隧道施工測量方案設(shè)計(jì)

1、一、工程概況湖南益陽市桃江縣現(xiàn)修建一條道路，道路全長1.6Km，包括785m道路和815m隧道。 隧道位于線路交點(diǎn)JD1與JD2間連線的直線上，里程樁號為K0+650K1+465，全長815m，為中長隧道。單向縱坡i=-1.98%，設(shè)計(jì)開面為四心挖斷圓拱形，上半圓R=7.026m/7.096m，左右邊墻R=12.526m/12.596m，仰拱R=15.300m。桃江縣位于湘中偏北,資江下游,屬山、崗、丘、平原并有的丘陵地。西南、西北多山,東北地勢平坦,平均海拔200米。該工程位于西北部，所在地地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，地震烈度低，居民稀少。二、測量作業(yè)任務(wù)和內(nèi)容測量工作是土建工程的重要組成部分，為工程施工

2、提供準(zhǔn)確的定位信息、實(shí)時監(jiān)控量測施工進(jìn)程地面、隧道相關(guān)變化量及周圍構(gòu)筑物、管線等的影響變化，為工程施工提供必要的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整作業(yè)進(jìn)度和措施方法，確保工程順利準(zhǔn)確進(jìn)行，確保施工安全。在本次工程項(xiàng)目中，測量作業(yè)的任務(wù)主要分為兩大部分：隧道控制、施工放樣。三、測量作業(yè)依據(jù)1 工程測量規(guī)范（GB50026-2007）； 2 公路勘測規(guī)范（JTG C10-2007）；4 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ04294）；5 隧道施工設(shè)計(jì)圖紙（主要是隧道軸線平面控制點(diǎn)及曲線要素表、縱斷面設(shè)計(jì)高程數(shù)據(jù)和施工設(shè)計(jì)圖）；6 已有地形圖及相關(guān)資料 四、控制測量隧道平面控制測量應(yīng)結(jié)合隧道長度、平面形狀、輔

3、助坑道位置、以及線路通過地區(qū)的地形和環(huán)境條件等，采用GPS測量、導(dǎo)線測量、三角形網(wǎng)測量及其綜合測量方法。高程控制測量可采用水準(zhǔn)測量、光電測距三角高程測量。4.1：洞外控制測量 隧道的設(shè)計(jì)位置，一般是以定測的精度初步標(biāo)定在地面上。在施工之前必須進(jìn)行施工復(fù)測，檢查并確認(rèn)兩端洞口的中線控制樁（也稱為洞口投點(diǎn)）的位量兩部分。4.1.1控制點(diǎn)的置，它是進(jìn)行洞內(nèi)施工測量的主要依據(jù)。 主要包括平面控制測量和高程控制測設(shè)置 1、在每個洞口應(yīng)測設(shè)不少于3個平面控制點(diǎn)（包括洞口投點(diǎn)及其相聯(lián)系的三角點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)）2個高程控制點(diǎn)。 2、直線隧道上，兩端洞口應(yīng)各確定一個中線控制樁，以兩樁連線作為隧道的中線； 3、在曲線隧

4、道上，應(yīng)在兩端洞口的切線上各確定兩個間距不小于200 m的中線控制樁，以兩條切線的交角和曲線要素為依據(jù)，來確定隧道中線的位置。 4、平面控制網(wǎng)應(yīng)盡可能包括隧道各洞口的中線控制點(diǎn)，這樣既可以在施工測量時提高貫通精度，又可減少工作量。 5、同時進(jìn)行高程控制測量，聯(lián)測各洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，以便引測進(jìn)洞，保證隧道在高程方向準(zhǔn)確貫通。 4.1.2洞外平面控制測量 洞外平面控制測量應(yīng)結(jié)合隧道長度、平面形狀、線路通過地區(qū)的地形和環(huán)境等條件進(jìn)行，可采用的方法有：中線法、精密導(dǎo)線法、三角鎖網(wǎng)法、GPS測量。 1中線法（平面控制簡單、直觀，精度不高） 適用于長度較短或貫通精度要求不高的隧道。 方法：就是將隧道中線的

5、平面位置，測設(shè)在地表上，經(jīng)反復(fù)核對改正誤差后，把洞口控制點(diǎn)確定下來，施工時就以這些控制點(diǎn)為準(zhǔn)，將中線引入洞內(nèi)。在直線隧道，于地表沿勘測設(shè)計(jì)階段標(biāo)定的隧道中線，用經(jīng)緯儀正倒鏡延伸直線法測設(shè)中線；在曲線隧道，則按曲線測設(shè)方法，首先精確標(biāo)出兩端切線方向，然后測出轉(zhuǎn)向角，將切線長度正確地標(biāo)定在地表上，再把線路中線測設(shè)到地面上。經(jīng)反復(fù)校核，與兩端線路正確銜接后，再以切線上的控制點(diǎn)（或曲線主點(diǎn)及轉(zhuǎn)點(diǎn)等）為準(zhǔn)，將中線引入洞內(nèi)。2精密導(dǎo)線法 在隧道進(jìn)、出口之間，沿勘測設(shè)計(jì)階段所標(biāo)定的中線或離開中線一定距離布設(shè)導(dǎo)線，采用精密測量的方法測定各導(dǎo)線點(diǎn)和隧道兩端控制點(diǎn)的點(diǎn)位。 在進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)的布設(shè)時，除應(yīng)滿足上面要求外

6、，導(dǎo)線點(diǎn)還應(yīng)根據(jù)隧道長度和輔助坑道的數(shù)量及位置分布情況布設(shè)。導(dǎo)線宜采用長邊，且盡量以直伸形式布設(shè)，這樣可以減少轉(zhuǎn)折角的個數(shù)，以減弱邊長誤差和測角誤差對隧道橫向貫通誤差的影響。為了增加檢核條件和提高測角精度評定的可行性，導(dǎo)線應(yīng)組成多邊形導(dǎo)線閉合環(huán)或具有多個閉合環(huán)的閉合導(dǎo)線網(wǎng)，在一個控制網(wǎng)中，導(dǎo)線環(huán)的個數(shù)不宜少于4個；每個環(huán)的邊數(shù)宜為46條。 導(dǎo)線可以是獨(dú)立的，也可以與國家高等級控制點(diǎn)相連。 導(dǎo)線水平角的觀測，宜采用方向觀測法，測回?cái)?shù)應(yīng)符合表1的規(guī)定。導(dǎo)線測量主要技術(shù)要求 表一當(dāng)水平角為兩方向時，則以總測回?cái)?shù)的奇數(shù)測回和偶數(shù)測回分別觀測導(dǎo)線的左角和右角。左、右角分別取中數(shù)后應(yīng)按式(1)計(jì)算圓周角閉

7、合差，其值應(yīng)符合表二的規(guī)定。再將它們統(tǒng)一換算為左角或右角后取平均值作為最后結(jié)果，這樣可以提高測角精度。 左角中右角中360° (1) 測站圓周角閉合差的限差 （） 表二導(dǎo)線環(huán)角度閉合差，應(yīng)不大于按下式計(jì)算的限差： （2）式中 m設(shè)計(jì)所需的測角中誤差（）； n導(dǎo)線環(huán)內(nèi)角的個數(shù)。 導(dǎo)線的實(shí)際測角中誤差應(yīng)按下式計(jì)算，并應(yīng)符合控制測量設(shè)計(jì)等級的精度要求。 （3）導(dǎo)線環(huán)（網(wǎng)）的平差計(jì)算: 一般采用條件平差或間接平差。當(dāng)導(dǎo)線精度要求不高時，亦可采用近似平差。 用導(dǎo)線法進(jìn)行平面控制比較靈活、方便，對地形的適應(yīng)性強(qiáng)。3.三角鎖網(wǎng)法 將測角三角鎖布置在隧道進(jìn)出口之間，以一條高精度的基線作為起始邊，并在

8、三角鎖的另一端增設(shè)一條基線，以增加檢核和平差的條件。三角測量的方向控制較中線法、導(dǎo)線法都高，如果僅從提高橫向貫通精度的觀點(diǎn)考慮，它是最理想的隧道平面控制方法。 由于光電測距儀和全站儀的普遍應(yīng)用，三角測量除采用測角三角鎖外，還可采用邊角網(wǎng)和三邊網(wǎng)作為隧道洞外控制。但從其精度、工作量等方面綜合考慮，以測角單三角形鎖最為常用。經(jīng)過近似或嚴(yán)密平差計(jì)算可求得各三角點(diǎn)和隧道軸線上控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后以這些控制點(diǎn)為依據(jù)，可計(jì)算各開挖口的進(jìn)洞方向。4 GPS測量 隧道洞外控制測量可利用GPS相對定位技術(shù)，采用靜態(tài)測量方式進(jìn)行。測量時僅需在各開挖洞口附近測定幾個控制點(diǎn)的坐標(biāo)，工作量小，精度高，而且可以全天候觀測，

9、因此是大中型隧道洞外控制測量的首選方案。隧道洞外控制測量技術(shù)要求應(yīng)滿足表3規(guī)定。平面控制測量設(shè)計(jì)要素 表三4.1.3洞外高程控制測量 洞外高程控制測量，是按照設(shè)計(jì)精度施測各開挖洞口附近水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，以便將整個隧道的統(tǒng)一高程系統(tǒng)引入洞內(nèi)，以保證在高程方向按規(guī)定精度正確貫通，并使隧道各附屬工程按要求的高程精度正確修建。 高程控制方法：1）常采用水準(zhǔn)測量方法，2）四、五等高程控制亦可采用光電測距三角高程的方法進(jìn)行。（但當(dāng)山勢陡峻采用水準(zhǔn)測量困難時， ） 高程控制路線：應(yīng)選擇連接各洞口最平坦和最短的線路，以期達(dá)到設(shè)站少、觀測快、精度高的要求。每一個洞口應(yīng)埋設(shè)不少于2個水準(zhǔn)點(diǎn)，以相互檢核；兩水準(zhǔn)點(diǎn)的

10、位置，以能安置一次儀器即可聯(lián)測為宜，方便引測并避開施工的干擾。 高程控制水準(zhǔn)測量的精度：一般參照表4的洞外部分即可。 表四等級水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求 表五 等級M（mm）MW（mm）儀器型號木水準(zhǔn)尺觀測方法觀測順序觀 測 次 數(shù)往返較差或閉合差（mm）與已知點(diǎn)聯(lián)測環(huán)線或附合平丘地山地四±5±10DS3雙面中絲讀數(shù)法后后前前往 返往±20L1/2±5n1/2五±10±20DS3雙面單面中絲讀數(shù)法往 返往±30L1/2±10n1/24.1.4 本工程洞外控制測量方案本工程由于通視條件差，故洞外控制測量在導(dǎo)線控制和GPS控制

11、之間做選則。根據(jù)洞外導(dǎo)線控制測量設(shè)計(jì)方案和GPS控制測量設(shè)計(jì)方案的對比，擬定最終確定采用GPS 控制測量的布設(shè)方案。因?yàn)椋?.導(dǎo)線測量網(wǎng)形設(shè)計(jì)太單一，多余觀測條件少，不足宜檢核。外業(yè)觀測時間較長，局部導(dǎo)線邊離隧道中線較遠(yuǎn)和相臨點(diǎn)間無法通視的困難，有時可能還要受到天氣的影響。而GPS技術(shù)不僅具有精度高，工期短的優(yōu)點(diǎn)，而且由于GPS 測量本身的特點(diǎn)，網(wǎng)型結(jié)構(gòu)簡單，點(diǎn)的疏密和邊長的長短都可適當(dāng)選取，既保證了兩邊洞口各點(diǎn)的GPS 點(diǎn)間通視又解決常規(guī)測量中點(diǎn)位之間無法通視的困難，選點(diǎn)靈活，不需要高標(biāo)，同時還可解決外業(yè)施測受天氣影響的困難。2.由于現(xiàn)在GPS 測量技術(shù)要求高，作業(yè)周期短，并且有兩臺接收機(jī)同

12、時作業(yè)，在作業(yè)前有周密的計(jì)劃，和有完善的協(xié)調(diào)組織工作，能合理安排，協(xié)調(diào)作業(yè)，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行工作，使觀測工作有條不紊地進(jìn)行等等，從而為高精度、高效率的成果得到更充分的保證。雖然導(dǎo)線測量的經(jīng)費(fèi)比GPS網(wǎng)的經(jīng)費(fèi)低，但是相差不多，從精度的角度和各方面的因素考慮導(dǎo)線方案不如GPS方案GPS平面控制：建立隧道GPS控制網(wǎng)的基本要求1) 建立GPS隧道控制網(wǎng)同樣關(guān)注網(wǎng)內(nèi)控制點(diǎn)間相對精度，雖然GPS測量本身不要求點(diǎn)間相互通視，但部分點(diǎn)需用常規(guī)儀器施工引測故仍然要求某些點(diǎn)間布測相互通視，如洞口需布設(shè)至少3個控制點(diǎn)，并至少兩方向通視 。2) 隧道進(jìn)行GPS控制網(wǎng)施測前應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)形設(shè)計(jì)即GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和GPS觀測網(wǎng)

13、設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)系根據(jù)工程控制及施工測量要求特點(diǎn)、測區(qū)實(shí)際情況(線路形狀、洞口及地貌特點(diǎn)、測站道路交通及通訊狀況等)、點(diǎn)間基線長度、控制區(qū)域等因素布設(shè)控制點(diǎn)位，把所選定的控制點(diǎn)以環(huán)形網(wǎng)(大地四邊形、三角形、多邊形)結(jié)構(gòu)確定后進(jìn)行同步環(huán)觀測，同步觀測環(huán)路之間以接邊或接網(wǎng)的方式擴(kuò)網(wǎng)，從而形成封閉式的整體GPS觀測網(wǎng)；GPS觀測網(wǎng)設(shè)計(jì)則是在GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)后進(jìn)行，其結(jié)合觀測所用接收機(jī)的性能及臺數(shù)、測站交通及站問通訊聯(lián)絡(luò)情況、測站處可視衛(wèi)星數(shù)量及分布時段等因素來所設(shè)計(jì)如何完成控制網(wǎng)的觀測。其中包括按星歷編制測前衛(wèi)星預(yù)報計(jì)劃及觀測時段選擇、編制作業(yè)觀測時刻調(diào)度計(jì)劃。3)GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)GPS測量的

14、直接觀測量不是測點(diǎn)問的邊長和角度，且其直接觀測成果是屬于WGS一84系下的，施工實(shí)用的坐標(biāo)系統(tǒng)一般為地方坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，因此GPS網(wǎng)平差后需要把GPS網(wǎng)成果轉(zhuǎn)化為地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)成果。GPS網(wǎng)應(yīng)明確其所用位置基準(zhǔn)(起算點(diǎn)坐標(biāo))、方位基準(zhǔn)(已知邊方位角)和尺度基準(zhǔn)(已知邊距離及統(tǒng)一的距離度量單位)，且同測區(qū)實(shí)際相符。4)隧道控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)可以是國家高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)(如Beijing54，Beijing80等)或任意經(jīng)度的中央子午線高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)，但一般仍較多采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。同常規(guī)測量網(wǎng)一樣為了施工方便，常以隧道主軸線進(jìn)口至出口方向?yàn)閄軸正向，隧道的某一線路中線里程為X坐標(biāo)起算值，右旋90。

15、確立y坐標(biāo)軸，坐標(biāo)原點(diǎn)處y坐標(biāo)值可以為正常數(shù)也可為0。取隧道設(shè)計(jì)路面的平均高程面為坐標(biāo)系統(tǒng)投影面 。5)為保證觀測值成果精度及質(zhì)量可靠性，GPS工程網(wǎng)選點(diǎn)及布網(wǎng)需要遵循原則GPS網(wǎng)點(diǎn)盡量選在交通方便地方，邊長大于800 m，主要控制點(diǎn)間距應(yīng)大于1 000 m。GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)在視野開闊地帶，同時站點(diǎn)周圍視場角應(yīng)不低于15。隧道GPS網(wǎng)洞口控制點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行同步觀測，同步觀測的衛(wèi)星顆數(shù)>4，越多越好且PDOP<6。GPS網(wǎng)點(diǎn)避開強(qiáng)反射地面如水域、平滑地面及強(qiáng)反射環(huán)境(斜面山坡、漏斗形谷地等)以減少多路徑影響，應(yīng)避開高壓輸電、變電及大功率發(fā)射臺如電視轉(zhuǎn)播、通訊基站等強(qiáng)電磁設(shè)施以防防止信號干

16、擾。為減少垂線偏差對方位傳遞的影響(GPS為法線系統(tǒng)，而常規(guī)儀器為垂線系統(tǒng))，各洞口的進(jìn)洞方向點(diǎn)位應(yīng)盡量在同一高程面上。為使隧道控制系統(tǒng)與線路設(shè)計(jì)關(guān)系完好吻合且坐標(biāo)便于統(tǒng)一，直線隧道或曲線隧道切線上宜布設(shè)2個GPS控制點(diǎn)。6)為確保GPS外業(yè)觀測成果的精度及成果質(zhì)量可靠性，觀測時應(yīng)準(zhǔn)確量取儀器天線高度，同時應(yīng)檢核同步閉合環(huán)閉合差 （4）和異步環(huán)閉合差，檢核基線邊復(fù)測互差；當(dāng)GPS網(wǎng)中有已知基線時，應(yīng)與已知基線邊比較檢查7)隧道GPS控制網(wǎng)基線處理及網(wǎng)平差的基本方法建立項(xiàng)目及坐標(biāo)系統(tǒng)(選擇參考橢球參數(shù)，確定中央子午線經(jīng)緯度)，確定位置及方位、長度基準(zhǔn)。導(dǎo)入GPS采集數(shù)據(jù)，檢查基線觀測數(shù)據(jù)及預(yù)處理

17、，利用基線處理軟件進(jìn)行基線向量計(jì)算，刪除基線處理中殘差較大時段或有問題基線，直至基線計(jì)算合格通過。在WGS一84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無約束平差，平差時最好在網(wǎng)中選擇一具有已知高精度WGS一84三維坐標(biāo)的點(diǎn)作為固定點(diǎn)(參考點(diǎn))并作為起始坐標(biāo)進(jìn)行控制網(wǎng)的位置定位，如此提高基線精度。三維無約束平差評估基線精度及控制網(wǎng)內(nèi)符合精度。三維無約束平差合格通過后，整個GPS網(wǎng)在空間的相對定位已經(jīng)確定，只不過其參考坐標(biāo)系體系、長度基準(zhǔn)及方位基準(zhǔn)并不與隧道施工控制測量所要求的坐標(biāo)系統(tǒng)一致。為此通過引人已知的控制點(diǎn)(精度可靠時)進(jìn)行約束平差轉(zhuǎn)換得到投影轉(zhuǎn)換后的施工控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)或建立新的工程橢球進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變換及

18、投影改正計(jì)算，得到施工控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)。因此GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)后處理即基線解算、網(wǎng)平差計(jì)算及坐標(biāo)系統(tǒng)投影轉(zhuǎn)換在長大隧道GPS控制網(wǎng)成果的質(zhì)量控制中占據(jù)重要地位。GPS觀測采用靜態(tài)相對定位模式，嚴(yán)格按公路勘測規(guī)范要求執(zhí)行，其GPS控制網(wǎng)觀測基本技術(shù)指標(biāo)如下：本工程高程控制網(wǎng)采用水準(zhǔn)測量的方法。洞外控制測量的具體實(shí)施均參照相應(yīng)長度的技術(shù)方案。4.2 隧道進(jìn)洞測量隧道進(jìn)洞測量： （隧道洞外和洞內(nèi)的聯(lián)系測量） 在隧道開挖之前，必須根據(jù)洞外控制測量的結(jié)果，測算洞口控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，同時按設(shè)計(jì)要求計(jì)算洞內(nèi)待定點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和高程，通過坐標(biāo)反算，求出洞內(nèi)待定點(diǎn)與洞口控制點(diǎn)（或洞口投點(diǎn)）之間的距離和夾角關(guān)系，可按極

19、坐標(biāo)方法或其它方法測設(shè)出進(jìn)洞的開挖方向，并放樣出洞門內(nèi)的待定點(diǎn)點(diǎn)位。4.2.1正常進(jìn)洞關(guān)系的計(jì)算和進(jìn)洞測量 洞兩者的坐標(biāo)系不一致，應(yīng)首先把洞外控制點(diǎn)和中線控制樁的坐標(biāo)納入同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，即必須先進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。一般在直線隧道以線路中線作為X軸；曲線隧道上以一條切線方向作為X軸，建立施工坐標(biāo)系。用控制點(diǎn)和隧道內(nèi)待測設(shè)的線路中線點(diǎn)的坐標(biāo)，反算兩點(diǎn)的距離和方位角，從而確定進(jìn)洞測量的數(shù)據(jù)。把中線引進(jìn)洞內(nèi)，可按下列方法進(jìn)行：1直線隧道進(jìn)洞直線隧道進(jìn)洞計(jì)算比較簡單，常采用撥角法。如下圖所示，A、D為隧道的洞口投點(diǎn)，位于線路中線上，當(dāng)以AD為坐標(biāo)縱軸方向時，可根據(jù)洞外控制測量確定的A、B和C、D點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)

20、反算，分別計(jì)算放樣角1和2。測設(shè)放樣時，儀器分別安置在A點(diǎn)，后視B點(diǎn)；安置在D點(diǎn)，后視C點(diǎn)，相應(yīng)地?fù)芙?和2，就得到隧道口的進(jìn)洞方向。直線隧道進(jìn)洞2曲線隧道進(jìn)洞 曲線隧道每端洞口切線上的兩個投點(diǎn)的坐標(biāo)在平面控制測量中已計(jì)算出，根據(jù)四個投點(diǎn)的坐標(biāo)可算出兩切線間的偏角（為兩切線方位角之差），值與原來定測時所測得的偏角值可能不相符，應(yīng)按此時所得值和設(shè)計(jì)所采用曲線半徑R和緩和曲線長l0 ,重新計(jì)算曲線要素和各主點(diǎn)的坐標(biāo)。 曲線進(jìn)洞測量方法：（1）洞口投點(diǎn)移樁法即計(jì)算定測時原投點(diǎn)偏離中線(理論中線)的偏移量和移樁夾角,并將它移到正確的中線上,再計(jì)算出移樁后該點(diǎn)的隧道施工里程和切線方向,于該點(diǎn)安置儀器，就

21、可按照曲線測設(shè)方法，測設(shè)洞門位置或洞門內(nèi)的其它中線點(diǎn)。（2）洞口控制點(diǎn)與曲線上任一點(diǎn)關(guān)系計(jì)算法將洞口控制點(diǎn)坐標(biāo)和整個曲線轉(zhuǎn)換為同一施工坐標(biāo)系。無論待測設(shè)點(diǎn)位于切線、緩和曲線還是圓曲線上，都可根據(jù)其里程計(jì)算出施工坐標(biāo)，在洞口控制點(diǎn)上安置儀器用極坐標(biāo)法測設(shè)洞口待定點(diǎn)。4.2.2輔助坑道的進(jìn)洞測量1由洞外向洞內(nèi)傳遞方向和坐標(biāo)如下圖所示,當(dāng)用斜井、橫洞或豎井來增加隧道開挖工作面時，都要布設(shè)導(dǎo)線，把洞內(nèi)外控制測量聯(lián)系起來,從而把洞外控制的方向和坐標(biāo)傳遞給洞內(nèi)導(dǎo)線，構(gòu)成一個洞內(nèi)、外統(tǒng)一的控制坐標(biāo)系，保證各施工段正確貫通,這種導(dǎo)線稱為聯(lián)系導(dǎo)線。聯(lián)系導(dǎo)線是一種支導(dǎo)線，其測角誤差和邊長誤差將直接影響洞內(nèi)控制測量

22、并進(jìn)而影 響隧道的貫通精度，故必須進(jìn) 行多次重復(fù)精密測定。1）經(jīng)由斜井或橫洞傳遞高程 ： 水準(zhǔn)測量方法：由于斜井坡度較陡，使觀測視線很短，測站數(shù)增多，加之觀測環(huán)境差，故誤差累積較大。應(yīng)每隔10站在斜井邊腳設(shè)一臨時水準(zhǔn)點(diǎn)，以便往返測量時校核，用以減少返工的工作量。2）經(jīng)由豎井傳遞高程的方法： 懸掛鋼尺方法：即在井上懸掛一根帶標(biāo)準(zhǔn)重錘的經(jīng)過檢定的長鋼尺或者鋼絲（井上需有比長器）至井下，并在井上、井下各安置一臺水準(zhǔn)儀，同時讀取鋼尺讀數(shù)L1和L2，然后再讀取井上、井下水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)，由此求得井下水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。井下水準(zhǔn)點(diǎn)B的高程HB可用式計(jì)算： HB =HA a（L1L2）t十k b （5） 式中 H

23、A 井上水準(zhǔn)點(diǎn)A的高程； a、b井上、井下水準(zhǔn)尺讀數(shù)； L1 、L2井上、井下鋼尺讀數(shù)，LL1L2； t鋼尺溫度改正數(shù)，tL（t均一t0）； 鋼尺的線膨脹系數(shù)，取125×10一5； t均井上、井下的平均溫度； t0鋼尺檢定時的溫度； k鋼尺尺長改正數(shù)。4.3隧道洞內(nèi)控制測量在隧道施工中，隨著開挖的延伸進(jìn)展，需要不斷給出隧道的掘進(jìn)方向。為了正確完成施工放樣，防止誤差積累，保證最后的準(zhǔn)確貫通，應(yīng)進(jìn)行洞內(nèi)控制測量。此項(xiàng)工作是在洞外控制測量和洞、內(nèi)外聯(lián)系測量的基礎(chǔ)上展開的，包括洞內(nèi)平面控制測量和洞內(nèi)高程控制測量。4.3.1洞內(nèi)平面控制測量 隧道洞內(nèi)平面控制測量應(yīng)結(jié)合洞內(nèi)施工特點(diǎn)進(jìn)行。由于場地

24、狹窄，施工干擾大，故 洞內(nèi)平面控制常采用: 中線法 或 導(dǎo)線法兩種形式。1.中線法( 適用于小于500 m的曲線隧道和小于1 000 m的直線隧道) 中線法是指采用直接定線法，即以洞外控制測量定測的洞口投點(diǎn)為依據(jù)，向洞內(nèi)直接測設(shè)隧道中線點(diǎn)，并不斷延伸作為洞內(nèi)平面控制。這是一種特殊的支導(dǎo)線形式，即把中線控制點(diǎn)作為導(dǎo)線點(diǎn)，直接進(jìn)行施工放樣。一般以定測精度測設(shè)出待定中線點(diǎn)，其距離和角度等放樣數(shù)據(jù)由理論坐標(biāo)值反算。 若將上述測設(shè)的中線點(diǎn)，輔以高精度的測角、量距，可以計(jì)算出新點(diǎn)實(shí)際的精確點(diǎn)位，并和理論坐標(biāo)相比較，根據(jù)其誤差，再將新點(diǎn)移到正確的中線位置上，這種方法也可以用于較長的隧道。 缺點(diǎn)：受施工運(yùn)輸?shù)?/p>

25、干擾大，不方便觀測，點(diǎn)位易被破壞。2導(dǎo)線法（洞內(nèi)導(dǎo)線平面控制方法適用于長大隧道） 導(dǎo)線法：是指隧道洞內(nèi)平面控制采用布設(shè)精密導(dǎo)線進(jìn)行。導(dǎo)線特點(diǎn)：較中線形式靈活，點(diǎn)位易于選擇，測量工作也較簡單，而且可有多種檢核方法；當(dāng)組成導(dǎo)線閉合環(huán)時，角度經(jīng)過平差，還可提高點(diǎn)位的橫向精度。施工放樣時的隧道中線點(diǎn)依據(jù)臨近導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)，中線點(diǎn)的測設(shè)精度能滿足局部地段施工要求即可。洞內(nèi)導(dǎo)線可以采用下列幾種形式： （1）單導(dǎo)線 導(dǎo)線布設(shè)靈活，但缺乏檢測條件。測量轉(zhuǎn)折角時最好半數(shù)測回測左角，半數(shù)測回測右角，以加強(qiáng)檢核。施工中應(yīng)定期檢查各導(dǎo)線點(diǎn)的穩(wěn)定情況。（2）導(dǎo)線環(huán) 如圖所示，是長大隧道洞內(nèi)控制測量的首選形式，有較好的檢

26、核條件，而且每增設(shè)一對新點(diǎn)，如5和5點(diǎn)，可按兩點(diǎn)坐標(biāo)反算55的距離，然后與實(shí)地丈量的55距離比較，這樣每前進(jìn)一步均有檢核。導(dǎo)線環(huán)3）主、副導(dǎo)線環(huán) 如圖所示，圖中雙線為主導(dǎo)線，單線為副導(dǎo)線。主導(dǎo)線既測角又測邊長，副導(dǎo)線只測角不測邊，增加角度的檢核條件。在形成第二閉合環(huán)時，可按虛線形式，以便主導(dǎo)線在3點(diǎn)處能以平差角傳算34邊的方位角。主副導(dǎo)線環(huán)可對測量角度進(jìn)行平差，提高了測角精度，對提高導(dǎo)線端點(diǎn)的橫向點(diǎn)位精度非常有利。主副導(dǎo)線環(huán)在洞內(nèi)進(jìn)行平面控制時應(yīng)注意： （1）每次建立新點(diǎn)，都必須檢測前一個舊點(diǎn)的穩(wěn)定性，確認(rèn)舊點(diǎn)沒有發(fā)生位移，才能用來發(fā)展新點(diǎn)。（2）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在避免施工干擾、穩(wěn)固可靠的地段，盡

27、量形成閉合環(huán)。導(dǎo)線邊以接近等長為宜，一般直線地段不短于200 m，曲線地段不宜短于70 m。（3）測角時，必須經(jīng)過通風(fēng)排煙，使空氣澄清以后，能見度恢復(fù)時進(jìn)行。根據(jù)測量的精度要求確定使用儀器的類型和測回?cái)?shù) 。（4）洞內(nèi)邊長丈量，用鋼尺丈量時，鋼尺需經(jīng)過檢定；當(dāng)使用光電測距儀測邊時，應(yīng)注意洞內(nèi)排煙和漏水地段測距的狀況，準(zhǔn)確進(jìn)行各項(xiàng)改正。4.3.2洞內(nèi)高程控制測量 洞內(nèi)高程控制測量是將洞外高程控制點(diǎn)的高程通過聯(lián)系測量引測到洞內(nèi),作為洞內(nèi)高程控制和隧道構(gòu)筑物施工放樣的基礎(chǔ),以保證隧道在豎直方向正確貫通。洞內(nèi)水準(zhǔn)測量與洞外水準(zhǔn)測量的方法基本相同，但有以下特點(diǎn)：1隧道貫通之前，洞內(nèi)水準(zhǔn)路線屬于水準(zhǔn)支線，故

28、需往返多次觀測進(jìn)行檢核。2洞內(nèi)三等及以上的高程測量應(yīng)采用水準(zhǔn)測量，進(jìn)行往返觀測；四、五等也可采用光電測距三角高程測量的方法，應(yīng)進(jìn)行對向觀測。3洞內(nèi)應(yīng)每隔200500m設(shè)立一對高程控制點(diǎn)以便檢核.為了施工便利,應(yīng)在導(dǎo)坑內(nèi)拱部邊墻至少每100m設(shè)立一個臨時水準(zhǔn)點(diǎn)4洞內(nèi)高程點(diǎn)必須定期復(fù)測。測設(shè)新的水準(zhǔn)點(diǎn)前，注意檢查前一水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，以免產(chǎn)生錯誤。 5因洞內(nèi)施工干擾大，常使用掛尺傳遞高程，如圖所示，高差的計(jì)算公式仍用hAB=a-b，但對于零端在頂上的掛尺（如圖中B點(diǎn)掛尺），讀數(shù)應(yīng)作為負(fù)值計(jì)算，記錄時必須在掛尺讀數(shù)前冠以負(fù)號。 B點(diǎn)的高程： HB=HA+a（b）=HA+a+b （6）4.3.

29、3本工程洞內(nèi)控制測量方案 一、擬沿隧道軸線方向布設(shè)控制支導(dǎo)線。進(jìn)行水平方向角及邊長的測量，水平方向角按導(dǎo)線量測時的前進(jìn)方向觀測左右角，奇數(shù)站測左角，偶數(shù)站測右角；邊長進(jìn)行對向量測，計(jì)算時對觀測值進(jìn)行儀器加、乘常數(shù)改正?？刂茖?dǎo)線觀測技術(shù)要求控制導(dǎo)線觀測技術(shù)要求見表6、表7及表8。DJ2級儀器水平角方向觀測法技術(shù)要求 表六 兩次照準(zhǔn)讀數(shù)差半測回歸零差一測回中2C較差同方向值各測回互差38139級測距儀邊長測距作業(yè)技術(shù)要求 表七 氣象數(shù)據(jù)測定一測回間較差限值（mm）測 回 間較差限值（mm）往返觀測較差限值（mm）溫度最小讀數(shù)（）氣壓最小讀數(shù)（Pa）測定時間間 隔數(shù) 據(jù)取 用1.0100每邊觀測始

30、末每邊兩端平 均 值572（ab×D）導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求 表八等級測角中誤 差方向角閉合差導(dǎo)線長度平均邊長水平角DJ2型儀器測回?cái)?shù)測 距中誤差全長相對中誤差測距要求測距儀等級測回?cái)?shù)四等2.51.8km300m67mm1:3500022一級5.02.4km300m210mm1:1700022二、水準(zhǔn)高程控制點(diǎn)布設(shè)在平面控制導(dǎo)線點(diǎn)上，按四等水準(zhǔn)規(guī)范精度要求進(jìn)行往返觀測，水準(zhǔn)高程測設(shè)隨工程施工的進(jìn)度及時跟進(jìn)，并定期進(jìn)行復(fù)測檢核。等級水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求 表九 等級M（mm）MW（mm）儀器型號木水準(zhǔn)尺觀測方法觀測順序觀 測 次 數(shù)往返較差或閉合差（mm）與已知點(diǎn)聯(lián)測環(huán)線或附合平丘地山地四

31、±5±10DS3雙面中絲讀數(shù)法后后前前往 返往±20L1/2±5n1/2五±10±20DS3雙面單面中絲讀數(shù)法往 返往±30L1/2±10n1/24.4控制網(wǎng)貫通精度預(yù)算 4.4.1導(dǎo)線控制網(wǎng)方式橫向貫通精度預(yù)算貫通誤差分配及其精度計(jì)算 取2倍中誤差為測量限差，設(shè)隧道總的橫向貫通限差為q，則貫通中誤差的限差 在沒有橫洞(斜井、豎井)等輔助井開挖僅有兩開挖洞口相向施工時，將隧道地面控制測量、地下兩相向開挖的洞內(nèi)施工導(dǎo)線各作為1個獨(dú)立因素；而在增加有1個斜井或豎井施工時則亦增加1個獨(dú)立因素，將各獨(dú)立因素按等精度影響考慮

32、計(jì)算其總的誤差影響，據(jù)此理論則有地面控制測量誤差所引起的橫向貫通中誤差為 注：僅有相向開挖兩洞口施工時，m 通常稱之為影響值。當(dāng)存在一個豎井(或斜井)時，影響值m =Mq4；當(dāng) 存在n個豎井(或斜井)時，影響值 每增加一個斜井或豎井進(jìn)入正洞施工就會增加一地下貫通面，因要分配給每個貫通面誤差裕量導(dǎo)致地面控制測量的精度要求提高。對于隧道建有平導(dǎo)且通過平導(dǎo)每隔300400 m經(jīng)由橫向坑道進(jìn)入正洞開挖，通過此方式進(jìn)行的貫通面有n 個，結(jié)合式(2) 結(jié)合式(3) 導(dǎo)線控制網(wǎng)方式橫向貫通精度估算 根據(jù)導(dǎo)線測量特點(diǎn)，其觀測量分別為邊長和角度，觀測精度以邊長相對中誤差m s 及測角中誤差m分別表示其觀測精度，

33、應(yīng)用誤差傳播定律，得到單導(dǎo)線測量誤差引起的橫向貫通影響值的估算公式為 因?yàn)閷?shí)際地面導(dǎo)線網(wǎng)環(huán)均為雙導(dǎo)線閉合環(huán)，故式(6)估算的影響值為近似且偏大，偏于安全。貼近實(shí)際情況雙導(dǎo)線閉合環(huán)測量誤差引起的橫向貫通影響值的估算公式為 式(6)，(7)中：m，s；=206 265 s；dy為第i 條邊在貫通面上的投影長，m；Ry為不包括導(dǎo)線環(huán)起、終點(diǎn)的各i點(diǎn)向貫通面方向作的垂線長度，m。1)據(jù)式(6)或(7)計(jì)算出地面導(dǎo)線網(wǎng)對橫向貫通影響值mq外。2) 根據(jù)式(8)計(jì)算出洞內(nèi)測量誤差對橫向貫通誤差影響值mq 內(nèi)值。3)結(jié)合隧道內(nèi)布網(wǎng)特點(diǎn)及所用儀器標(biāo)稱測距精度、隧道施工情況，先設(shè)定洞內(nèi)測距相對精度，長大隧道洞外

34、及洞內(nèi)可設(shè)m S=150 0001100 000，中短隧道1/200001/50000 。隧道形狀確定后，一般dy 、Ry 亦隨之可確定并計(jì)算獲得，(注：對于近似直線延伸布設(shè)的洞內(nèi)導(dǎo)線閉合環(huán)網(wǎng)，式(6)、(7)dyi 近似為零，則式(6)、(7)中主要為根式內(nèi)的第二項(xiàng)數(shù)值計(jì)算)，這樣在已知了m S，dyi 、Ryi 后，將其值代人式(6)、(7)中即可反求出洞內(nèi)所需的m測角精度值。4)依據(jù)m求算值以及ms設(shè)計(jì)值，結(jié)合測量規(guī)范確定洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)的施測等級、測角等級及測距精度標(biāo)準(zhǔn)。若得出測距、測角精度太高難以施測，則需重新設(shè)計(jì)網(wǎng)形結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線邊長并按照以上順序重新計(jì)算各要素，直至既滿足洞內(nèi)貫通誤差的精度

35、要求，測角和測距精度及導(dǎo)線邊長又較易于按要求順利實(shí)施。4.4.2 GPS控制網(wǎng)方式橫向貫通精度影響值估算 GPS控制網(wǎng)點(diǎn)位測量誤差對橫向貫通精度影響值估算利用隧道兩端洞口處的GPS控制引測入洞起算點(diǎn)(洞口投點(diǎn))的點(diǎn)位誤差、洞口GPS定向邊的方向測量誤差、起算點(diǎn)距隧道洞口軸線的垂距及其GPS邊長相對精度分別計(jì)算GPS控制網(wǎng)投點(diǎn)誤差影響mt 、定向邊方向誤差影響值m 、邊長誤差影響值mys ，按照誤差傳播定律計(jì)算其總影響值。此3項(xiàng)影響值的平方和即為洞外GPS網(wǎng)測量誤差對橫向貫通精度影響值的平方。公式表示為 利用式(9)計(jì)算GPS控制網(wǎng)地面測量誤差對橫向貫通精度影響值。1)根據(jù)式(8)計(jì)算出洞內(nèi)測量

36、誤差對橫向貫通誤差影響值mq內(nèi)值。2)計(jì)算洞內(nèi)需要達(dá)到的測角精度、測距精度同上述導(dǎo)線控制網(wǎng)中的相應(yīng)計(jì)算方法(此處略)。3)依據(jù)m 求算值以及m S設(shè)計(jì)值，結(jié)合測量規(guī)范確定洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)的施測等級、測角等級及測距精度標(biāo)準(zhǔn)。4.4.3 高程控制設(shè)隧道地面與地下按等影響分配，若設(shè)隧道總的高程貫通允許中誤差為Mh ，則地面高程貫通中誤差的允許值為 每公里高差中數(shù)的中誤差由下式計(jì)算： 11注：S以km單位。根據(jù)踏勘確定得出的地面設(shè)計(jì)路線長度或已知的地下測量路線長度，據(jù)式(11)計(jì)算出地面或地下的mkm 值，比照國家行業(yè)各等級水準(zhǔn)測量規(guī)范決定地面或地下高程水準(zhǔn)測量等級并進(jìn)行測量儀器的選型，從而完成了高程控制測

37、量的設(shè)計(jì)。確定高程測量的等級后，選取經(jīng)濟(jì)合理，又能保證高程傳遞精度的測量方法，如水準(zhǔn)i貝0量、三角高程測量，并嚴(yán)格按相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行施測。4.4.4本工程貫通中誤差估算與分析根據(jù)工程測量規(guī)范及公路勘測規(guī)范等中對隧道施工貫通中誤差估算的規(guī)定，隧道相向開挖長度在4Km內(nèi)的貫通中誤差分配值見表10。隧道進(jìn)洞口至出洞口長度為815m，隧道為單向縱坡，i=-1.98%。因縱向貫通誤差對計(jì)算直線型隧道只影響中線方向的里程樁號而不影響隧道貫通，所以本次對隧道貫通面就不進(jìn)行縱向貫通中誤差的估算。隧道相向掘進(jìn)開挖長度小于4Km時貫通中誤差分配值 表十誤差名稱橫向（mm）豎向（mm）洞外測量±25&#

38、177;25洞內(nèi)測量±45±25全部貫通測量±50±35洞外、內(nèi)控制導(dǎo)線網(wǎng)點(diǎn)和邊長投影到貫通面上的相對坐標(biāo)系確定根據(jù)隧道施工實(shí)施性組織設(shè)計(jì)方案的施工進(jìn)度計(jì)劃安排，隧道掘進(jìn)開挖計(jì)劃由隧道進(jìn)、出口對向掘進(jìn)施工，即隧道進(jìn)口方向施工460米即K0+650K1+110段，隧道出口方向施工355米即K1+465+110段。因此，本隧道進(jìn)洞口點(diǎn)至隧道貫通面K1+110的洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線總長度為460米，出洞口點(diǎn)至隧道貫通面K1+110的洞內(nèi)施工控制導(dǎo)線總長度為355米。根據(jù)該隧道實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)方案，隧道掘進(jìn)開挖由由隧道進(jìn)、出口對向掘進(jìn)施工，因此，隧道掘進(jìn)開挖施工只

39、有1個貫通面?？v坐標(biāo)X軸為過隧道洞外GPS控制點(diǎn)GP01并平行于線路交點(diǎn)JD1至JD2連線（即隧道軸線）方向的射線；橫坐標(biāo) Y軸為過洞外GPS控制點(diǎn)GP01與縱坐標(biāo)X軸垂直的射線。 控制網(wǎng)測量對橫向貫通中誤差的估算 洞外參照GPS控制網(wǎng) 洞內(nèi)參照導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行橫向貫通精度估水準(zhǔn)高程測量對豎向貫通中誤差的估算根據(jù)工程測量規(guī)范規(guī)定，豎向貫通中誤差Mh±25mm，其計(jì)算公式為：Mh=±m(L)1/2，m=±5mm/Km。分別根據(jù)洞口兩端洞外水準(zhǔn)點(diǎn)到洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的距離以及洞口水準(zhǔn)點(diǎn)到貫通面水準(zhǔn)點(diǎn)的計(jì)算洞外、洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)對隧道貫通面的豎向貫通誤差。并計(jì)算總豎向貫通誤差。 洞內(nèi)、外控制測量誤差對貫通面的橫向、豎向貫通中誤差總的影響值為：橫向貫通中誤差：MY總=±(My洞外2+