隧道與橋梁測量講義

隧道與橋梁測量

§1隧道測量概述隧道施工中，為加快工程進度，一般由隧道兩端洞口進行相向開挖。長大隧道施工時，還要在兩洞口間增加平峒、斜井或豎井，以增加掘進工作面，加快工程進度。貫通——隧道自兩端洞口相向開挖，在洞內(nèi)預定位置挖通，隧道測量也稱貫通測量。隧道測量任務(wù)——準確測設(shè)出洞口、井口、坑口的平面位置和高程；隧道開挖時，測設(shè)隧道中線的方向和高程，指示掘進方向，保證隧道按要求的精度正確貫通；放樣洞室各細部的平面位置與高程，放樣襯砌的位置等。

隧道測量示意圖隧道施工的掘進方向在貫通之前無法通視，只能完全依據(jù)沿隧道中線布設(shè)的支導線來指導施工。因支導線無外部檢核條件，隧道內(nèi)光線暗淡，工作環(huán)境較差，測量時極易產(chǎn)生疏忽或錯誤，造成相向開挖隧道的方向偏離設(shè)計方向，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，或采取其它補救措施，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失，并延誤工期。隧道測量時，應(yīng)十分認真細致，除按規(guī)范的要求嚴格檢驗與校正儀器外，還應(yīng)注意采取多種有效措施削弱誤差，避免發(fā)生錯誤。在洞內(nèi)支導線測量中，因測量誤差的積累，使兩個相向開挖的隧道中線不能準確銜接，錯位距離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只影響隧道的長度，與工程質(zhì)量的關(guān)系不大，不考慮δt時，隧道貫通相遇于一垂直于中線的平面——貫通面，規(guī)范只規(guī)定了貫通面上δu與δh的限差?！惰F路測量技術(shù)規(guī)則》規(guī)定長度小于4km的鐵路隧道，δu≤100mm，δt≤50mm《公路隧道勘測規(guī)程》規(guī)定長度小于3km的公路隧道，δu≤150mm，δh≤70mm3km~6km的公路隧道，δu≤200mm，δu≤70mm。隧道測量工作內(nèi)容洞外控制測量、洞內(nèi)控制測量、洞內(nèi)中線測設(shè)和洞內(nèi)構(gòu)筑物放樣等?！?洞外控制測量

控制測量中誤差指由測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。貫通誤差來源于洞外和洞內(nèi)控制測量兩個方面，進行洞外控制測量精度設(shè)計時，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，此過程稱為貫通誤差影響值的分配。《公路隧道勘測規(guī)程》規(guī)定的貫通誤差分配方案見表。(1)洞外平面控制測量任務(wù)——測定各洞口控制點的相對位置，做為引測進洞和測設(shè)洞內(nèi)中線的依據(jù)。要求洞外平面控制網(wǎng)應(yīng)包括洞口控制點。建立洞外平面控制的方法有：敷設(shè)中線法、精密導線法、三角鎖法和GPS法等。下面介紹精密導線法與GPS法。①精密密導線法法在洞外沿沿隧道線線形布設(shè)設(shè)精密光光電測距距導線來測定各各洞口控控制點的的平面坐坐標。導線采用用正、副副導線組組成的若若干個導導線環(huán)構(gòu)構(gòu)成控制制網(wǎng)，主導線沿沿兩洞口口聯(lián)線方方向敷設(shè)設(shè)，須同同時觀測測水平角角邊長副導線只只測水平平角，水水平角觀觀測宜用用不低于于DJ6級經(jīng)緯緯儀，②GPS法用GPS測定各各洞口控控制點的的平面坐坐標，控制點間間可以互互不通視視，沒有有測量誤誤差積累累，適合于特特長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量按測量設(shè)設(shè)計中規(guī)規(guī)定的精精度要求求，施測隧道道洞口附附近水準準點的高高程。包括隧道道進出口口、豎井井口、斜斜井口和和坑道口口作為高程程引測進進洞的依依據(jù)。一般采用用三、四四等水準準測量，，當兩洞口口之間的的距離大大于1km時，，應(yīng)在中間間增設(shè)臨臨時水準準點。隧道不長長，高程程控制測測量等級級在四等等以下時時，也可采用用光電測測距三角角高程測測量的方方法進行行觀測。。三角高程程測量中中，光電電測距的的最大邊邊長不應(yīng)應(yīng)超過600m，每條邊均均應(yīng)進行行對向觀觀測。高差計算算時，應(yīng)應(yīng)加入地地球曲率率改正。?！?隧道道施工測測量內(nèi)容———隧道正正式開挖挖之前測測設(shè)掘進進方向；；開挖過程程中，測測設(shè)隧道道中線和和腰線，，指示掘掘進方向向；隧道開挖挖到一定定的距離離后，進進行洞內(nèi)內(nèi)控制測測量；如要在隧隧道中間間開挖豎豎井，還還需進行行豎井聯(lián)聯(lián)系測量量。(1)隧隧道掘掘進方向向的測設(shè)設(shè)與標定定根據(jù)洞外外控制點點的坐標標和路線線交點JD的設(shè)設(shè)計坐標標，算出進洞洞點處的的隧道掘掘進夾角角βA，按βA定出A—JD方向；計算出進進洞點B處的隧隧道掘進進夾角βB，按βB定出B—JD方向。隧道掘進方向向的測設(shè)與標標定將定出的掘進進方向標定在在地面上的方方法在掘進方向上上埋設(shè)并標定定出A1，A2，A3，A4樁，在垂直于掘進進方向埋設(shè)并并標定出A5，A6，A7，A8樁，樁位埋設(shè)混凝凝土樁或石樁樁，點位的選取應(yīng)應(yīng)注意在施工工過程中不被被破壞和擾動動，測量進洞點A至A2，A3，A6，A7點的距離，以便在施工過過程中隨時檢檢查和恢復洞洞口點的位置置。(2)開挖挖施工測量1)隧道中中線和腰線測測設(shè)逐步往洞內(nèi)引引測隧道中線線和腰線。中線——控制制掘進方向，，腰線——控制制掘進高程和和坡度。①中線測設(shè)設(shè)隧道每掘進20m左右測測設(shè)一個中線線樁，將中線線向前延伸。。中線樁可同時時埋設(shè)在頂部部和底部，測設(shè)隧道曲線線段中線樁時時，因為洞內(nèi)內(nèi)工作面狹小小，不可能使用切切線支距法或或偏角法測設(shè)設(shè)中線樁，一般使用逐點點搬移測站的的偏角法進行行測設(shè)。也可計算加樁樁點的坐標，，用全站儀坐坐標放樣。逐點搬移測站站的偏角法測測設(shè)隧道曲線線②腰線測設(shè)設(shè)高程由洞口水水準點引入，，隨著隧道掘進進的延伸，每隔10m應(yīng)應(yīng)在巖壁上設(shè)設(shè)置一個臨時時水準點，每隔50m設(shè)設(shè)置一個固定定水準點，保證隧道頂部部和底部按設(shè)設(shè)計縱坡開挖挖和襯砌正確確放樣。水準測量均應(yīng)應(yīng)往返觀測。。根據(jù)洞內(nèi)水準準點的高程，，沿中線方向向每隔5m~10m，在洞壁上高出出隧道底設(shè)計計地坪高1m的高度標定定抄平線，稱為腰線。2)掘進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來來指示掘進方方向。光電跟蹤靶安安裝在掘進機機器上，激光指向儀安安置于工作點點并調(diào)整好視視準軸方向和和坡度，發(fā)射的激光束束照射在光電電跟蹤靶上，，當掘進方向發(fā)發(fā)生偏差，安裝在掘進機機上的光電跟跟蹤靶輸出偏偏差信號給掘掘進機，掘進機通過液液壓控制系統(tǒng)統(tǒng)自動糾偏，，使掘進機沿著著激光束指引引的方向和坡坡度正確掘進進。3)開挖斷斷面放樣用盾構(gòu)機掘進進，盾構(gòu)機的鉆頭頭架是根據(jù)隧隧道斷面專門門設(shè)計的，可以保證隧道道斷面在掘進進時一次成形形，混凝土預制襯襯砌塊的組裝裝一般與掘進進同步或交替替進行，所以，不需要要測量人員放放樣斷面。用鑿巖爆破法法施工，每爆破一次后后，應(yīng)將設(shè)計計隧道斷面放放樣到開挖面面上，以供施工人員員安排炮眼，，準備下一次次爆破。開挖斷面的放放樣在中垂線線和腰線的基基礎(chǔ)上進行，，包括兩邊倒墻墻和拱頂兩部部分的放樣工工作。在設(shè)計圖紙上上一般都給出出斷面的寬度度、拱腳和拱頂?shù)臉烁吒?、拱曲線半半徑等數(shù)據(jù)。。側(cè)墻的放樣是是以中垂線為為準，向兩邊量取開開挖寬度的一一半，用紅漆漆或白灰標出出，即是側(cè)墻線。。拱形部分可根根據(jù)計算或在在AutoCAD上標注注的尺寸放出圓周上的的1’，2’’，3’等點點，然后連成成圓弧。拱頂放樣盾構(gòu)機掘進§4洞內(nèi)控制制測量平面控制———導線，高程程控制——水水準。目的是為隧道道施工測量提提供依據(jù)。(1)洞內(nèi)內(nèi)導線測量洞內(nèi)導線是支支導線，不可可能一次測完完，每掘進一段距距離后才可以以增設(shè)一個新新點。布設(shè)一個新點點就需要進行行測量，每掘進20m~50m就就應(yīng)增設(shè)一個個新點。為防止錯誤和和提高支導線線的精度，每埋設(shè)一個新新點，應(yīng)從支導線的的起點開始全全面重復測量量。復測還可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已建成的隧隧道是否存在在變形，點位是否被碰碰動過。對于直線隧道道，一般只復復測水平角。。長大隧道，還還需要加測陀陀螺導線邊，，以控制方向向誤差。(2)洞內(nèi)內(nèi)水準測量每掘進20m~50m就就應(yīng)增設(shè)一個個新水準點。。洞內(nèi)水準點可可以埋設(shè)在洞洞頂、洞底或或洞壁上，但必須穩(wěn)固和和便于觀測。。可用洞內(nèi)導線線點標志作為為洞內(nèi)水準點點標志，也可每隔200m~500m設(shè)置一一個較好的專專用水準點。。每新埋設(shè)一個個水準點后，，都應(yīng)從洞外水水準點開始至至新點重復往往返觀測。重復水準測量量還可以監(jiān)測測已建成隧道道的沉降情況況，這對在軟土中中修建的隧道道特別重要。?！?豎井聯(lián)系系測量長大隧道施工工中，為增加加隧道掘進的的工作面，加快工程進度度，通常在其其中部開挖豎豎井。豎井聯(lián)系測量量——將地面面控制點坐標標、方位角、、高程，通過豎井傳遞遞到地下，以保證新增增工作面隧隧道開挖的的正確貫通通。根據(jù)地面已已有控制點點測設(shè)豎井井的開挖位位置，豎井開挖過過程中，其其垂直度靠靠懸掛重錘錘的鉛垂線線來控制，，開挖深度可可用長鋼尺尺丈量。豎井開挖到到設(shè)計深度度，并根據(jù)概略略掘進的中中線方向向向左右兩翼翼掘進約10m后，，就應(yīng)通過豎豎井聯(lián)系測測量將地面控制制點的坐標標、方位角角、高程精確地傳遞遞到井下，，為隧道施施工測量提提供依據(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橋位位控制測量量橋梁按其軸軸線長度分分為四類特大(>500m)，大(100m~500m)，中(30m~100m)，小小(<30m)，平面形狀可可分為直線線橋和曲線線橋兩種，，按結(jié)構(gòu)形式式——簡支支梁橋、連連續(xù)梁橋、、拱橋、斜拉拉橋、懸索索橋等。橋梁施工測測量的方法法及精度要要求隨橋梁梁軸線長度度而定，內(nèi)容有平面面控制測量量、高程控控制測量、、墩臺定位和和墩臺基礎(chǔ)礎(chǔ)及其頂部部放樣等。。(1)橋橋位平面控控制測量在橋址兩岸岸的路線中中線上埋設(shè)設(shè)控制樁。。兩岸控制樁樁的連線稱稱為橋軸線線，兩控制樁之之間的水平平距離，稱稱為橋軸線線長度。橋位平面控控制可以采采用三角測測量、邊角角測量或GPS測測量的方法法建立，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橋軸線線與基線一一端連接，，成為三角角網(wǎng)的一條條邊，橋軸線與基基線交角盡盡量近于垂垂直，基線長度一一般不小于于橋軸線長長度的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°；③三角點點應(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)高高程控制測測量采用水準測測量的方法法建立。水準點應(yīng)埋埋設(shè)在橋址址附近安全全穩(wěn)固、便便于觀測的的位置，橋址兩岸至至少應(yīng)各設(shè)設(shè)一個水準準點；引橋較長時時，應(yīng)適當當增設(shè)。對于地質(zhì)條條件較差或或易受破壞壞的地段，，應(yīng)加設(shè)輔助助水準點或或明、暗標標志。橋位水準點點應(yīng)與路線線水準點聯(lián)聯(lián)測，必要時應(yīng)與與橋位附近近其它單位位的水準點點或工程設(shè)設(shè)施聯(lián)測。。水準點的高高程一般采采用國家水水準點高程程，如相距太遠遠，聯(lián)測有有困難時，，可引用橋位位附近其它它單位的水水準點，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)，，需要進行跨跨河水準測測量。如在橋位上上、下游不不遠處，國家測繪部部門或其它它單位進行行過跨河水水準測量觀測方法和和成果精度度符合要求求的則可利利用，否則需要自自行測量。?？绾铀疁蕼y測量的地點點應(yīng)盡量選擇擇在橋渡附附近河寬最最窄處，兩岸測站點點和立尺點點可布成對對稱圖形。。圖中1，2為測站點點，A，B為立尺點點，要求1與2，1與2距離盡量量相等，并并使1，2大于10m，觀測時，視視線距水面面的高度宜宜大于3m?？绾铀疁蕼y測量視線較較長，讀數(shù)困難，，在水準尺尺上安裝一塊可可以沿尺上上下移動的的覘板覘板用鋁或或金屬或有有機玻璃制制造，背面設(shè)有夾夾具，可沿水準標標尺面滑動動，并能用固定定螺絲控制制，將覘板固定定于標尺任任一位置；；覘板中央開開一小窗，，小窗中央安安一水平指指標線。由觀測者指指揮立尺員員上下移動覘覘板，使覘板上的的水平指標標線落在水準儀十十字絲橫絲絲上，立尺員在水水準尺上讀讀取標尺讀讀數(shù)?！?橋墩的的測設(shè)橋墩測設(shè)應(yīng)應(yīng)進行兩次次。水中橋墩基基礎(chǔ)(墩