道施工测量(3)当隧道掘进至导线设计边长的2～3倍时，应进行一次导线延伸测量。每测定一个新导线点时，都需对以前的导线点作检核测量。(4)洞内导线应随施工进度分期、分段布设。建立新一期导线前，应对原导线点进行检测。(5)由于洞内导线边长较短，应尽可能减小仪器对中和目标偏心误差的影响。(6)应经常拭净镜头及反射棱镜上的水雾。洞内有瓦斯时，应采用防爆仪器进行观测。(7)洞内导线平差计算后，应计算并测设开挖面附近的临时中线点，纠正施工中线。第15章桥梁与隧道施工测量2.洞内水准测量洞内高程控制测量的任务在洞内建立一个与洞外统一的高程控制系统，作为隧道施工放样的依据，保证隧道在竖向正确贯通。洞内高程控制测量一般采用水准测量施测。洞内水准线路一般与洞内导线测量的线路相同。在隧道贯通之前，水准测量线路均为支线，需要往返观测及多次观测进行检核。先布设较低精度的临时水准点（设在施工导线点上），然后再布设较高精度的水准点。应每隔200m～500m设置一对较高精度的水准点。为检查洞内水准点的稳定性，应定期根据洞外水准点进行复测。第15章桥梁与隧道施工测量

15.2.6隧道开挖中的测量工作

1，洞口联系测量

计算隧道开挖方向的进洞关系数据，即洞口控制点与洞内设计中线点位之间的距离、方向和高差关系，用于测设洞口隧道中线进洞方向和洞内的设计点位，据此进行隧道施工。在隧道洞口将中线方向标定在地面上，

方法：在洞口点的进洞方向前后及与其垂直方向上两边各埋设2个护桩。并测定洞口点至各护桩的距离，第15章桥梁与隧道施工测量

2．隧道洞内中线的测设全断面开挖法施工通常采用中线法给出掘进方向。方法：用全站仪根据洞内已敷设的导线点设置中线点，一次测设不应少于3个，并应相互检核。开挖导坑法施工临时中线点可采用串线法指导开挖方向。方法：用正倒镜分中延长直线法在顶板上设置三个临时中线点，点间距不宜小于5m。第15章桥梁与隧道施工测量3．腰线的测设

在隧道开挖过程中，为控制施工的标高和隧道横断面的放样，常用腰线法来放样坡度和各部位的高程。在两侧洞壁每隔5～10m测设出比洞底设计高程高出1m的腰线点。相邻腰线点连线称为腰线，腰线与洞底设计地坪线平行。标定腰线点可利用水准仪视线高法，第15章桥梁与隧道施工测量

4．开挖断面的测设在每次断面掘进前，应根据设计的断面类型和尺寸放样出开挖断面轮廓线。在工作面上标定出断面中垂线，根据腰线定出起拱线位置。然后根据设计图纸，采用支距法测设断面轮廓。

断面宽度b、拱高d、拱弧半径R、起拱线高度L。第15章桥梁与隧道施工测量

第15章桥梁与隧道施工测量

盾构机结构组成简介：刀盘系统切削岩土，通过旋转破碎岩土。盾体承受地层压力，连接刀盘，保护内部设备。排渣土系统螺旋输送机排出渣土。管片拼装与衬砌系统管片拼装机拼装预制混凝土管片，注浆机注入水泥-膨润土浆液填充间隙。推进与导向系