隧道與橋梁測(cè)量講義

隧道與橋梁測(cè)量

§1隧道測(cè)量概述隧道施工中，為加快工程進(jìn)度，一般由隧道兩端洞口進(jìn)行相向開(kāi)挖。長(zhǎng)大隧道施工時(shí)，還要在兩洞口間增加平峒、斜井或豎井，以增加掘進(jìn)工作面，加快工程進(jìn)度。貫通——隧道自?xún)啥硕纯谙嘞蜷_(kāi)挖，在洞內(nèi)預(yù)定位置挖通，隧道測(cè)量也稱(chēng)貫通測(cè)量。隧道測(cè)量任務(wù)——準(zhǔn)確測(cè)設(shè)出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道開(kāi)挖時(shí)，測(cè)設(shè)隧道中線(xiàn)的方向和高程，指示掘進(jìn)方向，保證隧道按要求的精度正確貫通；放樣洞室各細(xì)部的平面位置與高程，放樣襯砌的位置等。

隧道測(cè)量示意圖隧道施工的掘進(jìn)方向在貫通之前無(wú)法通視，只能完全依據(jù)沿隧道中線(xiàn)布設(shè)的支導(dǎo)線(xiàn)來(lái)指導(dǎo)施工。因支導(dǎo)線(xiàn)無(wú)外部檢核條件，隧道內(nèi)光線(xiàn)暗淡，工作環(huán)境較差，測(cè)量時(shí)極易產(chǎn)生疏忽或錯(cuò)誤，造成相向開(kāi)挖隧道的方向偏離設(shè)計(jì)方向，使隧道不能正確貫通，后果是必須部分拆除已經(jīng)做好的襯砌，削幫后重新襯砌，或采取其它補(bǔ)救措施，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并延誤工期。隧道測(cè)量時(shí)，應(yīng)十分認(rèn)真細(xì)致，除按規(guī)范的要求嚴(yán)格檢驗(yàn)與校正儀器外，還應(yīng)注意采取多種有效措施削弱誤差，避免發(fā)生錯(cuò)誤。在洞內(nèi)支導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量中，因測(cè)量誤差的積累，使兩個(gè)相向開(kāi)挖的隧道中線(xiàn)不能準(zhǔn)確銜接，錯(cuò)位距離δ——貫通誤差，分解為縱向貫通誤差——δt；橫向貫通誤差——δu；高程貫通誤差——δh。δt只影響隧道的長(zhǎng)度，與工程質(zhì)量的關(guān)系不大，不考慮δt時(shí)，隧道貫通相遇于一垂直于中線(xiàn)的平面——貫通面，規(guī)范只規(guī)定了貫通面上δu與δh的限差。《鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)則》規(guī)定長(zhǎng)度小于4km的鐵路隧道，δu≤100mm，δt≤50mm《公路隧道勘測(cè)規(guī)程》規(guī)定長(zhǎng)度小于3km的公路隧道，δu≤150mm，δh≤70mm3km~6km的公路隧道，δu≤200mm，δu≤70mm。隧道測(cè)量工作內(nèi)容洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量、洞內(nèi)中線(xiàn)測(cè)設(shè)和洞內(nèi)構(gòu)筑物放樣等?！?洞外控制測(cè)量

控制測(cè)量中誤差指由測(cè)量誤差引起在貫通面上產(chǎn)生的貫通誤差，取上述容許誤差的一半，如3km公路隧道的橫向中誤差為75mm，高程中誤差為35mm。貫通誤差來(lái)源于洞外和洞內(nèi)控制測(cè)量?jī)蓚€(gè)方面，進(jìn)行洞外控制測(cè)量精度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將貫通誤差按誤差傳播定律分解為洞外和洞內(nèi)的橫向誤差和高程誤差，此過(guò)程稱(chēng)為貫通誤差影響值的分配。《公路隧道勘測(cè)規(guī)程》規(guī)定的貫通誤差分配方案見(jiàn)表。(1)洞外平面控制測(cè)量任務(wù)——測(cè)定各洞口控制點(diǎn)的相對(duì)位置，做為引測(cè)進(jìn)洞和測(cè)設(shè)洞內(nèi)中線(xiàn)的依據(jù)。要求洞外平面控制網(wǎng)應(yīng)包括洞口控制點(diǎn)。建立洞外平面控制的方法有：敷設(shè)中線(xiàn)法、精密導(dǎo)線(xiàn)法、三角鎖法和GPS法等。下面介紹精密導(dǎo)線(xiàn)法與GPS法。①精密密導(dǎo)線(xiàn)法法在洞外沿沿隧道線(xiàn)線(xiàn)形布設(shè)設(shè)精密光光電測(cè)距距導(dǎo)線(xiàn)來(lái)測(cè)定各各洞口控控制點(diǎn)的的平面坐坐標(biāo)。導(dǎo)線(xiàn)采用用正、副副導(dǎo)線(xiàn)組組成的若若干個(gè)導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)環(huán)構(gòu)構(gòu)成控制制網(wǎng)，主導(dǎo)線(xiàn)沿沿兩洞口口聯(lián)線(xiàn)方方向敷設(shè)設(shè)，須同同時(shí)觀測(cè)測(cè)水平角角邊長(zhǎng)副導(dǎo)線(xiàn)只只測(cè)水平平角，水水平角觀觀測(cè)宜用用不低于于DJ6級(jí)經(jīng)緯緯儀，②GPS法用GPS測(cè)定各各洞口控控制點(diǎn)的的平面坐坐標(biāo)，控制點(diǎn)間間可以互互不通視視，沒(méi)有有測(cè)量誤誤差積累累，適合于特特長(zhǎng)隧道道及通視視條件較較差的山山嶺隧道道。(2)洞洞外高高程控制制測(cè)量按測(cè)量設(shè)設(shè)計(jì)中規(guī)規(guī)定的精精度要求求，施測(cè)隧道道洞口附附近水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)的高高程。包括隧道道進(jìn)出口口、豎井井口、斜斜井口和和坑道口口作為高程程引測(cè)進(jìn)進(jìn)洞的依依據(jù)。一般采用用三、四四等水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量，，當(dāng)兩洞口口之間的的距離大大于1km時(shí)，，應(yīng)在中間間增設(shè)臨臨時(shí)水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)。隧道不長(zhǎng)長(zhǎng)，高程程控制測(cè)測(cè)量等級(jí)級(jí)在四等等以下時(shí)時(shí)，也可采用用光電測(cè)測(cè)距三角角高程測(cè)測(cè)量的方方法進(jìn)行行觀測(cè)。。三角高程程測(cè)量中中，光電電測(cè)距的的最大邊邊長(zhǎng)不應(yīng)應(yīng)超過(guò)600m，每條邊均均應(yīng)進(jìn)行行對(duì)向觀觀測(cè)。高差計(jì)算算時(shí)，應(yīng)應(yīng)加入地地球曲率率改正。?！?隧道道施工測(cè)測(cè)量?jī)?nèi)容———隧道正正式開(kāi)挖挖之前測(cè)測(cè)設(shè)掘進(jìn)進(jìn)方向；；開(kāi)挖過(guò)程程中，測(cè)測(cè)設(shè)隧道道中線(xiàn)和和腰線(xiàn)，，指示掘掘進(jìn)方向向；隧道開(kāi)挖挖到一定定的距離離后，進(jìn)進(jìn)行洞內(nèi)內(nèi)控制測(cè)測(cè)量；如要在隧隧道中間間開(kāi)挖豎豎井，還還需進(jìn)行行豎井聯(lián)聯(lián)系測(cè)量量。(1)隧隧道掘掘進(jìn)方向向的測(cè)設(shè)設(shè)與標(biāo)定定根據(jù)洞外外控制點(diǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)和路線(xiàn)線(xiàn)交點(diǎn)JD的設(shè)設(shè)計(jì)坐標(biāo)標(biāo)，算出進(jìn)洞洞點(diǎn)處的的隧道掘掘進(jìn)夾角角βA，按βA定出A—JD方向；計(jì)算出進(jìn)進(jìn)洞點(diǎn)B處的隧隧道掘進(jìn)進(jìn)夾角βB，按βB定出B—JD方向。隧道掘進(jìn)方向向的測(cè)設(shè)與標(biāo)標(biāo)定將定出的掘進(jìn)進(jìn)方向標(biāo)定在在地面上的方方法在掘進(jìn)方向上上埋設(shè)并標(biāo)定定出A1，A2，A3，A4樁，在垂直于掘進(jìn)進(jìn)方向埋設(shè)并并標(biāo)定出A5，A6，A7，A8樁，樁位埋設(shè)混凝凝土樁或石樁樁，點(diǎn)位的選取應(yīng)應(yīng)注意在施工工過(guò)程中不被被破壞和擾動(dòng)動(dòng)，測(cè)量進(jìn)洞點(diǎn)A至A2，A3，A6，A7點(diǎn)的距離，以便在施工過(guò)過(guò)程中隨時(shí)檢檢查和恢復(fù)洞洞口點(diǎn)的位置置。(2)開(kāi)挖挖施工測(cè)量1)隧道中中線(xiàn)和腰線(xiàn)測(cè)測(cè)設(shè)逐步往洞內(nèi)引引測(cè)隧道中線(xiàn)線(xiàn)和腰線(xiàn)。中線(xiàn)——控制制掘進(jìn)方向，，腰線(xiàn)——控制制掘進(jìn)高程和和坡度。①中線(xiàn)測(cè)設(shè)設(shè)隧道每掘進(jìn)20m左右測(cè)測(cè)設(shè)一個(gè)中線(xiàn)線(xiàn)樁，將中線(xiàn)線(xiàn)向前延伸。。中線(xiàn)樁可同時(shí)時(shí)埋設(shè)在頂部部和底部，測(cè)設(shè)隧道曲線(xiàn)線(xiàn)段中線(xiàn)樁時(shí)時(shí)，因?yàn)槎磧?nèi)內(nèi)工作面狹小小，不可能使用切切線(xiàn)支距法或或偏角法測(cè)設(shè)設(shè)中線(xiàn)樁，一般使用逐點(diǎn)點(diǎn)搬移測(cè)站的的偏角法進(jìn)行行測(cè)設(shè)。也可計(jì)算加樁樁點(diǎn)的坐標(biāo)，，用全站儀坐坐標(biāo)放樣。逐點(diǎn)搬移測(cè)站站的偏角法測(cè)測(cè)設(shè)隧道曲線(xiàn)線(xiàn)②腰線(xiàn)測(cè)設(shè)設(shè)高程由洞口水水準(zhǔn)點(diǎn)引入，，隨著隧道掘進(jìn)進(jìn)的延伸，每隔10m應(yīng)應(yīng)在巖壁上設(shè)設(shè)置一個(gè)臨時(shí)時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，每隔50m設(shè)設(shè)置一個(gè)固定定水準(zhǔn)點(diǎn)，保證隧道頂部部和底部按設(shè)設(shè)計(jì)縱坡開(kāi)挖挖和襯砌正確確放樣。水準(zhǔn)測(cè)量均應(yīng)應(yīng)往返觀測(cè)。。根據(jù)洞內(nèi)水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)的高程，，沿中線(xiàn)方向向每隔5m~10m，在洞壁上高出出隧道底設(shè)計(jì)計(jì)地坪高1m的高度標(biāo)定定抄平線(xiàn)，稱(chēng)為腰線(xiàn)。2)掘進(jìn)方方向指示使用帶激光指指向功能全站站儀——拓普普康GPT-3000LN激光經(jīng)緯儀———ET-02激光電子子經(jīng)緯儀防爆型激光指指向儀——JZY-3來(lái)來(lái)指示掘進(jìn)方方向。光電跟蹤靶安安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)器上，激光指向儀安安置于工作點(diǎn)點(diǎn)并調(diào)整好視視準(zhǔn)軸方向和和坡度，發(fā)射的激光束束照射在光電電跟蹤靶上，，當(dāng)掘進(jìn)方向發(fā)發(fā)生偏差，安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)上的光電跟跟蹤靶輸出偏偏差信號(hào)給掘掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)機(jī)通過(guò)液液壓控制系統(tǒng)統(tǒng)自動(dòng)糾偏，，使掘進(jìn)機(jī)沿著著激光束指引引的方向和坡坡度正確掘進(jìn)進(jìn)。3)開(kāi)挖斷斷面放樣用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)的鉆頭頭架是根據(jù)隧隧道斷面專(zhuān)門(mén)門(mén)設(shè)計(jì)的，可以保證隧道道斷面在掘進(jìn)進(jìn)時(shí)一次成形形，混凝土預(yù)制襯襯砌塊的組裝裝一般與掘進(jìn)進(jìn)同步或交替替進(jìn)行，所以，不需要要測(cè)量人員放放樣斷面。用鑿巖爆破法法施工，每爆破一次后后，應(yīng)將設(shè)計(jì)計(jì)隧道斷面放放樣到開(kāi)挖面面上，以供施工人員員安排炮眼，，準(zhǔn)備下一次次爆破。開(kāi)挖斷面的放放樣在中垂線(xiàn)線(xiàn)和腰線(xiàn)的基基礎(chǔ)上進(jìn)行，，包括兩邊倒墻墻和拱頂兩部部分的放樣工工作。在設(shè)計(jì)圖紙上上一般都給出出斷面的寬度度、拱腳和拱頂?shù)臉?biāo)高高、拱曲線(xiàn)半半徑等數(shù)據(jù)。。側(cè)墻的放樣是是以中垂線(xiàn)為為準(zhǔn)，向兩邊量取開(kāi)開(kāi)挖寬度的一一半，用紅漆漆或白灰標(biāo)出出，即是側(cè)墻線(xiàn)。。拱形部分可根根據(jù)計(jì)算或在在AutoCAD上標(biāo)注注的尺寸放出圓周上的的1’，2’’，3’等點(diǎn)點(diǎn)，然后連成成圓弧。拱頂放樣盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)§4洞內(nèi)控制制測(cè)量平面控制———導(dǎo)線(xiàn)，高程程控制——水水準(zhǔn)。目的是為隧道道施工測(cè)量提提供依據(jù)。(1)洞內(nèi)內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量洞內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)是支支導(dǎo)線(xiàn)，不可可能一次測(cè)完完，每掘進(jìn)一段距距離后才可以以增設(shè)一個(gè)新新點(diǎn)。布設(shè)一個(gè)新點(diǎn)點(diǎn)就需要進(jìn)行行測(cè)量，每掘進(jìn)20m~50m就就應(yīng)增設(shè)一個(gè)個(gè)新點(diǎn)。為防止錯(cuò)誤和和提高支導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)的精度，每埋設(shè)一個(gè)新新點(diǎn)，應(yīng)從支導(dǎo)線(xiàn)的的起點(diǎn)開(kāi)始全全面重復(fù)測(cè)量量。復(fù)測(cè)還可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已建成的隧隧道是否存在在變形，點(diǎn)位是否被碰碰動(dòng)過(guò)。對(duì)于直線(xiàn)隧道道，一般只復(fù)復(fù)測(cè)水平角。。長(zhǎng)大隧道，還還需要加測(cè)陀陀螺導(dǎo)線(xiàn)邊，，以控制方向向誤差。(2)洞內(nèi)內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量每掘進(jìn)20m~50m就就應(yīng)增設(shè)一個(gè)個(gè)新水準(zhǔn)點(diǎn)。。洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)可可以埋設(shè)在洞洞頂、洞底或或洞壁上，但必須穩(wěn)固和和便于觀測(cè)。?？捎枚磧?nèi)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)點(diǎn)標(biāo)志作為為洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)志，也可每隔200m~500m設(shè)置一一個(gè)較好的專(zhuān)專(zhuān)用水準(zhǔn)點(diǎn)。。每新埋設(shè)一個(gè)個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)后，，都應(yīng)從洞外水水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始至至新點(diǎn)重復(fù)往往返觀測(cè)。重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量量還可以監(jiān)測(cè)測(cè)已建成隧道道的沉降情況況，這對(duì)在軟土中中修建的隧道道特別重要。?！?豎井聯(lián)系系測(cè)量長(zhǎng)大隧道施工工中，為增加加隧道掘進(jìn)的的工作面，加快工程進(jìn)度度，通常在其其中部開(kāi)挖豎豎井。豎井聯(lián)系測(cè)量量——將地面面控制點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)、方位角、、高程，通過(guò)豎井傳遞遞到地下，以保證新增增工作面隧隧道開(kāi)挖的的正確貫通通。根據(jù)地面已已有控制點(diǎn)點(diǎn)測(cè)設(shè)豎井井的開(kāi)挖位位置，豎井開(kāi)挖過(guò)過(guò)程中，其其垂直度靠靠懸掛重錘錘的鉛垂線(xiàn)線(xiàn)來(lái)控制，，開(kāi)挖深度可可用長(zhǎng)鋼尺尺丈量。豎井開(kāi)挖到到設(shè)計(jì)深度度，并根據(jù)概略略掘進(jìn)的中中線(xiàn)方向向向左右兩翼翼掘進(jìn)約10m后，，就應(yīng)通過(guò)豎豎井聯(lián)系測(cè)測(cè)量將地面控制制點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)、方位角角、高程精確地傳遞遞到井下，，為隧道施施工測(cè)量提提供依據(jù)。。方向法一井井定向用陀螺經(jīng)緯緯儀傳遞方方位角高程傳遞§6橋位位控制測(cè)量量橋梁按其軸軸線(xiàn)長(zhǎng)度分分為四類(lèi)特大(>500m)，大(100m~500m)，中(30m~100m)，小小(<30m)，平面形狀可可分為直線(xiàn)線(xiàn)橋和曲線(xiàn)線(xiàn)橋兩種，，按結(jié)構(gòu)形式式——簡(jiǎn)支支梁橋、連連續(xù)梁橋、、拱橋、斜拉拉橋、懸索索橋等。橋梁施工測(cè)測(cè)量的方法法及精度要要求隨橋梁梁軸線(xiàn)長(zhǎng)度度而定，內(nèi)容有平面面控制測(cè)量量、高程控控制測(cè)量、、墩臺(tái)定位和和墩臺(tái)基礎(chǔ)礎(chǔ)及其頂部部放樣等。。(1)橋橋位平面控控制測(cè)量在橋址兩岸岸的路線(xiàn)中中線(xiàn)上埋設(shè)設(shè)控制樁。。兩岸控制樁樁的連線(xiàn)稱(chēng)稱(chēng)為橋軸線(xiàn)線(xiàn)，兩控制樁之之間的水平平距離，稱(chēng)稱(chēng)為橋軸線(xiàn)線(xiàn)長(zhǎng)度。橋位平面控控制可以采采用三角測(cè)測(cè)量、邊角角測(cè)量或GPS測(cè)測(cè)量的方法法建立，常用橋位控控制網(wǎng)的圖圖形為雙三三角形大地四邊形形和雙大地地四邊形。。網(wǎng)形要求求如下：①橋軸線(xiàn)線(xiàn)與基線(xiàn)一一端連接，，成為三角角網(wǎng)的一條條邊，橋軸線(xiàn)與基基線(xiàn)交角盡盡量近于垂垂直，基線(xiàn)長(zhǎng)度一一般不小于于橋軸線(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)度的0.7倍；②三角網(wǎng)網(wǎng)的傳距角角應(yīng)盡量接接近60°°，一般不宜小小于30°°，困難情情況下應(yīng)不不小于25°；③三角點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)選在不不被水掩、、不受施工工干擾的地地方。橋位控制網(wǎng)網(wǎng)圖形———雙三角形形與大地地四邊形橋位控制網(wǎng)網(wǎng)圖形———雙大地四四邊形(2)高高程控制測(cè)測(cè)量采用水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量的方法法建立。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋埋設(shè)在橋址址附近安全全穩(wěn)固、便便于觀測(cè)的的位置，橋址兩岸至至少應(yīng)各設(shè)設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)；引橋較長(zhǎng)時(shí)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)當(dāng)增設(shè)。對(duì)于地質(zhì)條條件較差或或易受破壞壞的地段，，應(yīng)加設(shè)輔助助水準(zhǔn)點(diǎn)或或明、暗標(biāo)標(biāo)志。橋位水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)與路線(xiàn)線(xiàn)水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)聯(lián)測(cè)，必要時(shí)應(yīng)與與橋位附近近其它單位位的水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)或工程設(shè)設(shè)施聯(lián)測(cè)。。水準(zhǔn)點(diǎn)的高高程一般采采用國(guó)家水水準(zhǔn)點(diǎn)高程程，如相距太遠(yuǎn)遠(yuǎn)，聯(lián)測(cè)有有困難時(shí)，，可引用橋位位附近其它它單位的水水準(zhǔn)點(diǎn)，亦亦可使用假假定高程橋梁施工要要求在河流流兩岸建立立統(tǒng)一的高高程系統(tǒng)，，需要進(jìn)行跨跨河水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量。如在橋位上上、下游不不遠(yuǎn)處，國(guó)家測(cè)繪部部門(mén)或其它它單位進(jìn)行行過(guò)跨河水水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)方法和和成果精度度符合要求求的則可利利用，否則需要自自行測(cè)量。?？绾铀疁?zhǔn)測(cè)測(cè)量的地點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)盡量選擇擇在橋渡附附近河寬最最窄處，兩岸測(cè)站點(diǎn)點(diǎn)和立尺點(diǎn)點(diǎn)可布成對(duì)對(duì)稱(chēng)圖形。。圖中1，2為測(cè)站點(diǎn)點(diǎn)，A，B為立尺點(diǎn)點(diǎn)，要求1與2，1與2距離盡量量相等，并并使1，2大于10m，觀測(cè)時(shí)，視視線(xiàn)距水面面的高度宜宜大于3m。跨河水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量視線(xiàn)較較長(zhǎng)，讀數(shù)困難，，在水準(zhǔn)尺尺上安裝一塊可可以沿尺上上下移動(dòng)的的覘板覘板用鋁或或金屬或有有機(jī)玻璃制制造，背面設(shè)有夾夾具，可沿水準(zhǔn)標(biāo)標(biāo)尺面滑動(dòng)動(dòng)，并能用固定定螺絲控制制，將覘板固定定于標(biāo)尺任任一位置；；覘板中央開(kāi)開(kāi)一小窗，，小窗中央安安一水平指指標(biāo)線(xiàn)。由觀測(cè)者指指揮立尺員員上下移動(dòng)覘覘板，使覘板上的的水平指標(biāo)標(biāo)線(xiàn)落在水準(zhǔn)儀十十字絲橫絲絲上，立尺員在水水準(zhǔn)尺上讀讀取標(biāo)尺讀讀數(shù)?！?橋墩的的測(cè)設(shè)橋墩測(cè)設(shè)應(yīng)應(yīng)進(jìn)行兩次次。水中橋墩基基礎(chǔ)(墩