?？乒こ虦y(cè)量技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)-隧道測(cè)量的施工方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上滬昆客專貴州段五工區(qū) 論 文 井巷及隧道測(cè)量的施工方法專 業(yè)： 姓 名： 目 錄專心-專注-專業(yè)鞍山市深營(yíng)隧道施工測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)摘要 隧道測(cè)量技術(shù)在過(guò)去的十多年里有了長(zhǎng)足的發(fā)展，其主要表現(xiàn)是自動(dòng)化程度越來(lái)越高、測(cè)量?jī)x器的體積越來(lái)越小、重量越來(lái)越輕、測(cè)量速度越來(lái)越快以及工效越來(lái)越高。隧道測(cè)量技術(shù)是指針對(duì)隧道勘察設(shè)計(jì)，施工和竣工驗(yàn)收以及隧道運(yùn)營(yíng)期間所開展的有關(guān)測(cè)量活動(dòng)，這些測(cè)量工作有些與通常意義上的工程測(cè)量有關(guān)，有些與地質(zhì)勘察和災(zāi)害監(jiān)測(cè)有關(guān)，還有一些與工程質(zhì)量檢測(cè)有關(guān)。隨著科技的不斷進(jìn)步，測(cè)量工作所涵蓋的范圍越來(lái)越廣，測(cè)量工作對(duì)工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的地位。本文闡述了

2、先進(jìn)測(cè)量技術(shù)在隧道中的應(yīng)用。隧道施工測(cè)量按工程的施工程序，一般分為隧道施工控制測(cè)量、隧道施工測(cè)量、隧道監(jiān)控量測(cè)和竣工測(cè)量四個(gè)階段進(jìn)行。隧道施工控制測(cè)量將使用GPS控制網(wǎng)技術(shù)和全站儀導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)，隧道施工測(cè)量的重點(diǎn)是隧道中線、腰線的測(cè)設(shè)，隧道斷面測(cè)量和隧道貫通測(cè)量。在隧道施工中,將提高工效的宗旨貫穿于從初始開挖到最后的竣工驗(yàn)收,是每個(gè)施工企業(yè)所追求的目標(biāo),隧道工程的成功與否與隧道斷面開挖的準(zhǔn)確程度有著極大的關(guān)系。隧道斷面測(cè)量根據(jù)場(chǎng)地的要求不同，可以使用不同方法，本設(shè)計(jì)將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述，并且對(duì)隧道測(cè)量方面的知識(shí)加以介紹，明確隧道施工測(cè)量的程序，監(jiān)控量測(cè)的方法，竣工測(cè)量的基本方法。由于隧道斷面測(cè)量

3、在隧道施工測(cè)量中實(shí)施的重要性，故本文將隧道斷面測(cè)量快速測(cè)量實(shí)施方法作為專題來(lái)描述。關(guān)鍵詞：控制測(cè)量；施工測(cè)量；斷面測(cè)量；貫通測(cè)量1.緒論1.1隧道施工測(cè)量的內(nèi)容和作用隧道是修建在地下、內(nèi)部?jī)艨諗嗝嬖?平方米以上，兩端有出口，供行人、車輛等通行或其他用途的工程建筑。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)地下隧道工程日益增加，如公路隧道、鐵路隧道、水利工程輸水隧道、地下鐵道、礦山巷道等。隧道施工測(cè)量可分為地面測(cè)量和地下測(cè)量?jī)纱蟛糠?，其主要包括的?nèi)容：1）地面控制測(cè)量：在地面上建立平面和高程控制網(wǎng)；2）聯(lián)系測(cè)量：將地面上的坐標(biāo)、方向和高程傳到地下，建立地面地下統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)；3）地下控制測(cè)量：包括地下平面與高程控

4、制；4）隧道施工測(cè)量：根據(jù)隧道設(shè)計(jì)進(jìn)行放樣、指導(dǎo)開挖及襯砌的中線及高程測(cè)量。1.2工程概況隨著我國(guó)改革開放的不斷深化,國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，公路客貨運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，公路，特別是干線公路通行能力不足的問(wèn)題日益突出。汽車的數(shù)量不斷增加,城市交通日益緊張,鞍山市每天增加40輛小型汽車，包括大車大概在50輛左右，導(dǎo)致交通壓力增加，原有的千山隧道車輛通行量約為120輛/小時(shí)，不能滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸壓力，有必要建設(shè)該隧道緩解交通壓力。擬建隧道全長(zhǎng)980米，寬12米，凈面積85.83平方米，引線道路496米。布局如圖附錄A。隧道地貌單元屬于低山丘陵，山地植被很好，樹木密集，地表巖石露頭很少。在場(chǎng)地內(nèi)無(wú)大的斷裂

5、帶通過(guò)。在場(chǎng)地外圍5公里范圍左右有3條主要斷裂帶，但尚未發(fā)現(xiàn)明顯的較大的構(gòu)造活動(dòng)和造成較大的地震活動(dòng)，對(duì)場(chǎng)地影響不大。在場(chǎng)地東北側(cè)有一條棱巖帶，寬度較大，有30米左右，通過(guò)隧道東北端，屬于擠壓構(gòu)造破碎帶，造成巖體破碎，對(duì)隧道巖體完整程度和穩(wěn)定性影響很大。1.3隧道地處氣候 擬建隧道地處鞍山市，鞍山市位于遼寧省中部，東經(jīng)12210-12313，北緯4027-4134，全境南北最長(zhǎng)175公里，東西最寬133公里，鞍山市地處中緯度的松遼平原的東南部邊緣，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，夏半年以偏南風(fēng)為主，冬半年以偏北風(fēng)為主。夏季由于熱帶海洋氣團(tuán)的入侵，雨量豐沛，氣溫較高，冬季盛行極地大陸氣團(tuán)，降水較少，氣

6、溫較低。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是：四季分明，雨熱同期，干冷同季，降水充沛，溫度適宜，光照豐富，大雨、冰雹、寒潮、旱澇、霜凍等災(zāi)害性天氣在不同年分和季節(jié)均有不同程度的發(fā)生。 春季（3月下旬至5月）大風(fēng)多，降雨少，日照長(zhǎng)，回暖快，蒸發(fā)大，濕度小；平均降雨量100mm，最大降雨量233mm。 夏季（6至8月）降雨多且集中，暴雨多發(fā)生在此季，高溫，雨熱同步；平均降雨量426mm，最大降雨量500mm。 秋季（9至10月）天高氣爽，雨量驟減，氣溫急降，北風(fēng)漸多，初霜初凍；平均降雨量220mm，最大降雨量400mm。 冬季（11月至下一年3月中旬）雪少北風(fēng)多，干燥。平均降雪量300mm，最大降雪量330mm。1.4

7、課題意義 深營(yíng)路隧道的建設(shè)，對(duì)于解決營(yíng)城子與高新區(qū)之間，以至整個(gè)鞍山交通緊張現(xiàn)狀都有非常重要的作用。全線貫通后，湖南、營(yíng)城子地區(qū)到高新區(qū)的運(yùn)行里程由近10公里縮短至2公里左右。將來(lái)通上公交車后，明達(dá)地區(qū)市民可不用倒車，直達(dá)立山地區(qū)，用時(shí)比原來(lái)減少一個(gè)多小時(shí)。此外，深營(yíng)路全線通車后，將與建國(guó)路、雙山路、解放路共同組成鞍山首條封閉的內(nèi)環(huán)路。大大節(jié)省交通時(shí)間,亦對(duì)經(jīng)濟(jì)上起到節(jié)約支出作用，減少了汽車油料的消耗，也就減少了有害氣體的排放，對(duì)環(huán)境起到環(huán)保作用。該隧道將成為鞍山最長(zhǎng)隧道。隧道測(cè)量技術(shù)在過(guò)去的十年里有了長(zhǎng)足的發(fā)展，其主要是表現(xiàn)在自動(dòng)化程度越來(lái)越高，測(cè)量?jī)x器的體積越來(lái)越小重量越來(lái)越輕，測(cè)量速度越

8、來(lái)越快以及工作效率越來(lái)越高。在大地測(cè)量和工程測(cè)量方面，具有代表性的發(fā)展是全站儀和GPS的廣泛應(yīng)用，以及這兩種技術(shù)的融合。隧道測(cè)量技術(shù)是針對(duì)隧道勘察設(shè)計(jì)，施工和竣工驗(yàn)收以及隧道運(yùn)營(yíng)期間所開展的有關(guān)測(cè)量活動(dòng)，這些測(cè)量工作有些與通常意義上的工程測(cè)量有關(guān)，如隧道施工控制測(cè)量，貫通測(cè)量，放樣測(cè)量，斷面測(cè)量等，有些與地質(zhì)勘察和災(zāi)害監(jiān)測(cè)有關(guān)，如隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)探測(cè)和變形監(jiān)測(cè)；還有一些與工程質(zhì)量檢測(cè)有關(guān)，如混凝土厚度檢測(cè)，混凝土質(zhì)量檢測(cè)，隧道襯砌背后回填檢測(cè)，運(yùn)營(yíng)隧道內(nèi)表面狀態(tài)檢測(cè)。隨著科技的不斷進(jìn)步，測(cè)量工作所涵蓋的范圍越來(lái)越廣，測(cè)量工作對(duì)工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的作用。2. 深營(yíng)隧道施工控制測(cè)量隨

9、著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,高等級(jí)公路建設(shè)正在構(gòu)成我國(guó)現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)的新格局。在這些現(xiàn)代大型的高速公路施工建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理中都需要進(jìn)行高精度的測(cè)量工作來(lái)指導(dǎo),因此測(cè)量工作的好壞、精度的可靠性、對(duì)保證高速公路施工建設(shè)，特別是大型隧道的貫通施工起著極為重要的作用。而測(cè)量控制網(wǎng)的建立是施工測(cè)量的首要環(huán)節(jié)，測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)的好壞，精度的高低，對(duì)于高速公路施工,隧道順利貫通起著至關(guān)重要的作用，它直接影響到隧道能否順利貫通，貫通精度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隧道控制測(cè)量的主要目的，就是保證隧道在兩個(gè)或兩個(gè)以上開挖面的相向施工中，使其中線符合線路平面和縱斷面的設(shè)計(jì)要求，測(cè)量誤差在允許誤差的范圍內(nèi),在滿足限界要求的條件下正確

10、貫通。2.1隧道控制測(cè)量一般規(guī)定 控制測(cè)量是在一定的區(qū)域內(nèi)通過(guò)建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測(cè)量工作。是其他各項(xiàng)測(cè)量工作繼續(xù)開展的前提，所謂隧道控制測(cè)量與其他控制測(cè)量有些不同用，就是為了指導(dǎo)隧道施工而專門建立的控制網(wǎng)，它可以是國(guó)家控制網(wǎng)也可以是小區(qū)域控制網(wǎng)。對(duì)于我們進(jìn)行的隧道施工大部分都是在小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的，也可以使用邊角網(wǎng)、導(dǎo)線測(cè)量或GPS控制網(wǎng)等形式來(lái)進(jìn)行控制測(cè)量工作。隧道控制測(cè)量一般規(guī)定如下:1)控制測(cè)量的精度應(yīng)以中誤差衡量，最大誤差(極限誤差)規(guī)定為中誤差的兩倍。2)隧道施工時(shí)應(yīng)做好下列工作：(1)隧道設(shè)置的精密三角網(wǎng)或精密導(dǎo)線網(wǎng)，應(yīng)定期對(duì)其基準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校核；(2)洞外水準(zhǔn)點(diǎn)、中線點(diǎn)應(yīng)根據(jù)隧道

11、平縱面、隧道長(zhǎng)度等定期進(jìn)行復(fù)核，洞內(nèi)控制點(diǎn)應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度設(shè)定。3)洞內(nèi)施工隧道測(cè)量，樁點(diǎn)必須穩(wěn)定、可靠，且通視良好。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易損壞處，并加以妥善保護(hù)。測(cè)量?jī)x器、工具在使用前應(yīng)作檢校，保證儀器具的技術(shù)狀態(tài)符合使用要求，使用光電測(cè)距儀時(shí)，應(yīng)按其使用規(guī)定要求進(jìn)行。4)隧道平面控制測(cè)量的精度、隧道內(nèi)兩相向施工中線在貫通面上的極限誤差、由洞外和洞口內(nèi)控制測(cè)量誤差引起在貫通面產(chǎn)生的貫通誤差影響值、洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)角、量距的精度以及兩洞口水準(zhǔn)點(diǎn)間往返測(cè)高差不符什，均應(yīng)符合交通部現(xiàn)行的公路隧道勘測(cè)規(guī)程(JTJ063)的規(guī)定。5)隧道竣工后應(yīng)提交貫通測(cè)量技術(shù)成果書、貫通誤差的實(shí)測(cè)成果和說(shuō)明、凈空斷面測(cè)量和永久中

12、線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)測(cè)成果及示意圖。2.2隧道平面控制測(cè)量由于隧道所處地理位置和施工環(huán)境等因素不同，隧道平面控制測(cè)量布設(shè)可以采用三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等方法進(jìn)行。由于深營(yíng)隧道長(zhǎng)度不足一公里，山上樹木多為灌木，最終確定其平面控制測(cè)量采用GPS網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)方法進(jìn)行。隧道平面定線圖見附錄B。2.2.1洞外GPS隧道平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì) GPS技術(shù)在隧道測(cè)量中具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測(cè)量無(wú)需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。首先在圖紙上進(jìn)行GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)，再到實(shí)地踏勘選點(diǎn)并對(duì)個(gè)別點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)點(diǎn)位確定后進(jìn)行埋石。1）點(diǎn)的布設(shè)原則(1)為了使GP

13、S控制點(diǎn)的坐標(biāo)與隧道設(shè)計(jì)坐標(biāo)取得統(tǒng)一，直線隧道的直線上或曲線隧道的兩個(gè)切線上，應(yīng)布設(shè)兩個(gè)GPS控制點(diǎn)。(2)每一進(jìn)洞處至少應(yīng)布設(shè)兩個(gè)相互通視的GPS控制點(diǎn)，一個(gè)作為洞口投點(diǎn)。另一個(gè)作為定向點(diǎn)。各洞口的GPS控制點(diǎn)不要求通視。這是GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，為安全起見，也可考慮在每一洞口處布設(shè)三個(gè)GPS控制點(diǎn)。(3)根據(jù)計(jì)算分析，每一進(jìn)洞處的兩個(gè)GPS控制點(diǎn)的連線方向，偏離線路方向越小越好，這樣可以減少對(duì)橫向貫通誤差的影響。(4)布設(shè)的GPS控制點(diǎn)應(yīng)滿足接收衛(wèi)星信號(hào)的要求。(5)各GPS控制點(diǎn)間的高度角越小越好，這樣在由大地方位角之差計(jì)算水平角時(shí)，可以減少垂線偏差的影響。2）測(cè)量方法 本隧道采用GPS平面

14、控制網(wǎng)，在進(jìn)、出口線路中線上布設(shè)進(jìn)、出口點(diǎn)（分別用J、C表示），進(jìn)出口再各布設(shè)3個(gè)定向點(diǎn)（J1、J2、J3和C1、C2、C3），進(jìn)、出口點(diǎn)與相應(yīng)定向點(diǎn)之間應(yīng)通視。為減小垂線偏差的影響，高差不要相差太大。GPS網(wǎng)取獨(dú)立的工程平面直角坐標(biāo)系，以從進(jìn)口點(diǎn)到出口點(diǎn)的方向?yàn)閄方向，與之相垂直的方向?yàn)閅方向。貫通面位于隧道中央且與Y方向平行。即使對(duì)于50公里的超長(zhǎng)隧道（洞），也勿需在隧道中部增設(shè)過(guò)度點(diǎn)。這時(shí)GPS網(wǎng)是一個(gè)很狹長(zhǎng)的網(wǎng)，且長(zhǎng)短邊相差特別大，長(zhǎng)邊超過(guò)10千米，短邊可能不到300米。因?yàn)橛型ㄒ曇笄沂芩淼肋M(jìn)出口的地形條件所限，洞口處的GPS基線不可能很長(zhǎng)，一般要求300-500米。若小于這個(gè)值，應(yīng)

15、設(shè)強(qiáng)制對(duì)中裝置，以減小照準(zhǔn)與對(duì)中誤差對(duì)短邊測(cè)角精度的影響。本隧道的GPS網(wǎng)布設(shè)圖如圖2.1所示。圖2.1 擬建隧道洞外GPS平面控制網(wǎng)布設(shè)圖2.2.2全站儀導(dǎo)線平面控制測(cè)量 本工程平面控制也可以采用除GPS控制網(wǎng)外的邊角網(wǎng)、三角網(wǎng)、全站儀導(dǎo)線布設(shè)形式。由于隧道是一個(gè)狹長(zhǎng)的構(gòu)筑物，不易布設(shè)成三角網(wǎng)或三邊網(wǎng)等形式,可采用導(dǎo)線網(wǎng)形式布設(shè)。首先在圖紙上進(jìn)行導(dǎo)線布設(shè)設(shè)計(jì)，再到實(shí)地踏勘選點(diǎn)并對(duì)個(gè)別點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)點(diǎn)位確定后進(jìn)行埋石。 如圖2.2，已知控制點(diǎn)鐵架山和鍋底山，布設(shè)如圖所示的導(dǎo)線，由A點(diǎn)放樣出洞口點(diǎn)dk1，同理由E點(diǎn)放樣出dk2,導(dǎo)線等級(jí)為四等。圖2.2隧道洞外導(dǎo)線布置 由于受地形、地物的影

16、響,洞外導(dǎo)線邊長(zhǎng)度隨現(xiàn)場(chǎng)情況具體確定。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通視條件，按照工程測(cè)量規(guī)范(GB5002693)要求，選擇合適的長(zhǎng)度,滿足相鄰邊長(zhǎng)比不大于13即可。選點(diǎn)確定后，可埋預(yù)制混凝土樁，鋼筋頭刻十字，也可刻石。根據(jù)工程測(cè)量規(guī)范(GB5002693)，導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求如表2.1： 導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求表 表2.1等級(jí)導(dǎo)線長(zhǎng)度（km）平均邊長(zhǎng)（km）測(cè)角中誤差（）測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)回?cái)?shù)方位角閉合差(“)相對(duì)閉合差DJ1DJ2DJ3三等1431.8206103.61/55000四等91.52.5184651/35000一級(jí)40.551524101/15000二級(jí)2.40.2581513161/10000

17、三級(jí)1.20.1121512241/50002.2.3導(dǎo)線觀測(cè)方法 (1)角度觀測(cè) 按工程測(cè)量規(guī)范(GB5002693)要求，將已檢定過(guò)的、在檢定期內(nèi)的全站儀進(jìn)行下列檢查：照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸、光學(xué)測(cè)微行差、水平軸與豎軸垂直、垂直微動(dòng)螺旋的水平偏移、儀器底部在照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)的位移及光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的對(duì)中檢查。觀測(cè)時(shí),為提高觀測(cè)精度,在通視好、無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的條件下，前后視架角架，吊垂球，以垂球線作為觀測(cè)目標(biāo);在隧道內(nèi)測(cè)量時(shí)，必須吊垂球,以垂球線作為觀測(cè)目標(biāo)，同時(shí)增加照明(可用碘鎢燈在觀測(cè)線上，背向測(cè)站照垂球線,碘鎢燈距垂球線1.52 m)，確保目標(biāo)視像清晰。角度觀測(cè)采用方向測(cè)回法，使用1或2的全站儀，依據(jù)工程測(cè)量

18、規(guī)范四等導(dǎo)線技術(shù)要求，左角觀測(cè)4測(cè)回，右角觀測(cè)4測(cè)回，個(gè)別測(cè)回超限時(shí)，適當(dāng)增加測(cè)回?cái)?shù)。計(jì)算左右角的觀測(cè)平均值及左右角閉和差w，w=左角平均值+右角平均值-360，本站最終角值為平差后化規(guī)到左角的角值，即左=觀w/2。 (2)邊長(zhǎng)觀測(cè) 出測(cè)前,對(duì)測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行外業(yè)測(cè)量。按四等導(dǎo)線技術(shù)要求施測(cè)，邊長(zhǎng)觀測(cè)采用對(duì)向觀測(cè)，觀測(cè)前，測(cè)量測(cè)站、鏡站的溫度和氣壓，計(jì)算兩地的平均溫度和氣壓值，將平均值輸入儀器中。每方向觀測(cè)23測(cè)回，對(duì)向觀測(cè)46測(cè)回，取互差滿足規(guī)范要求的兩測(cè)回作為單方向邊長(zhǎng)觀測(cè)值，計(jì)算平均值；比較往返兩方向測(cè)距較差d，由于觀測(cè)條件基本相同，相鄰邊長(zhǎng)相差滿足規(guī)范要求，因此平均測(cè)距中誤

19、mdi=(dd/2n)(式中mdi為測(cè)距中誤差，n為測(cè)距邊數(shù)，d為往返測(cè)距較差)，最終邊長(zhǎng)為往返測(cè)距平均值。2.3隧道高程控制測(cè)量高程控制測(cè)量的任務(wù)是按規(guī)定的精度施測(cè)隧道洞口(包括隧道的進(jìn)出口、豎井口、斜井口和平響口)附近水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，作為高程引測(cè)進(jìn)洞的依據(jù)。高程控制按精度要求采用四等水準(zhǔn)測(cè)量的方法施測(cè)。沿已布設(shè)的平面控制點(diǎn)布設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量路線，起算點(diǎn)由市政規(guī)劃設(shè)計(jì)院提供的高程起算點(diǎn)，位置在千山中路上。水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達(dá)到設(shè)站少、觀測(cè)快、精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不少于兩個(gè)，以安置一次水準(zhǔn)儀即可檢測(cè)為宜，以檢測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。目前，高精度的全站儀使用比較普遍

20、，可以用四等三角高程測(cè)量來(lái)代替四等水準(zhǔn)測(cè)量，但應(yīng)精確量取儀器高和鏡高。地表起伏較大或水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站較多時(shí)(往返測(cè)站80站以上)，宜用三角高程代替水準(zhǔn)測(cè)量。進(jìn)行三角高程測(cè)量，按四等三角高程測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)。三角高程測(cè)量可隨平面控制測(cè)量一起測(cè)量。采用對(duì)向觀測(cè)，每方向觀測(cè)23測(cè)回，對(duì)向觀測(cè)46測(cè)回。取互差小于規(guī)范要求的兩測(cè)回的平均值作為該方向的觀測(cè)高差;在測(cè)前、測(cè)后量取儀器高、鏡高，精確至1 mm。1)洞口高程點(diǎn)的檢測(cè)： 近洞點(diǎn)的高程連測(cè)應(yīng)當(dāng)滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。由于受土質(zhì)和地形變化的影響，在測(cè)量時(shí)首先要注意對(duì)洞口高程點(diǎn)的檢測(cè)，并盡量使相鄰洞口選用同一個(gè)起點(diǎn)。2)水準(zhǔn)測(cè)量及儀器檢校： 我們按照四等

21、水準(zhǔn)測(cè)量的要求連測(cè)近洞點(diǎn)的高程，采用S3型水準(zhǔn)儀和區(qū)格木質(zhì)水準(zhǔn)尺。首先對(duì)所用儀器的i角進(jìn)行檢校,規(guī)范要求其不超過(guò)20，一般都能校正在10之內(nèi)，并要注意在觀測(cè)前后進(jìn)行檢校。對(duì)所用水準(zhǔn)尺應(yīng)進(jìn)行一對(duì)水準(zhǔn)尺零點(diǎn)差，尺身彎曲度和每米尺間隔真長(zhǎng)的檢驗(yàn)。此外應(yīng)注意在坡度較大的路線上觀測(cè)時(shí)，尺身要立直，避免產(chǎn)生前后左右的歪斜；因?yàn)槌呱硗嵝睍?huì)產(chǎn)生路線高差絕對(duì)值偏大。3.鞍山深營(yíng)隧道施工測(cè)量 隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)、交叉施工的工程很多且洞內(nèi)作業(yè)面狹小。而隧道施工中開挖、支護(hù)、襯砌等分項(xiàng)施工都需測(cè)量的緊密配合，因此測(cè)量工作在隧道施工特別是開挖施工中非常重要，它控制隧道開挖的平面、傾斜方向和斷面的幾何尺

22、寸，關(guān)系到隧道的貫通質(zhì)量。若測(cè)量時(shí)間耗用過(guò)多，將直接影響工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。如何及時(shí)、準(zhǔn)確地提供測(cè)量成果是工程施工的重要考慮因素。 隧道施工測(cè)量主要是指施工放樣測(cè)量，斷面測(cè)量和竣工收方測(cè)量。施工放樣測(cè)量以線路中線測(cè)量為其核心和基本，隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展和對(duì)施工質(zhì)量以及精度要求的提高，施工放樣測(cè)量所涵蓋的領(lǐng)域越來(lái)越廣，今天當(dāng)討論施工放樣測(cè)量時(shí)，很自然地會(huì)聯(lián)想到掌子面炮孔放樣，超前注漿孔位放樣，激光導(dǎo)向測(cè)量，隧道輪廓線放樣，鋼拱定位，錨桿定位測(cè)量，模板放樣以及避車洞橫通道放樣等。隧道施工平面位置放樣測(cè)量通常需要借助經(jīng)緯儀全站儀來(lái)完成，普通型的經(jīng)緯儀全站儀能較好地滿足線路中線測(cè)量的需要，但對(duì)于隧道

23、施工中的結(jié)構(gòu)放樣測(cè)量由于缺乏相應(yīng)的測(cè)量軟件和自動(dòng)化功能，使得其測(cè)量效率低，難以滿足現(xiàn)代化的隧道施工放樣測(cè)量的需要。為了滿足隧道施工放樣測(cè)量的多種需求，瑞士安伯格測(cè)量技術(shù)公司開發(fā)了基于LEICA TPS1100P1200 系列全站儀的隧道施工放樣測(cè)量軟件TMS SETOUT ，集多種放樣任務(wù)于一“人”，大大地提高了隧道施工放樣測(cè)量的效率。3.1幾種隧道工程施工方法和測(cè)量前的準(zhǔn)備3.1.1隧道施工方法介紹1)明挖法。在拆遷量小的情況下，此法的工程造價(jià)低、速度快。但交通干擾大，一般在市區(qū)不容易實(shí)施。只有在郊區(qū)、空曠區(qū)，有條件敞口開挖時(shí)方可采用。當(dāng)土體穩(wěn)定需要時(shí)，還應(yīng)采取支護(hù)樁或地下連續(xù)墻作基坑支護(hù)；

24、當(dāng)工程結(jié)構(gòu)物處于有地下水干擾的位置，還需采取降排水措施。明挖法施工隧道的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、受力明確，操作方便，但需做好地下管線拆遷或加固穩(wěn)定、地面交通疏導(dǎo)、環(huán)境保護(hù)以及基坑安全穩(wěn)定等工作。遇有基坑石方需要爆破時(shí)，必須事先編制爆破方案、申報(bào)主管部門批準(zhǔn)后方可實(shí)施。2)蓋挖逆筑法。蓋挖逆筑法是蓋挖法的一種。該法施工是先修筑隧道(或車站)圍護(hù)墻和支承柱以及結(jié)構(gòu)頂板，然后利用出入口、通風(fēng)道或單獨(dú)設(shè)置豎井，用自上而下的逆筑法施工單層或多層地下隧道(或車站)結(jié)構(gòu)。此方法介乎明挖法與暗挖法之間，除其頂板為明挖施工 外，其余結(jié)構(gòu)均為暗挖施工。這種方法特別適合于城市市區(qū)，人口、交通密集繁忙之處。此種方法大部分土方在

25、頂蓋及圍護(hù)墻體結(jié)構(gòu)之內(nèi)的洞中開挖，適宜于軟弱土質(zhì)地層，地下水穩(wěn)定在基底高程0.5m以下的地層條件，否則還需要配以降水措施。蓋挖逆筑法施工，一般分兩個(gè)階段：地面施工階段圍護(hù)墻、中間柱、頂板施工；洞內(nèi)施工階段土方開挖、結(jié)構(gòu)、裝修和設(shè)備安裝。土方和器材出人全靠豎井運(yùn)輸。在地面施工階段，施工對(duì)地面交通、市民生活以及地下管道等有：干擾，應(yīng)該快速而細(xì)致地完成。頂板、圍護(hù)墻、柱是施工期間以及運(yùn)營(yíng)期間的主體結(jié)構(gòu)的一部分；施工中完成的樓板是施工階段幫助側(cè)墻維持穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)期間整體結(jié)構(gòu)的組成部分，當(dāng)側(cè)墻穩(wěn)定有需要時(shí)，樓板上方和下方需加臨時(shí)水平撐；底板是完成整個(gè)主結(jié)構(gòu)的最后部分，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)閉合的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保證隧道(

26、車站)蓋挖逆筑施工安全、穩(wěn)定有重要意義。3)噴錨暗挖法。噴錨暗挖法是邊挖邊支護(hù)，約束圍巖變位，使圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成支護(hù)環(huán)、實(shí)施穩(wěn)定的人工掘進(jìn)作。在土層和不穩(wěn)定巖體中開挖隧道時(shí)，工作面被擾動(dòng)，為延長(zhǎng)圍巖穩(wěn)定時(shí)間，必要時(shí)還需要采取超前預(yù)支護(hù)或加固措施(如注漿、冰凍等)，然后再進(jìn)行挖掘。隧道掘進(jìn)沿線的地層和地表情況變化萬(wàn)千，因此詳細(xì)掌握工程地質(zhì)和水文資料，詳 細(xì)制定開挖工藝、方案，確保挖掘過(guò)程中圍巖穩(wěn)定、初期支護(hù)及時(shí)閉合，是十分重要的。用此法掘進(jìn)施工中土和器材的進(jìn)出一般也是通過(guò)豎井運(yùn)輸。初期支護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用鋼拱架(拱形斷 面)加噴射混凝土。整個(gè)施工過(guò)程以人工操作為主，因此必須確保施工期間隧道內(nèi)沒

27、有水。噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結(jié)構(gòu)施筑與置換的動(dòng)態(tài)過(guò)程，隧道圍巖 始終處于穩(wěn)定與失穩(wěn)兩種態(tài)勢(shì)的交變過(guò)程之中。為確保施工過(guò)程中隧道圍巖穩(wěn)定，必須采 用監(jiān)控測(cè)量的方法，對(duì)圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)安全施工。為使隧道順利掘進(jìn)并保證圍巖穩(wěn)定，施工中常需要配以各種輔助工法。在需要采用鉆爆開挖時(shí)，對(duì)硬巖宜用光面爆破，軟巖中宜用預(yù)裂爆破，爆破前應(yīng)進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)和修正，并將爆破方案申報(bào)公安部門審批同意后可實(shí)施。噴錨暗挖法也常用于地鐵車站施工。4)盾構(gòu)法。采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工的方法稱為隧道盾構(gòu)掘進(jìn)法。如圖3.1。盾構(gòu)機(jī)具有開挖、支護(hù)、排渣和拼裝隧

28、道襯砌管片等功能。常見盾構(gòu)機(jī)種類有敞口式、網(wǎng)格式、土壓平衡式、泥水平衡式和氣壓式等。各種盾構(gòu)機(jī)均有一定適用范圍，應(yīng)根據(jù)隧道外徑、埋深、地質(zhì)、地下管線與構(gòu)筑物、地面環(huán)境、開挖面穩(wěn)定和地表隆沉控制值等控制要求，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后進(jìn)行設(shè)備選型，使施工質(zhì)量高、造價(jià)低、又安全。盾構(gòu)機(jī)以其盾殼作保護(hù)，既支承周圍土體又保護(hù)殼內(nèi)機(jī)具設(shè)備和人員安全。在無(wú)地下水的地層中，可采用敞口式盾構(gòu)，用手掘式或半機(jī)械方式挖掘正面土體；網(wǎng)格式盾構(gòu)機(jī)在胸板上設(shè)有網(wǎng)格，由千斤頂頂進(jìn)時(shí)正面土體受擠壓后通過(guò)網(wǎng)格擠入胸板內(nèi)側(cè)，用括板運(yùn)輸機(jī)將土運(yùn)走；土壓平衡和泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)屬于閉胸式機(jī)械化盾構(gòu)機(jī)，適用于有地下水、對(duì)地表隆沉有嚴(yán)格要求的

29、地層，機(jī)頭有刀盤，切土進(jìn)入土艙，機(jī)內(nèi)有螺旋輸送機(jī)排土(泥水式盾構(gòu)機(jī)采用攪拌器將土艙中的土與水充分?jǐn)嚢璩闪鲬B(tài)，由泵輸送、排出)。排土速度與掘進(jìn)速度要有機(jī)協(xié)調(diào)，以保持開挖面土體有一定土壓，維持土體穩(wěn)定，達(dá)到控制圍巖和地表穩(wěn)定的目的。掘進(jìn)過(guò)程中，管片拼裝設(shè)備逐環(huán)拼裝管片，形成隧道襯砌。管片之間有止水密封條，安裝時(shí)便形成止水功能。機(jī)頭有注漿孔，可進(jìn)行填空注漿，限制地層沉降，管片可留有注漿孔，可進(jìn)行二次注漿。為保證機(jī)頭土艙始終具有土壓，還有注漿系統(tǒng)對(duì)土艙內(nèi)的土注漿或水或泡沫，對(duì)有些土進(jìn)行塑流化改性。不同盾構(gòu)機(jī)在設(shè)備、工藝和適用條件上都有差別，但基本掘進(jìn)原則(保持土體穩(wěn)定、人機(jī)安全、環(huán)境安全等)是相同的。

30、為此，盾構(gòu)法隧道施工中，測(cè)量監(jiān)控工作仍然是不可缺少的一個(gè)組成部分。 圖3.1 盾構(gòu)法示意圖圖3.2 背切擴(kuò)孔式掘進(jìn)機(jī)施工 根據(jù)工程特點(diǎn)本隧道工程擬采用兩個(gè)開切點(diǎn)相向掘進(jìn),修筑中墻和邊墻初期支護(hù)的方法。3.1.2隧道測(cè)量的前期準(zhǔn)備1)認(rèn)真閱讀相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖。工程所處在平曲線、豎曲線范圍以及所有參數(shù)， 應(yīng)認(rèn)真驗(yàn)算設(shè)計(jì)給定的平面坐標(biāo)、設(shè)計(jì)高程。對(duì)不清楚和有異議的地方及時(shí)提出，以免貽誤工程施工。2)熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范以及對(duì)本工程的具體測(cè)量要求。熟悉隧道工程施工技術(shù)規(guī)范的測(cè)量章節(jié)要求，保證工程設(shè)計(jì)圖紙中隧道凈空要求、結(jié)構(gòu)輪廓幾何尺寸、相互之間的位置關(guān)系, 實(shí)測(cè)時(shí)做到心中有數(shù)。3)了解隧道施

31、工工藝和步驟，提前為施工做好放樣準(zhǔn)備。一般設(shè)計(jì)文件對(duì)隧道施工工藝和步驟都有提出要求和設(shè)計(jì), 實(shí)際施工時(shí)也會(huì)有一定的變動(dòng)。所以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)應(yīng)認(rèn)真研究工藝和步驟,準(zhǔn)確控制好每階段的輪廓尺寸。4)制定較為詳細(xì)的施工測(cè)量計(jì)劃方案。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)交底和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量交樁，根據(jù)以上3點(diǎn)要求， 技術(shù)人員應(yīng)該制定較為詳細(xì)的施工測(cè)量計(jì)劃方案， 包括測(cè)量準(zhǔn)備、儀器適配、正常實(shí)施測(cè)量的技術(shù)要求等等。3.2隧道施工測(cè)量方法 隧道施工測(cè)量是隧道工程建設(shè)中不可缺少的一環(huán)，它是主要任務(wù)是保證隧道開挖按規(guī)定的精度要求貫通，使襯砌結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。因?yàn)槭┕挝槐仨氈匾暱刂泣c(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的交接和復(fù)核工作，以確保隧道施工精度。公路隧

32、道施工測(cè)量放樣，應(yīng)做好洞內(nèi)施工控制測(cè)量，隧道貫通誤差的定測(cè)及調(diào)整，輔助可到測(cè)量及隧道工程竣工測(cè)量。隧道施工時(shí)應(yīng)做好下列工作：1)對(duì)長(zhǎng)大公路隧道設(shè)置的精密三角網(wǎng)或精密導(dǎo)線網(wǎng)，應(yīng)定期對(duì)其基準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校核；2)對(duì)隧道洞內(nèi)的水準(zhǔn)點(diǎn)、中線點(diǎn)應(yīng)根據(jù)隧道平縱面、隧道長(zhǎng)度等定期進(jìn)行復(fù)核，洞內(nèi)控制點(diǎn)應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度設(shè)定；3)隧道施工測(cè)量，包括洞外地表控制測(cè)量和洞內(nèi)控制測(cè)量，其要求應(yīng)符合公路路線勘測(cè)規(guī)程、公路隧道勘測(cè)規(guī)程（JYJ06385）和公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ04294）有關(guān)規(guī)定和要求；4)隧道測(cè)量一般要求精度較高，其樁點(diǎn)必須穩(wěn)定、可靠。因?yàn)楣匪淼涝谑┕み^(guò)程中很難用其他方法檢驗(yàn)結(jié)果，而且測(cè)量的是否

33、正確并達(dá)到必要的精度，只要在隧道貫通是才知道。因此，隧道施工測(cè)量必須以規(guī)定的精度認(rèn)真、慎重地進(jìn)行，避免產(chǎn)生嚴(yán)重后果，造成浪費(fèi)和返工。3.2.1隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)洞內(nèi)導(dǎo)線與地面導(dǎo)線有所不同，洞內(nèi)導(dǎo)線需隨隧道的掘進(jìn)而向前延伸，而且在隧道尚未貫通之前，就得依據(jù)導(dǎo)線測(cè)設(shè)路線中線，進(jìn)行隧道施工放樣。因此，導(dǎo)線的布設(shè)，應(yīng)有利于提高導(dǎo)線臨時(shí)端點(diǎn)（開挖面跟前的導(dǎo)線點(diǎn)）的點(diǎn)位精度。對(duì)新設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)，必須有可靠的檢核，以避免發(fā)生任何錯(cuò)誤。在把導(dǎo)線向前延伸的同時(shí)，對(duì)已設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)設(shè)法進(jìn)行檢查，及時(shí)察覺由于山體壓力或洞內(nèi)施工、運(yùn)輸?shù)扔绊懚a(chǎn)生的點(diǎn)位位移。測(cè)量洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量的目的，是以必要的精度，按照地面控制測(cè)量的坐標(biāo)系

34、統(tǒng)，建立洞內(nèi)的平面控制系統(tǒng)。根據(jù)洞內(nèi)導(dǎo)線坐標(biāo)，即可測(cè)設(shè)隧道中線、放樣隧道襯砌位置及其它附屬設(shè)施，定出隧道開挖的方向，保證相向開挖的隧道在規(guī)定的精度范圍內(nèi)貫通。1)洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)該滿足的條件 洞內(nèi)導(dǎo)線須隨隧道的掘進(jìn)不斷向前延伸，而且是在隧道貫通之前，就得依據(jù)導(dǎo)線測(cè)設(shè)路線中線，進(jìn)行隧道施工放樣，因此，洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)滿足以下條件：（1） 應(yīng)盡可能有利于提高導(dǎo)線臨時(shí)端點(diǎn)（開挖面前的導(dǎo)線點(diǎn)）的點(diǎn)位精度；（2） 新設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)必須有可靠的檢核，避免發(fā)生任何錯(cuò)誤。在把導(dǎo)線向前延伸的同時(shí)，對(duì)已設(shè)立的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)設(shè)法進(jìn)行檢查，及時(shí)察覺由于山體壓力或洞內(nèi)施工、運(yùn)輸?shù)扔绊懚a(chǎn)生的點(diǎn)位位移。2)擬建隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)方法本隧道洞內(nèi)

35、導(dǎo)線可按地下平面控制方法進(jìn)行,它分為兩類即基本控制和工作控制兩類。地下基本控制導(dǎo)線是地下平面控制的基礎(chǔ)，對(duì)工作控制導(dǎo)線起控制作用。如圖3.3。A，B為原地面導(dǎo)線基本控制導(dǎo)線點(diǎn)，可作為洞內(nèi)導(dǎo)線的起算點(diǎn)。開始時(shí)，B，C點(diǎn)初步給出掘進(jìn)方向，當(dāng)掘進(jìn)30米時(shí)就應(yīng)該以B，C點(diǎn)布設(shè)工作控制導(dǎo)線1-2-3以次不斷向前掘進(jìn)，而工作控制導(dǎo)線又隨坑道掘進(jìn)的逐漸進(jìn)展來(lái)逐點(diǎn)測(cè)設(shè)和延伸，其邊長(zhǎng)視施工需要而定，一般在30米左右。為了避免工作控制導(dǎo)線的誤差累積過(guò)大，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行檢核，以便提高平面控制精度和作為下段工作控制導(dǎo)線布設(shè)、擴(kuò)展的依據(jù)。因此，本隧道掘進(jìn)100到300米時(shí)就應(yīng)在起算點(diǎn)B，C開始敷設(shè)基本控制導(dǎo)線，如圖中的

36、D，E，F(xiàn)。工作控制導(dǎo)線是逐點(diǎn)測(cè)設(shè)的，基本控制導(dǎo)線是逐段測(cè)設(shè)的。圖3.3隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布置(1)基本控制表3.1 基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)長(zhǎng)度（km）測(cè)角中誤差（）一般邊長(zhǎng)導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線5571560-20040-1401/80001/60001/60001/4000(2)工作控制表3.2 工作控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)長(zhǎng)度（km）測(cè)角中誤差（）一般邊長(zhǎng)導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線11153030-90-1/40001/30001/30001/2000(3)經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測(cè)要求表3.3 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測(cè)指標(biāo)導(dǎo)線類別使用儀器觀測(cè)方法按導(dǎo)線邊長(zhǎng)分（水平

37、邊長(zhǎng)）15m以下15-30m30m以上對(duì)中次數(shù)測(cè)回?cái)?shù)對(duì)中次數(shù)測(cè)回?cái)?shù)對(duì)中次數(shù)測(cè)回?cái)?shù)7導(dǎo)線DJ2測(cè)回法33221215導(dǎo)線DJ6測(cè)回法或復(fù)測(cè)法22121230導(dǎo)線DJ6測(cè)回法或復(fù)測(cè)法111111本隧道傾角小于30度，經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角的觀測(cè)限差應(yīng)符合表3.4的規(guī)定。表3.4 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測(cè)限差指標(biāo)儀器級(jí)別同一測(cè)回中半測(cè)回互差校驗(yàn)角與最終角之差兩測(cè)回間互差兩次對(duì)中測(cè)回（復(fù)測(cè)）間互差DJ2DJ62040-40123030603.2.2洞內(nèi)的高程控制測(cè)量 由于本項(xiàng)工程隧道坡度小于8，所以建議采用水準(zhǔn)測(cè)量方式進(jìn)行。1)高程起始點(diǎn)的檢測(cè)高程起算點(diǎn)由市政規(guī)劃設(shè)計(jì)院提供的高程起算點(diǎn)，位置在千山中路上。在施工

38、測(cè)量往洞內(nèi)導(dǎo)數(shù)據(jù)時(shí)，必須檢測(cè)高程起始點(diǎn)，確定無(wú)誤后可進(jìn)行測(cè)量工作。2)以水準(zhǔn)測(cè)量法的洞內(nèi)高程傳遞，有其一般方法所沒有的特點(diǎn)：（1）由于隧洞中線點(diǎn)位有頂板中線點(diǎn)和地面中線點(diǎn)之分，立尺的形式則有正立和倒立的不同。如圖3.4第一測(cè)站的后視尺倒立在后中線點(diǎn)，前視尺正立在前中線點(diǎn)。圖3.4 水準(zhǔn)測(cè)量示意圖（2）立尺的形式不同，便有四種高差的計(jì)算公式，即如下四測(cè)站的高差計(jì)算公式： 上述公式表明：正立標(biāo)尺，標(biāo)尺讀數(shù)取正數(shù)；倒立標(biāo)尺，標(biāo)尺讀數(shù)取負(fù)數(shù)。如同隧洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量，洞內(nèi)高程控制測(cè)量是中線點(diǎn)高程測(cè)設(shè)的基礎(chǔ)，按腰線坡度開拓的隧洞為高程控制的建立提供了條件。洞內(nèi)高程控制測(cè)量可按一、二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行。在隧道

39、開拓30m80m時(shí)，應(yīng)設(shè)立穩(wěn)固的二級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量，嚴(yán)格檢測(cè)中線點(diǎn)的高程，精確測(cè)定水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。在隧道開拓超過(guò)300m時(shí)應(yīng)設(shè)立穩(wěn)固的一級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行一級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量，嚴(yán)格檢測(cè)中線點(diǎn)及二級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，精確測(cè)定一級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。為后續(xù)的二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量及隧道開拓提供起算高程。洞內(nèi)鋪設(shè)路線應(yīng)由洞口高程控制點(diǎn)向洞內(nèi)布設(shè)，結(jié)合洞內(nèi)施工情況, 測(cè)點(diǎn)高距以200m500m 為宜。洞內(nèi)施工用的水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)洞外、洞內(nèi)已設(shè)定的水準(zhǔn)點(diǎn),按施工需要加設(shè)。為使施工方便,在導(dǎo)坑內(nèi)拱部、邊墻施工地段宜每100m設(shè)立一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn),并定期復(fù)核。洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)洞口投點(diǎn)向洞內(nèi)作引伸測(cè)量, 洞口投點(diǎn)應(yīng)納入控制網(wǎng)內(nèi), 由洞口投

40、點(diǎn)傳遞進(jìn)洞方向的聯(lián)接角測(cè)角中誤差,不應(yīng)超過(guò)測(cè)量等級(jí)的要求, 后視方向的長(zhǎng)度不宜小于300m 。3.3隧道的中線測(cè)設(shè) 隧道掘進(jìn)中常用中線給出隧道的掘進(jìn)方向。如圖3.5所示，、為導(dǎo)線點(diǎn)，A為設(shè)計(jì)的中線點(diǎn)。已知A點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)及隧道中線的坐標(biāo)方位角，根據(jù)、點(diǎn)的已知坐標(biāo)，可推算得到、D和A。在點(diǎn)上安置儀器，測(cè)設(shè)角和丈量D，便得A點(diǎn)的實(shí)際位置。在A點(diǎn)（底版或頂板）上埋設(shè)標(biāo)志并安置儀器，后視點(diǎn)，撥A角，則得中線方向。 圖3.5 測(cè)設(shè)隧道中線如果A點(diǎn)離掘進(jìn)工作面較遠(yuǎn)，則在工作面近處建立新的中線點(diǎn)D，A與D之間不應(yīng)大于100m。在工作面附近，用正倒鏡分中設(shè)立臨時(shí)中線點(diǎn)D、E、F，如圖3.6所示，都埋設(shè)在頂板上。

41、D、E、F之間的距離不宜小于5m。在這點(diǎn)上懸掛垂球線，一人在后可以向前指出掘進(jìn)的方向，標(biāo)定在工作面上。圖3.6 頂板上的臨時(shí)中線點(diǎn)當(dāng)繼續(xù)向前掘進(jìn)時(shí)，導(dǎo)線也隨之向前延伸，同時(shí)用導(dǎo)線測(cè)設(shè)中線點(diǎn)，檢查和修正掘進(jìn)方向。3.4隧道腰線的標(biāo)定 為了控制掘進(jìn)隧道的坡度和傾角，需標(biāo)設(shè)腰線。腰線標(biāo)在隧道幫上，通常高出底板或軌道面1m。腰線點(diǎn)應(yīng)成組設(shè)置，每組23個(gè)點(diǎn)，每隔3040m設(shè)置一組。坡度較大使用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線，較小時(shí)使用水準(zhǔn)儀，具體內(nèi)容見下文。3.4.1用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線 在隧道標(biāo)定中線的同時(shí)標(biāo)定腰線，如圖3.7所示，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，量?jī)x器高i，儀器視線高程和H=HA+i-(HA+1)=i-1將經(jīng)緯儀豎盤

42、對(duì)準(zhǔn)隧道設(shè)計(jì)的傾角，瞄準(zhǔn)中線上D、E、F三點(diǎn)所掛的垂球線，得視點(diǎn)1、2、3，分別向下量k值，即得中線上的腰線點(diǎn)1 、2 、3。然而，在隧道掘進(jìn)過(guò)程中，標(biāo)志隧道坡度的腰線點(diǎn)并不設(shè)在中線上，而是設(shè)在隧道的邊幫上。如圖3.8所示，設(shè)AD為隧道中線，其傾角為隧道設(shè)計(jì)傾角。若隧道邊幫上B點(diǎn)與D點(diǎn)同高，AB線的傾角，則 和之間的關(guān)系可以按下式求得：tan=h/ADtan=h/AB=AD tan/ AB=costan通常稱為真傾角，為偽傾角，為真、偽傾斜方向的水平角。圖3.7經(jīng)緯儀標(biāo)準(zhǔn)定腰線圖3.8 偽傾角的計(jì)算 如圖3.9所示，在B點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，分別觀測(cè)1、2點(diǎn)與中線BA、BC的夾角1和2，根據(jù)隧道設(shè)計(jì)傾

43、角，計(jì)算偽傾角1 和2，并以1 和2的傾角分別瞄準(zhǔn)1、2點(diǎn)處并作出記號(hào)，再用小鋼尺沿鉛錘方向由視線向上或向下量取的長(zhǎng)度，即得腰線點(diǎn)1、2的位置。同法可以標(biāo)設(shè)出腰線點(diǎn)3等。圖3.9 腰線放樣3.4.2用水準(zhǔn)儀標(biāo)定腰線 當(dāng)隧道坡度在8度以下時(shí)，可用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)腰線。如圖3.10所示，已知腰線點(diǎn)A及隧道設(shè)計(jì)坡度i，需標(biāo)定腰線點(diǎn)B。A、B點(diǎn)的高差為 hAB=L*ihAB的正負(fù)號(hào)依i的符號(hào)而定，即隧道為上坡時(shí)取正號(hào)，下坡時(shí)為負(fù)號(hào)。L為A、B間的距離，可用鋼尺量出。實(shí)地標(biāo)設(shè)：架好水準(zhǔn)儀后，丈量A、B兩點(diǎn)間的平距，按hAB=L*i計(jì)算出hAB，然后，后視A點(diǎn)處的水準(zhǔn)尺，讀數(shù)為a；前視B點(diǎn)處，用小鋼尺由水準(zhǔn)儀視

44、線向下（或向上）量取垂距b標(biāo)出B點(diǎn)。 B= hAB-a式中a的正負(fù)號(hào)，和水準(zhǔn)測(cè)量計(jì)算高差一樣，當(dāng)水準(zhǔn)儀視線高于A點(diǎn)時(shí)，取正，反之取負(fù)號(hào)。計(jì)算出的b值，若為負(fù)值時(shí)，由視線向下量取垂距b；反之，由視線向上量取垂距。圖3.10中，b為負(fù)值，故由視線向下量取b值，得B點(diǎn)。同法可測(cè)出其他腰線點(diǎn)。需要注意的是前、后視度數(shù)的正負(fù)號(hào)和高差h的正負(fù)號(hào)。圖3.10 用水準(zhǔn)儀定腰線3.5深營(yíng)隧道斷面測(cè)量 近年來(lái)隨著地下工程日益增多,隧道工程的建設(shè)正以前所未有的速度增長(zhǎng)。如何進(jìn)一步搞好隧道施工開挖質(zhì)量的管理是建設(shè)者們不斷思索、探討的問(wèn)題,而隧道斷面測(cè)量技術(shù)的發(fā)展為隧道施工提供了一個(gè)檢測(cè)、控制隧道開挖質(zhì)量的有力手段。擬

45、建隧道斷面測(cè)量因是本隧道施工測(cè)量的重點(diǎn)，將在第4章進(jìn)行分析。3.6隧道貫通測(cè)量 隧道貫通測(cè)量涉及大多數(shù)的隧道測(cè)量?jī)?nèi)容，此部分內(nèi)容因是隧道施工測(cè)量的重點(diǎn)，將在第5章進(jìn)行分析。4.隧道斷面測(cè)量 隧道斷面測(cè)量主要包括斷面放樣，超欠挖控制，凈空檢查，實(shí)際斷面形狀測(cè)量及斷面圖繪制等內(nèi)容。隧道斷面測(cè)量在過(guò)去的十多年里有了長(zhǎng)足的發(fā)展，對(duì)于今天的隧道施工來(lái)說(shuō)，隧道斷面測(cè)量已不是什么新鮮的東西。盡管如此，很有必要回顧一下隧道斷面測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。 數(shù)字化的隧道斷面測(cè)量開始于上世紀(jì)的80 年代初期，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子測(cè)距儀( EDM) 的發(fā)展，瑞士安伯格測(cè)量技術(shù)公司首先研制出專門針對(duì)隧道斷面測(cè)量的專用測(cè)量?jī)x器A

46、MT PROFILE2000斷面儀，由于這種儀器大大提高隧道斷面測(cè)量的工效，一經(jīng)投放市場(chǎng)，受到用戶的熱烈歡迎。90 年代，安伯格測(cè)量技術(shù)公司又推出了更新一代的斷面測(cè)量產(chǎn)品AMT PROFILE3000 和AMT PROFILE4000 型，這兩種型號(hào)的產(chǎn)品于90 年代中期被介紹到中國(guó)，在中國(guó)的許多重點(diǎn)工程中得到了應(yīng)用，在指導(dǎo)隧道施工和質(zhì)量控制等方面發(fā)揮了重要的作用，如二灘水電站，小浪底水電樞紐工程，秦嶺鐵路隧道，陜西高速公路隧道等,其中二灘水電站和小浪底水電樞紐工程由國(guó)外施工企業(yè)負(fù)責(zé)施工總承包，其在對(duì)中國(guó)分包施工企業(yè)的施工質(zhì)量管理和控制等方面的許多做法給中國(guó)企業(yè)留下了深刻的印象。 進(jìn)入21 世

47、紀(jì)以后，隨著全自動(dòng)全站儀技術(shù)的發(fā)展，使得以全站儀為基礎(chǔ)的隧道斷面測(cè)量成為可能。一種全新的LEICA TMS 隧道測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，LEICA TMS 隧道測(cè)量系統(tǒng)是安伯格測(cè)量技術(shù)公司與徠卡測(cè)量系統(tǒng)股份公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的結(jié)晶，它吸取了前六代隧道斷面測(cè)量的精髓，并賦予全新的設(shè)計(jì)理念，以智能化的應(yīng)用軟件配合LEICA TPS1100P1200系列的通用全站儀，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，能同時(shí)完成隧道斷面測(cè)量和施工放樣測(cè)量等多種測(cè)量任務(wù)。4.1全站儀在本擬建隧道斷面測(cè)量中的設(shè)計(jì)應(yīng)用 傳統(tǒng)的隧道斷面測(cè)量方法不僅效率低下，精度差而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，出成果不及時(shí)，因此嚴(yán)重滯后了施工進(jìn)度。本系統(tǒng)是采用全站儀與輔助設(shè)備測(cè)設(shè)隧道斷面

48、的方法，不僅出成果及時(shí)，而且精度高，同時(shí)大大減輕了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在實(shí)際應(yīng)用中有著無(wú)與倫比的優(yōu)越性。4.1.1測(cè)量的主要原理及基本組成 本系統(tǒng)主要利用的是全站儀與激光經(jīng)緯儀以及與CASIO-4800計(jì)算器的聯(lián)合操作，由全站儀實(shí)時(shí)讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)直接生成CAD圖形。如圖4.1所示:圖4.1全站儀與激光經(jīng)緯儀以及與CASIO-4800計(jì)算器系統(tǒng)將激光經(jīng)緯儀置于要測(cè)設(shè)的橫斷面（里程已知）內(nèi)，全站儀實(shí)時(shí)跟蹤激光點(diǎn)，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)各點(diǎn)的水平角和豎直角；在室內(nèi)將全站儀中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)全站儀與計(jì)算機(jī)的通訊電纜傳輸給計(jì)算機(jī)，并通過(guò)系列程序轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，生成CAD圖形與設(shè)計(jì)斷面

49、形成疊加，從而計(jì)算出超（欠）挖面積，如圖4.2所示:主要設(shè)備組成：尼康全站儀（352C）型1臺(tái)，激光經(jīng)緯儀1 臺(tái)，計(jì)算機(jī)1臺(tái)，數(shù)據(jù)傳輸電纜1根以及計(jì)CASIO-4800計(jì)算器1個(gè)。4.1.2三維坐標(biāo)系的建立可選用大地坐標(biāo)系或局部坐標(biāo)系。在這里為簡(jiǎn)化坐標(biāo)計(jì)算，我們建立局部坐標(biāo)系，以里程增長(zhǎng)的方向?yàn)閄軸, 圖4.2 隧道斷面測(cè)量與設(shè)計(jì)對(duì)比圖垂直于X軸方向?yàn)閅軸，鉛垂方向?yàn)閆軸的左手Z-XY坐標(biāo)系，如圖4.3所示圖4.3 局部坐標(biāo)系4.2極坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備和計(jì)算機(jī)的集成斷面測(cè)量系統(tǒng)圖4.4 斷面測(cè)量系統(tǒng)圖4.4中表示了斷面測(cè)量系統(tǒng)的工作原理。極坐標(biāo)系統(tǒng)架設(shè)于隧道內(nèi)，通過(guò)激光測(cè)距光束對(duì)隧道內(nèi)壁進(jìn)行測(cè)距，并

50、同時(shí)測(cè)角，得到隧道輪廓一個(gè)點(diǎn)的三維極坐標(biāo)值，即一個(gè)空間距離值s，水平角度值HZ，豎直角度值V。如果極坐標(biāo)系統(tǒng)中本身有數(shù)據(jù)處理程序，便可在極坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)部將這個(gè)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接得到三維迪卡爾坐標(biāo)數(shù)據(jù)。若極坐標(biāo)系統(tǒng)有內(nèi)部?jī)?chǔ)存空間時(shí)，這些數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在上面，待外業(yè)完成后，再將數(shù)據(jù)倒入計(jì)算機(jī)進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理。如果極坐標(biāo)系統(tǒng)中沒有數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能，則這些數(shù)據(jù)只能通過(guò)傳輸電纜實(shí)時(shí)地發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)掌上或筆記本計(jì)算機(jī)，由軟件直接處理。這樣，極坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)距光束沿著隧道斷面的輪廓方向以一定的步長(zhǎng)逐點(diǎn)測(cè)量，直到掃描完當(dāng)前整個(gè)隧道斷面。在自動(dòng)化及坐標(biāo)系統(tǒng)中，測(cè)距軸(即測(cè)距頭)可由內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)按指令驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整測(cè)距方向

51、，這樣，極坐標(biāo)系統(tǒng)不只是能測(cè)量系統(tǒng)架設(shè)處的斷面，而且能測(cè)量沿隧道走向前后一定距離的斷面，我們稱之為具有三維測(cè)量能力。這種系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在擺站一次的情況下，測(cè)量若干個(gè)斷面。反之，在沒有指令控制非自動(dòng)極坐標(biāo)系統(tǒng)中，擺站一次就只能測(cè)量當(dāng)前的斷面。外業(yè)完成后，即進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理。數(shù)據(jù)的后處理一般要完成以下工作：實(shí)測(cè)斷面圖的繪制、設(shè)計(jì)斷面的繪制、實(shí)測(cè)斷面面積的計(jì)算、設(shè)計(jì)斷面面積的計(jì)算、實(shí)測(cè)斷面與設(shè)計(jì)斷面的線性比較值(即實(shí)測(cè)斷面各點(diǎn)與設(shè)計(jì)斷面相應(yīng)點(diǎn)的位置比較)，當(dāng)實(shí)測(cè)斷面為開挖或噴錨斷面時(shí)，還要計(jì)算超欠挖面積、由多斷面面積數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算相應(yīng)的體積方量等。4.2.1硬件設(shè)備 斷面測(cè)量硬件系統(tǒng)中最關(guān)鍵是極坐標(biāo)系統(tǒng)部分，

52、我們通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)最重要和最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集：一個(gè)空間距離值、一個(gè)水平角度值和一個(gè)豎直角度值。測(cè)距部分 空間距離的獲得依靠測(cè)距頭來(lái)完成。因?yàn)樵跀嗝鏈y(cè)量時(shí)，有兩個(gè)特點(diǎn)，一是斷面頂部的位置較高，人員不易觸及，二是需要逐點(diǎn)測(cè)距，數(shù)據(jù)量巨大。所以我們對(duì)測(cè)距頭的基本要求是：1)無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距功能(不需棱鏡或其他反射物體來(lái)反射測(cè)距光束)2)測(cè)距速度快，一般1 至2 秒就能測(cè)距一次3)測(cè)距頭有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出接口，如RS232 或USB 接口4)測(cè)距頭誤差應(yīng)能控制在以一定范圍之內(nèi)，一般是5mm 5)測(cè)距頭體積重量應(yīng)較小，便于系統(tǒng)集成和操作。目前符合上述條件的測(cè)距頭的品牌和型號(hào)并不多，主要有以下幾種，見表4.1：表4

53、.1 儀器品牌型號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)測(cè)距模式測(cè)距誤差標(biāo)準(zhǔn)接口測(cè)距時(shí)間測(cè)程重量體積徠卡Pro4激光脈沖5mmRS2320.5-4秒/次100m440g188*70*47徠卡Pro4a激光脈沖5mmRS2320.5-4秒/次100m440g188*70*474.2.2測(cè)角部分測(cè)角依靠普通帶數(shù)據(jù)輸出的電子經(jīng)緯儀即能實(shí)現(xiàn)。表4.2中所列各型號(hào)電子經(jīng)緯儀均能夠滿足斷面測(cè)量中的測(cè)角要求。表4.2 各種型號(hào)電子經(jīng)緯儀標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)精度（）數(shù)據(jù)輸出EDM接口重量索佳DT2蘇光DJD2蘇光DJD5南方ET-02A2252有有有有RS232-有有有-4.8kg4.8kg4.5kg4.2.3極坐標(biāo)系統(tǒng)的集成 當(dāng)測(cè)距頭和電子經(jīng)緯儀

54、設(shè)備選定后，須將它們結(jié)合在一起，才能組成極坐標(biāo)系統(tǒng)。測(cè)距頭通過(guò)一套剛性結(jié)構(gòu)體與電子經(jīng)緯儀緊密相連，須滿足：1測(cè)距軸與電子經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡光學(xué)軸平行，2測(cè)距軸與望遠(yuǎn)鏡軸的平行性可以調(diào)節(jié)，3測(cè)距頭和連接機(jī)構(gòu)可方便拆下，4確保測(cè)距頭與電子經(jīng)緯儀相連后，仍能保持各轉(zhuǎn)動(dòng)軸平衡。 采用“背式”連接時(shí)，因?yàn)闇y(cè)距頭安裝在電子經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的正上方，所以為了保持望遠(yuǎn)鏡的平衡，須在望遠(yuǎn)鏡的另一邊配以平衡體。采用“側(cè)式”連接時(shí)，因?yàn)闇y(cè)距頭安裝在電子經(jīng)緯儀的側(cè)面，無(wú)需配以平衡體，只要將測(cè)距頭重心與經(jīng)緯儀橫軸外延線基本重合即可。4.2.4一體式極坐標(biāo)系統(tǒng)全站儀 全站儀實(shí)際上就是電子經(jīng)緯儀與測(cè)距儀的一體化設(shè)備。當(dāng)全站儀的測(cè)距儀

55、和數(shù)據(jù)接口同時(shí)滿足上述對(duì)測(cè)距頭和電子經(jīng)緯儀的要求時(shí)，便可用于一體化極坐標(biāo)系統(tǒng)，如表4.3所示。表4.3 兩種全站儀標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)測(cè)距模式測(cè)程測(cè)距誤差測(cè)角精度數(shù)據(jù)接口GPT-6000TPS700激光脈沖激光脈沖150m80m5mm3mm22有有4.2.5手持或便攜控制器 對(duì)于由電子經(jīng)緯儀和測(cè)距頭組合而成的極坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配以手持控制器或便攜筆記本電腦來(lái)采集數(shù)據(jù)是必須的。SDR8100 手持控制器是一款較為理想數(shù)據(jù)采集器，該控制器采用Windows CE 操作系統(tǒng)，易于兼容各類Windows 軟件，其硬件接口也易于集成。對(duì)于全站儀一體化的極坐標(biāo)系統(tǒng)而言，因?yàn)槿緝x本身具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，不需要外接數(shù)據(jù)采集器，也就不需要手持控制器了。4.2.6軟件算法 由極坐標(biāo)系統(tǒng)采集回來(lái)的斷面測(cè)量數(shù)據(jù)，須經(jīng)過(guò)后處理軟件進(jìn)行處理后，才能形成所需的成果數(shù)據(jù)和成果圖。一般情況下，我們需要以下幾個(gè)經(jīng)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)：測(cè)