隧道工程測量

/隧道測量第一節(jié)隧道施工測量的內(nèi)容及其作用隧道施工測量一般是包括在地面上建立平面的和高程的限制網(wǎng)。隨著施工的進(jìn)展，將地面上的坐標(biāo)、方向和高程傳遞到地下去，在地下進(jìn)行平面的和高程的限制測量，再依據(jù)地下限制點(diǎn)進(jìn)行施工放樣，指導(dǎo)開挖、襯砌施工。進(jìn)行這些測量工作的目的，就是要在地下標(biāo)定出工程的設(shè)計(jì)中心線和高程，為開挖、襯砌指定出方向、位置；保證在兩個(gè)相向開挖面的掘進(jìn)中，施工中線及高程能夠正確貫穿，符合設(shè)計(jì)要求；保證開挖不超過規(guī)定界限；因?yàn)殍F路隧道是整個(gè)鐵路的一部分，所以當(dāng)線路定測以后，隧道兩端洞口的位置就確定下來，而用標(biāo)樁固定在地面上。對于直線隧道來說，如圖9－2，A、D為隧道兩端洞口點(diǎn)，它們的位置是利用線路上的直線點(diǎn)ZD1、ZD2、及ZD3、用經(jīng)緯儀以正倒鏡法放樣出來的。直線隧道的方向，就依據(jù)A、D兩點(diǎn)來確定。因此，在建立地面限制網(wǎng)時(shí)，必需將它們作為限制點(diǎn)，假如因?yàn)榈匦蔚南拗?，不能將它們做為首級限制網(wǎng)的點(diǎn)子，也要用插入點(diǎn)的方法測定它們的位置。這樣就可以依據(jù)限制點(diǎn)的坐標(biāo)，求得在兩端洞口處進(jìn)洞撥角的數(shù)值，用以在施工時(shí)指導(dǎo)進(jìn)洞的方向。對于曲線隧道而言，限制網(wǎng)的作用一方面要保證隧道本身的正確貫穿，另一方面還要限制前后兩條切線的方向，使它們不產(chǎn)生移動而影響前后直線線路的位置如圖9-3。這時(shí)除了將洞口的兩點(diǎn)A、D包括在限制網(wǎng)中以外，還應(yīng)當(dāng)將兩切線上的點(diǎn)子ZD1、ZY、ZD3及ZD4也包括在限制網(wǎng)內(nèi)，這樣就可以精確地測定兩條切線的交角，從而精確地確定曲線元素，以保證在地下開挖中放樣數(shù)據(jù)的正確性。隧道中線上各點(diǎn)的坐標(biāo)都是依據(jù)地面限制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算的。以后依據(jù)施工的進(jìn)展，將地面上的坐標(biāo)系統(tǒng)通過洞口、豎井或斜井傳遞到地下，在地下坑道中再用導(dǎo)線測量方法建立地下限制系統(tǒng)。隧道中線上各點(diǎn)的位置以及地下其它各種建筑物的位置，都依據(jù)地下限制點(diǎn)以及由它們的坐標(biāo)所算得的放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行放樣。應(yīng)用這種放樣方法時(shí)，由于布設(shè)了地面和地下限制網(wǎng)可以限制誤差的積累，從而保證貫穿精度。隧道貫穿測量的要求1貫穿誤差的定義1)貫穿誤差在隧道施工中，由于地面限制測量、聯(lián)系測量、地下限制測量以及細(xì)部放樣的誤差，使得兩個(gè)相向開挖的工作面的施工中線，不能志向地連接，而產(chǎn)生錯(cuò)開現(xiàn)象，即所謂貫穿誤差。2)縱向貫穿誤差貫穿誤差在線路中線方向的投影長度稱為縱向貫穿誤差（簡稱縱向誤差），3)高程貫穿誤差貫穿誤差在高程方向的投影長度稱為高程貫穿誤差（簡稱高程誤差）。4)橫向貫穿誤差貫穿誤差在垂直于中線方向的投影長度成為橫向貫穿誤差（簡稱橫向誤差），在事實(shí)上最重要的是橫向誤差。因?yàn)闄M向誤差假如超過了確定的范圍，就會引起隧道中線幾何形態(tài)的變更，甚至洞內(nèi)建筑物侵入規(guī)定限界而使已襯砌部分拆除重建，給工程造成損失。2各項(xiàng)貫穿誤差的允許數(shù)值，《鐵路測量技術(shù)規(guī)則》對于貫穿誤差規(guī)定為：橫向誤差規(guī)定當(dāng)兩向開挖的洞口間長度為4km及4km以下時(shí)為100mm（即中誤差為±50mm）在4～8km時(shí)為150mm（即中誤差為±75mm），在8km以上時(shí)應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的測量水平另行酌定。2)高程誤差規(guī)定對于高程誤差規(guī)定不超過±50mm（即中誤差為±25mm）?？v向誤差的限值對于縱向誤差的限值，一般都不作明確規(guī)定，假如依據(jù)定測中線的精度要求，則應(yīng)小于隧道長度的1/2000。3貫穿誤差的支配系將地面限制測量的誤差做為影響隧道貫穿誤差的一個(gè)獨(dú)立因素，而將地下兩相向開挖的坑道中導(dǎo)線測量的誤差各為一個(gè)獨(dú)立因素。設(shè)隧道總的橫向貫穿誤差的允許值為⊿，則得地面限制測量的誤差所引起的橫向貫穿中誤差的允許值為：設(shè)用地下導(dǎo)線測得的工作面處限制點(diǎn)坐標(biāo)，相對于支導(dǎo)線在洞口之起始點(diǎn)有橫向誤差m1，用地面限制網(wǎng)聯(lián)測兩洞口兩點(diǎn)坐標(biāo)的相對橫向誤差為m2。則有：=+=3mq對于通過豎井開挖的隧道，考慮到兩個(gè)豎井定向的誤差，上式為：=++2=5mq設(shè)隧道的總的高度貫穿中誤差的允許值為⊿h，則地面水準(zhǔn)測量的誤差所引起的高程貫穿中誤差的允許值為其次節(jié)地面限制測量的誤差對于隧道貫穿誤差的影響隧道施工限制網(wǎng)的主要作用是保證地下相向開挖工作面能正確貫穿。它們的精度要求，主要取決于隧道貫穿精度的要求、隧道長度和形態(tài)、開挖面的數(shù)量以及施工方法等。一導(dǎo)線測量隧道貫穿誤差的簡明估算1．由于導(dǎo)線測角誤差而引起的橫向貫穿誤差為：（9-9）式中m"β為導(dǎo)線測角的中誤差，以秒計(jì)算；為測角的各導(dǎo)線點(diǎn)至貫穿面的垂直距離的平方和；2．由于導(dǎo)線量邊誤差而引起的橫向貫穿誤差為：（9-11）式中為導(dǎo)線邊長的相對中誤差。為各導(dǎo)線邊在貫穿面上投影長度平方的總和。即得導(dǎo)線測量的總誤差在貫穿面上所引起的橫向中誤差為：（9-13）二限制網(wǎng)的隧道貫穿誤差嚴(yán)密算法1先列出地下導(dǎo)線起始點(diǎn)橫坐標(biāo)誤差函數(shù)式和地下導(dǎo)線起始方位角誤差函數(shù)式，計(jì)算它們對橫向貫穿的綜合影響，作為總的誤差函數(shù)式。2按最小二乘法，顧及具體網(wǎng)形，計(jì)算該函數(shù)式誤差的大小。第三節(jié)地面限制網(wǎng)的布設(shè)方案及布測精度洞口投點(diǎn)隧道洞外的限制測量，應(yīng)在施工起從前布測。平面限制網(wǎng)可以結(jié)合隧道的長度和平面形態(tài)以及路途通過地區(qū)的地形態(tài)況，接受三角測量、三邊測量、邊角測量、導(dǎo)線測量、GPS測量。目前更多的是接受導(dǎo)線測量和GPS測量，三角測量、三邊測量、邊角測量己較少接受。無論用何種方法施測的隧道限制網(wǎng)，在隧道的每一個(gè)入口處，都要布測一個(gè)限制點(diǎn)，該點(diǎn)也可以是加密點(diǎn)(如圖9-2中的A點(diǎn)和D點(diǎn))。這些點(diǎn)稱之為洞口投點(diǎn)，為了使洞內(nèi)導(dǎo)線有起始方向和檢測校核方向，在每個(gè)洞口還應(yīng)至少再布測兩個(gè)限制點(diǎn)，并且和洞口投點(diǎn)相互通視，和洞口投點(diǎn)的高差不宜過大。一、隧道三角測量布設(shè)精度：隧道三角網(wǎng)觀測的精度要求，在《鐵路測量技術(shù)規(guī)則》中列出了三角測量的等級，如表9-10所示。該表也可以作為實(shí)際工作的參考。表9-10三角測量等級運(yùn)用的隧道長度（km）測角中誤差（"）邊長相對中誤差基線起始邊最弱邊二6～8±1.01/100,0001/50,0001/30,000三4～6±1.81/100,0001/50,0001/25,000四2～4±2.51/100,0001/50,0001/25,0001.5～2±2.51/50,0001/25,0001/20,000五<1.5±4.01/50,0001/25,0001/10,000二、地面導(dǎo)線測量精度對接受地面導(dǎo)線測量作為隧道獨(dú)立的施工限制網(wǎng)。我國的《鐵路測量技術(shù)規(guī)范》中作了表9-12中的規(guī)定，以為參考。表9-12導(dǎo)線測量等級適用的隧道長度（km）測角中誤差（s）量邊的相對中誤差直線隧道曲線隧道二6-8±1.01/5,0001/10,000三4-6±1.81/5,0001/10,000四2-4±2.51/5,0001/10,000五<2±4.01/5,0001/10,000三、地面GPS測量隧道限制網(wǎng)布測精度及要求1限制網(wǎng)應(yīng)由洞口子網(wǎng)和子網(wǎng)間的聯(lián)系網(wǎng)組成(圖9-2、9-3)。洞口子網(wǎng)布設(shè)的限制點(diǎn)不得少于三個(gè)，其中至少一個(gè)點(diǎn)應(yīng)為洞口投點(diǎn)。2布測洞口限制網(wǎng)時(shí)，洞口投點(diǎn)應(yīng)布測在己定測的中線上，并要考慮洞內(nèi)引測的實(shí)際須要。洞口子網(wǎng)每個(gè)限制點(diǎn)至少應(yīng)和子網(wǎng)的其他兩個(gè)限制點(diǎn)通視。3子網(wǎng)可布測成大地四邊形，三角形的形態(tài)。子網(wǎng)之間的聯(lián)系網(wǎng)最好布置成大地四邊形的形態(tài)。4洞外和洞內(nèi)測量連接邊的邊長應(yīng)大于300米，連接邊的兩端限制點(diǎn)宜布置在洞口高程基本等高的地方，連接邊的高度角不應(yīng)大于5度，且和線路中線大至平行為最隹位置。5為了和原測限制網(wǎng)比較，復(fù)測網(wǎng)應(yīng)具有原網(wǎng)相同基準(zhǔn)的平差結(jié)果。6設(shè)計(jì)隧道工程坐標(biāo)系的原則(1)坐標(biāo)投影面為隧道施工平均高程面(2)高斯投影中心子午線應(yīng)過測區(qū)的重心(3)各個(gè)隧道以隧道主軸線為X軸的施工坐標(biāo)系，可由高斯平面直角坐標(biāo)系平移和旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度得到，旋轉(zhuǎn)角即是隧道主軸線的方位角，平移量要依據(jù)隧道的具體位置確定。7GPS隧道平面限制網(wǎng)的布網(wǎng)精度(1)參考下表常規(guī)方法的布網(wǎng)精度三角測量等級運(yùn)用的隧道長度（km）測角中誤差（"）邊長相對中誤差基線起始邊最弱邊二6～8±1.01/100,0001/50,0001/30,000三4～6±1.81/100,0001/50,0001/25,000四2～4±2.51/100,0001/50,0001/25,0001.5～2±2.51/50,0001/25,0001/20,000五<1.5±4.01/50,0001/25,0001/10,000(2)GPS隧道平面限制網(wǎng)布測精度依據(jù)上表可規(guī)定：8公里以內(nèi)的隧道可用C級網(wǎng)，長大隧道要用B級網(wǎng)布測，相應(yīng)的施測要求應(yīng)嚴(yán)格遵守國家GPS測量規(guī)范。8和國家網(wǎng)聯(lián)測假如測區(qū)旁邊有國家點(diǎn)，GPS網(wǎng)應(yīng)和國家點(diǎn)聯(lián)測，選測區(qū)內(nèi)一個(gè)點(diǎn)將連測結(jié)果轉(zhuǎn)換為WGS84三維坐標(biāo)作為GPS基線網(wǎng)平差的起算點(diǎn)，假如連測國家點(diǎn)很困難，可以選擇測區(qū)內(nèi)的穩(wěn)定點(diǎn)連續(xù)觀測12小時(shí)，取其單點(diǎn)定位WGS84三維坐標(biāo)的均值作為基線網(wǎng)平差起算數(shù)據(jù)。用七參數(shù)法將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成北京54坐標(biāo)，然后用高斯投影求得各限制點(diǎn)概略北京54平面坐標(biāo)。但應(yīng)建立隧道獨(dú)立施工坐標(biāo)系，限制隧道施工。四、地面水準(zhǔn)測量作為高程限制的地面水準(zhǔn)測量，其等級的確定，不單確定于隧道的長度，更重要的是取決于隧道地段的地形態(tài)況，亦即由它所確定的兩洞口間水準(zhǔn)線路的長度。表9-13為《鐵路測量技術(shù)規(guī)范》對各級水準(zhǔn)測量的規(guī)定。表9-13等級兩洞口間水準(zhǔn)線路長度（km）水準(zhǔn)儀型號標(biāo)尺類型二>36S0.5S1線條式因瓦水準(zhǔn)尺三13-36S1線條式因瓦水準(zhǔn)尺S3區(qū)格式因瓦水準(zhǔn)尺四5-13S3區(qū)格式因瓦水準(zhǔn)尺進(jìn)行地面水準(zhǔn)測量時(shí)，利用線路定測水準(zhǔn)點(diǎn)的高程作為起始高程，沿水準(zhǔn)路途在每個(gè)洞口至少應(yīng)埋設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)路途應(yīng)形成閉合環(huán)，或者敷設(shè)兩條相互獨(dú)立的水準(zhǔn)線路，由已知的水準(zhǔn)點(diǎn)從一端洞口測至另一端的洞口。第四節(jié)進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)的推算所謂進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)的推算，就是依據(jù)地面限制測量中所得的洞口投點(diǎn)的坐標(biāo)和它和其他限制點(diǎn)連線的方向，來推算指導(dǎo)隧道開挖方向的起始數(shù)據(jù)（亦即進(jìn)洞的數(shù)據(jù)）。推算方法隨隧道的形態(tài)不同而不同，現(xiàn)在將直線進(jìn)洞和曲線進(jìn)洞的狀況分別敘述如下。直線進(jìn)洞1.正洞：如圖9-12，假如兩洞口投點(diǎn)A和D都在隧道中線上，則這時(shí)可按坐標(biāo)反算的公式計(jì)算出兩個(gè)坐標(biāo)方位角aAN和aAD，它們的差數(shù)β，就是我們所要求的進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)。在A點(diǎn)后視N點(diǎn)，撥角β，即得進(jìn)洞的中線方向。2.橫洞：如圖9-14，C為橫洞的洞口投點(diǎn)，橫洞中線和隧道中線的交點(diǎn)為 O，交角為γ（其值系依據(jù)地形和地質(zhì)狀況由設(shè)計(jì)人員確定）。這時(shí)，β角以及橫洞OC的距離S就是我們所要求的進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)。由圖中可以看出，只要求得O點(diǎn)的坐標(biāo)，即可算得β和S數(shù)值。設(shè)O點(diǎn)的坐標(biāo)為XO和YO，可得式中aAO=aADaCO=aAO-γ將這些已知數(shù)帶入上面兩個(gè)式子中進(jìn)行聯(lián)立解算，即可求得xO和yO，從而算得進(jìn)洞關(guān)系數(shù)β角和距離S的值。曲線進(jìn)洞曲線進(jìn)洞的關(guān)系較為困難。圓曲線進(jìn)洞和緩和曲線進(jìn)洞都須要計(jì)算曲線的資料以及曲線上各主點(diǎn)在隧道施工坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的坐標(biāo)。1．曲線元素的計(jì)算：如圖9-15，ZD1～ZD4為在切線上的隧道施工限制網(wǎng)的限制點(diǎn)，其坐標(biāo)均已精確測出，這時(shí)依據(jù)這四個(gè)限制點(diǎn)的坐標(biāo)即可算出兩切線間的偏角a，此a的數(shù)值和原來定測時(shí)所測得的偏角值一般是不符合的。為了保證隧道正確貫穿，曲線元素應(yīng)依據(jù)所算得的偏角值a重新計(jì)算。計(jì)算的位數(shù)也要增加。圓曲線半徑R和緩和曲線長度lO為設(shè)計(jì)人員所定，一般都不予變更，而只是按新的偏角a值,用下列公式計(jì)算切線總長T和曲線總長L；（8-10）上式中為偏俑(線路轉(zhuǎn)向角)Я為園曲線半徑L0為緩和曲線長度m為加設(shè)緩和曲線后使切線增長的距離p為加設(shè)緩和曲線后,園曲線相對于切線的內(nèi)移量β0為加設(shè)緩和曲線角度依據(jù)ZD2和ZD3的坐標(biāo)及兩切線的方位角，即可算得JD點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再由T算得ZH和HZ的坐標(biāo)，由外矢距E和半徑R得出圓心O的坐標(biāo)。經(jīng)過這些計(jì)算后，就將曲線上的幾個(gè)主要點(diǎn)納入了施工坐標(biāo)系統(tǒng)。2．圓曲線進(jìn)洞由于地面上施工限制網(wǎng)精確測量的結(jié)果，使得圓曲線的偏角a和定測時(shí)的數(shù)值發(fā)生了差異。這樣，依據(jù)定測時(shí)的曲線位置所選擇的洞口投點(diǎn)A（圖9-16）就不愿定在新的曲線（隧道中線）上，而須要沿曲線半徑方向?qū)⑵湟浦罙′點(diǎn)。這時(shí)，進(jìn)洞關(guān)系就包括兩部分計(jì)算。第一部分是將A點(diǎn)移至A′點(diǎn)的移樁數(shù)據(jù)（即圖9-16中的β角和AA′的距離S）。其次部分就是在A′點(diǎn)進(jìn)洞的數(shù)據(jù)，即該點(diǎn)的切線方向和后視方向的交角β′。移樁數(shù)據(jù)可由A′的坐標(biāo)和A點(diǎn)的坐標(biāo)（已知）來計(jì)算。而A′點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)由圓心O的坐標(biāo)xO和yO來推求。這時(shí)依據(jù)這些坐標(biāo)的數(shù)值，即可算得移樁數(shù)據(jù)β和S。進(jìn)洞方向β′角的計(jì)算，可以用不同的方法進(jìn)行。例如：β′＝aA′切－aA′N而aA′切＝aA′A+90°＝aOA+90°也可以解算三角形ANA′，從而得β′角。3．緩和曲線進(jìn)洞緩和曲線的進(jìn)洞關(guān)系也是包括移樁數(shù)據(jù)和A′點(diǎn)（圖9-17）的切線方向兩個(gè)部分。依據(jù)緩和曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式，假如以緩和曲線的起點(diǎn)（ZH）為坐標(biāo)原點(diǎn)，則(8-17)而緩和曲線上任一點(diǎn)的切線和起點(diǎn)切線（x軸）的交角為（參看8-28）上列公式中，l為緩和曲線的弧長，lO為其全長，R為圓曲線半徑?，F(xiàn)在要計(jì)算A′點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算方法的基礎(chǔ)是假定A′點(diǎn)的x坐標(biāo)和x′A=xA(9-33)A點(diǎn)相同，亦即這就是說，將A點(diǎn)沿著垂直于x軸（即ZH點(diǎn)的切線）的方向移至緩和曲線上。由于公式（8-17）是一個(gè)高次方程式，所以雖然知道xA的數(shù)值，還是不能干脆解得l值，而必需用慢慢趨近的方法，即先依據(jù)A點(diǎn)的或許l值，將其代入公式（8-17），求出x′A，.看它是否等于xA，若不等，則依據(jù)其差數(shù)再假定一個(gè)l值進(jìn)行計(jì)算，這樣進(jìn)行幾次反復(fù)計(jì)算后即可求得滿足（8-17）式的l值，有了l值便可求得yA′。用上述方法求得的A′點(diǎn)的坐標(biāo)，是在以ZH為原點(diǎn)而它的切線方向?yàn)閤軸的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)。因此還必需進(jìn)行換算，將它們納入施工限制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。A′點(diǎn)的坐標(biāo)求得后，即可依據(jù)它們反算移樁數(shù)據(jù)β和s值?，F(xiàn)在舉例說明其計(jì)算方法：如圖9-18，在隧道施工限制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)(以直線上的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD1為原點(diǎn)，ZD1—ZH為x坐標(biāo)軸)內(nèi)，各點(diǎn)的坐標(biāo)為：又按設(shè)計(jì)，園曲線半徑和緩和曲線的長度為：計(jì)算A點(diǎn)的坐標(biāo)首先將坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為以緩和曲線的起點(diǎn)(ZH)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以切線為x軸。則=384.7512-301.3985=83.3527依據(jù)A點(diǎn)的值先設(shè)=83.42則：=83.3421＜83.3527明顯所計(jì)算的值偏小0.0106將此值加到原上，即新假設(shè)的將此值再次代入上述公式重新計(jì)算=83.3547。明顯所計(jì)算的值偏大0.0020將此值從原上減去，即新假設(shè)的將此值再次代入上述公式重新計(jì)算=83.3527。所以當(dāng)時(shí)=83.3527。的數(shù)值求得后，即可按公式(8-17)求得：=+2.6868(2)計(jì)算β，β==0.0017β=-=90-=arctg=2780159.4所以β=1715800.6由圖9-18可得=90+-∠NAA由公式8-28得：∠NAA==-270=arctg=2780159.4=873021.5至此，進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)己全部求得。依據(jù)s和β可將A點(diǎn)移至緩和曲線A’上，然后在A’點(diǎn)上后視N點(diǎn)，撥角，即得A’的切線方向。進(jìn)洞關(guān)系數(shù)據(jù)的推算相當(dāng)重要。因?yàn)檫@種計(jì)算稍有差錯(cuò)就會影響隧道的正確貫穿，甚至造成嚴(yán)峻的工程事故，因此這種計(jì)算工作通常都要有牢靠的校核。第四節(jié)地下導(dǎo)線測量地下導(dǎo)線測量的目的是以必要的精度，依據(jù)和地面限制測量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立地下的限制系統(tǒng)。依據(jù)地下導(dǎo)線的坐標(biāo)，就可以放樣出隧道中線及其襯砌的位置，指出隧道開挖的方向，保證相向開挖的隧道在所要求的精度范圍內(nèi)貫穿。地下導(dǎo)線的起始點(diǎn)通常設(shè)在隧道的洞口，平坑口或斜井口，而這些點(diǎn)的坐標(biāo)是由地面限制測量測定的。這種在隧道施工過程中所進(jìn)行的地下導(dǎo)線測量，和一般地面上的導(dǎo)線測量相比較，具有以下一些特點(diǎn)：1．地下導(dǎo)線系隨著隧道的開挖而向前延長，因此，只能敷設(shè)支導(dǎo)線一次測完。支導(dǎo)線只能用重復(fù)觀測的方法進(jìn)行檢核。此外，導(dǎo)線是在隧道施工過程中進(jìn)行，測量工作時(shí)斷時(shí)續(xù)，所隔時(shí)間的長短，取決于開挖面的進(jìn)展速度。2．導(dǎo)線系在地下開挖的坑道內(nèi)敷設(shè)，因此其形態(tài)（直伸或曲折）完全取決于坑道的形態(tài)，沒有選擇的余地。3．地下導(dǎo)線是先敷設(shè)精度較低的施工導(dǎo)線，然后再敷設(shè)精度較高的基本導(dǎo)線。布設(shè)地下導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)考慮在貫穿面處，其橫向誤差不能超過客許的數(shù)值。另外還應(yīng)考慮到地下導(dǎo)線點(diǎn)的位置應(yīng)保證在隧道內(nèi)能以必要的精度進(jìn)行放樣。這兩個(gè)要彼此是有沖突的，第一個(gè)要求布測長邊導(dǎo)線，其次個(gè)要求導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)有確定的密度，其邊長應(yīng)較短。所以在隧道建設(shè)中，通常接受分級布設(shè)的方法，通常有下列三種導(dǎo)線：1．施工導(dǎo)線：在開挖面對前推動時(shí)，用以進(jìn)行放樣而指導(dǎo)開挖的導(dǎo)線測量，一部分施工導(dǎo)線的點(diǎn)子，將作為以后敷設(shè)基本導(dǎo)線的點(diǎn)子，施工導(dǎo)線的邊長為25～50m。2．基本導(dǎo)線：當(dāng)掘進(jìn)100～300m時(shí)，為了檢查坑道的方向是否和設(shè)計(jì)相符合，就要選擇一部分施工導(dǎo)線點(diǎn)敷設(shè)邊長較長（50～100m）精度要求較高的基本導(dǎo)線。3．當(dāng)坑道掘進(jìn)大于1km時(shí)，基本導(dǎo)線將不能保證應(yīng)有的貫穿精度，這時(shí)就要選擇一部分基本導(dǎo)線點(diǎn)來敷設(shè)主要導(dǎo)線，主要導(dǎo)線的邊長為150～180m。為了改善通視條件，主要導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡量靠近隧道中線。在隧道施工中，有時(shí)只敷設(shè)施工導(dǎo)線和基本導(dǎo)線。只有當(dāng)洞口間的距離過長，基本導(dǎo)線不能保證必要的貫穿精度時(shí)，才布設(shè)主要導(dǎo)線。導(dǎo)線測量選點(diǎn)時(shí)，除應(yīng)考慮到導(dǎo)線點(diǎn)前后通視外，還應(yīng)考慮到有安設(shè)全站儀的條件，盡可能不阻礙運(yùn)輸車來往，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)選在頂板或底板巖石堅(jiān)實(shí)的地方，工作平安，無滴水又便于點(diǎn)的保存，為了今后導(dǎo)線的擴(kuò)展，在坑道交叉處應(yīng)埋設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)。最終一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)離開工作面不應(yīng)過大。因?yàn)榈叵聦?dǎo)線是布設(shè)成支導(dǎo)線的形式，而且由于每測一個(gè)新點(diǎn)，中間要隔一段時(shí)間，這就須要每次測定新點(diǎn)時(shí)，將以前的點(diǎn)子進(jìn)行檢核測量。依據(jù)檢核測量的結(jié)果，證明標(biāo)記沒有發(fā)生變動，就將各次觀測結(jié)果取平均值，假如證明標(biāo)標(biāo)有變動，則應(yīng)依據(jù)最終一次觀測的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)隧道中的導(dǎo)線和橫向坑道相遇，須將隧道中和橫向坑道中的導(dǎo)線連按起來形成閉合導(dǎo)線，重新測量、平差求得新的坐標(biāo)。當(dāng)隧道全部貫穿之后，為了最終確定隧道中線位置，應(yīng)將地下導(dǎo)線重新進(jìn)行觀測，形成附合導(dǎo)線求得新的坐標(biāo)。第五節(jié)地下水準(zhǔn)測量地水水準(zhǔn)測量的目的，是為了在地下建立一個(gè)和地面統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，以作為隧道高程施工放樣的依據(jù)，保證隧道在豎向正確貫穿。地下水準(zhǔn)測量以洞口水準(zhǔn)點(diǎn)的高程為起算數(shù)據(jù)。地下水準(zhǔn)測量有以下特點(diǎn)：1．水準(zhǔn)線路一般和地下導(dǎo)線測量的線路相同。在隧道貫穿之前，地下水準(zhǔn)線路均為支線，因而須要來回觀測及多次觀測進(jìn)行檢核。2．通常利用地下導(dǎo)線點(diǎn)作為水準(zhǔn)點(diǎn)。有時(shí)還可將水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在頂板、底板或邊墻上。3．在隧道的施工過程中，地下水準(zhǔn)線路系隨著開挖面的進(jìn)展而增長，為滿足施工放樣的要求，一般先測設(shè)較低精度的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)（設(shè)在施工導(dǎo)線點(diǎn)上），然后再測設(shè)較高精度的永久水準(zhǔn)點(diǎn)，永久水準(zhǔn)點(diǎn)的間距一般以200～500m為宜。4地下水準(zhǔn)測量還常運(yùn)用倒尺法傳遞高程，此時(shí)高差計(jì)算照舊用：但對于倒尺的讀數(shù)應(yīng)作為負(fù)值代入公式。5在工作面對前推動的過程中，對于所敷設(shè)的水準(zhǔn)支線要進(jìn)行往、返測，不符值應(yīng)小于規(guī)定的限差值。6要定期復(fù)測，若點(diǎn)穩(wěn)定取均值，若點(diǎn)不穩(wěn)定取最近一次觀測值。7隧道貫穿后，用兩相向水準(zhǔn)支線求得高程貫穿誤差，然后和洞外水準(zhǔn)合拼組成水準(zhǔn)閉合線路經(jīng)平差求得各點(diǎn)最或是高程。第六節(jié)隧道開挖中的測量工作在隧道施工過程中，測量人員的主要任務(wù)是隨時(shí)確定開挖的方向，此外還要定期檢查工程進(jìn)度（進(jìn)尺）及計(jì)算完成的土石方量。確定開挖方向時(shí)，依據(jù)施工方法和施工程序，一般常用的有中線法和極坐標(biāo)法。當(dāng)隧道用全斷面開挖法進(jìn)行施工時(shí)，通常是接受中線法。其方法是首先用經(jīng)緯儀依據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)置中線點(diǎn)，如圖9-22所示；圖中P4、P5為導(dǎo)線點(diǎn)，A為隧道中線點(diǎn)，已知P4、P5的實(shí)測坐標(biāo)及A的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和隧道中線設(shè)計(jì)方位角a AD依據(jù)上述已知數(shù)據(jù)，即可推算出放樣中線點(diǎn)所需的有關(guān)數(shù)據(jù)β5、L和βA。求得有關(guān)數(shù)據(jù)后，即可將經(jīng)緯儀置于導(dǎo)線點(diǎn)P5上，后視P4點(diǎn)，撥角度β5，并在視線方向上丈量距離L，即得中線點(diǎn)A。在A點(diǎn)上埋設(shè)和導(dǎo)線點(diǎn)相同的標(biāo)記。標(biāo)定開挖方向時(shí)可將經(jīng)緯儀置于A點(diǎn)，后視導(dǎo)線點(diǎn)P5，撥角βA。即得中線方向。隨著開挖面對前推動，A點(diǎn)距開挖面越來越遠(yuǎn)，這時(shí)，便須要將中線點(diǎn)向前延長，埋設(shè)新的中線點(diǎn)，如圖9-22中的D點(diǎn)。此時(shí)，可將儀器置于D點(diǎn)，后視A點(diǎn)，用正倒鏡或轉(zhuǎn)180°的方法接著標(biāo)定出中線方向，指導(dǎo)開挖。AD之間的距離在直線段不宜超過100m，在曲線段不宜超過50m。當(dāng)中線點(diǎn)向前延長時(shí)，在直線上宜接受正倒鏡延長直線方法；曲線上則需用偏角法或弦線偏距法來測定中線點(diǎn)。極坐標(biāo)法是將全站儀置于導(dǎo)線點(diǎn)P5上，后視P4點(diǎn)，依據(jù)中線點(diǎn)A的坐標(biāo)放樣出中線點(diǎn)A。在A點(diǎn)上埋設(shè)和導(dǎo)線點(diǎn)相同的標(biāo)記。標(biāo)定開挖方向時(shí)可將全站儀置于A點(diǎn)，后視導(dǎo)線點(diǎn)P5，撥角βA。即得中線方向。隨著開挖面對前推動，A點(diǎn)距開挖面越來越遠(yuǎn)，這時(shí)，便須要將中線點(diǎn)向前延長，埋設(shè)新的中線點(diǎn)，如圖9-22中的D點(diǎn)。此時(shí)，可將儀器置于D點(diǎn)，后視A點(diǎn)，用正倒鏡或轉(zhuǎn)180°的方法接著標(biāo)定出中線方向，指導(dǎo)開挖。當(dāng)中線點(diǎn)向前延長時(shí)，在直線上宜接受正倒鏡延長直線方法也可用坐標(biāo)法；曲線上可用極坐標(biāo)法來測定中線點(diǎn)。隨著開挖面的不斷向前推動，中線點(diǎn)也隨之向前延長，地下導(dǎo)線也緊跟著向前敷設(shè)，為保證開挖方向正確，必需隨時(shí)依據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)來檢查中線點(diǎn)，隨時(shí)訂正開挖方向。在隧道開挖過程中，應(yīng)定出坡度以保證高程的正確貫穿。在隧道開挖過程中，應(yīng)隨時(shí)測定隧道斷面以此計(jì)算工程量和檢查開挖斷面是否合于設(shè)計(jì)要求以使剛好修正。第七節(jié)隧道貫穿誤差的測定和調(diào)整隧道貫穿后，應(yīng)剛好地進(jìn)行貫穿測量，測定實(shí)際的橫向、縱向和豎向貫穿誤差。若貫穿誤差在允許范圍之內(nèi)，就認(rèn)為測量工作達(dá)到了其目的。但是，由于存在著貫穿誤差，它將影響隧道斷面擴(kuò)大及襯砌工作的進(jìn)行。因此，我們應(yīng)當(dāng)接受適當(dāng)?shù)姆椒▽⒇灤┱`差加以調(diào)整，從而獲得一個(gè)對行車沒有不良影響的隧道中線，作為擴(kuò)大斷面，修筑襯砌以及鋪設(shè)鋼軌的依據(jù)。測定貫穿誤差的方法1．接受中線法測量的隧道，貫穿之后，應(yīng)從相向測量的兩個(gè)方向各自向貫穿面延長中線，并各釘一臨時(shí)樁A、B（如圖9-30）。丈量出兩臨時(shí)標(biāo)樁A、B之間的距離，即得隧道的實(shí)際橫向貫穿誤差，A、B兩臨時(shí)標(biāo)樁的里程之差，即為隧道的實(shí)際縱向貫穿誤差。2．接受地下導(dǎo)線作洞內(nèi)限制的隧道，可在貫穿面處設(shè)立一個(gè)臨時(shí)樁點(diǎn)（或由進(jìn)測的任一方向，在貫穿面旁邊釘設(shè)一臨時(shí)樁點(diǎn)）。然后由相同的兩個(gè)方向各自對該點(diǎn)進(jìn)行測角和量距，各自計(jì)算臨時(shí)樁點(diǎn)的坐標(biāo)。這樣可以測得兩組不同的坐標(biāo)值。其Y坐標(biāo)的差數(shù)即為實(shí)際的橫向貫穿誤差，其X坐標(biāo)之差為實(shí)際的縱向貫穿誤差（或者將兩組坐標(biāo)差投影至貫穿面及其垂直的方向上，得出橫向和縱向貫穿誤差）。在臨時(shí)樁點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀測出角度a，如圖9-31所示，以便求得導(dǎo)線的角度閉合差。3．由隧道兩端洞口旁邊的水準(zhǔn)點(diǎn)向洞內(nèi)各自進(jìn)行水準(zhǔn)測量，分別測出貫穿面旁邊的同一水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，其高程差即為實(shí)際的豎向貫穿誤差。二、貫穿誤差的調(diào)整調(diào)整貫穿誤差的工作，原則上應(yīng)在隧道未襯砌地段上進(jìn)行，不再牽動已襯砌地段的中線，以防減小界面而影響行車。對于曲線隧道還應(yīng)留意盡量不變更曲線半徑和緩和曲線長度，否則需經(jīng)上級批準(zhǔn)。為了找出較好的調(diào)整中線，應(yīng)將相向兩個(gè)方向測設(shè)的中線，各自向前延長一適當(dāng)距離。假如貫穿面旁邊有曲線始（終）點(diǎn)時(shí)，其測量工作應(yīng)延長至曲線的始（終）點(diǎn)。1．直線隧道貫穿誤差的調(diào)整直線隧道中線的調(diào)整，可在未襯砌地段上接受折線法調(diào)整，如圖9-32所示。假如由于調(diào)整貫穿誤差而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)折角在5′以內(nèi)時(shí)，可作為直線線路考慮。當(dāng)轉(zhuǎn)折角在5′－25′時(shí)，可不加設(shè)曲線，但應(yīng)以頂點(diǎn)a、c向內(nèi)移一個(gè)E(外矢距)值，得出中線位置即可，內(nèi)移量E的大小可依據(jù)半徑R和轉(zhuǎn)折角計(jì)算。以R=4000M，為例，=5分、E=1mm、=10分、E=4mm，=15分、E=10mm，=20分、E=17mm，=25分、E=26mm。當(dāng)轉(zhuǎn)折角大于25′時(shí)，則應(yīng)以半徑為4000m的圓曲線加設(shè)反向曲線。2．曲線隧道貫穿誤差的調(diào)整當(dāng)貫穿面位于圓曲線上，調(diào)整貫穿誤差的地段又全部在圓曲線上時(shí)，可用調(diào)整偏角法進(jìn)行調(diào)整。也就是說，在貫穿面兩側(cè)每20m弦長中線點(diǎn)上，增加(內(nèi)移)或削減(外移)10"－60"的切線偏角值。當(dāng)貫穿面位于圓曲線上，還可以用以下方法：以隧道一端中線A經(jīng)曲線起點(diǎn)B到貫穿面P點(diǎn)；以隧道另一端中線D經(jīng)曲線起點(diǎn)C到貫穿面P點(diǎn)。P和P不重合。這時(shí)可以用導(dǎo)線聯(lián)測A、B、C、D的坐標(biāo)，用這些坐標(biāo)計(jì)算交點(diǎn)J的坐標(biāo)及轉(zhuǎn)角。然后在隧道內(nèi)重新放樣曲線。當(dāng)貫穿面位于曲線始（終）點(diǎn)旁邊時(shí)，如圖9-33所示，可由隧道一端經(jīng)過E點(diǎn)測量至圓曲線的終點(diǎn)D，而另一端經(jīng)由A、B、C諸點(diǎn)測至圓曲線的終點(diǎn)D′。D和D′不相重合，再自D′點(diǎn)作圓曲線的切線至E′點(diǎn)，DE和D′E′既不平行又不重合。為了調(diào)整貫穿誤差，可先接受調(diào)整圓曲線長度的方法使DE和D′E′平行。即，在保持曲線半徑不便，緩和曲線長度不便和曲線A、B、C段方向不受牽動的狀況下，將圓曲線縮短（或增長）一段CC′，使DE和D′E′平行。CC′的近似值可按下式計(jì)算：式中R為圓曲線的半徑。因?yàn)閳A曲線長度縮短（或增長）了一段CC′，和其相應(yīng)的圓曲線中心角亦應(yīng)削減（或增長）一δ值，δ可按下式計(jì)算：式中CC′為圓曲線長度變動值。經(jīng)過調(diào)整圓曲線長度后，已使D′E′和DE平行，但仍不重合，如圖9-34，此時(shí)可接受調(diào)整曲線始（終）點(diǎn)方法調(diào)整之，即將曲線的始點(diǎn)A沿著切線向頂點(diǎn)方向移動到A′點(diǎn)。使AA′＝FF′，這樣D′E′就和DE重合了。然后，再由A′點(diǎn)進(jìn)行曲線測設(shè)，將調(diào)整后的曲線標(biāo)定在實(shí)地上。曲線始點(diǎn)A移動的距離可按下式計(jì)算：式中a為圓曲線的總偏角。在中線調(diào)整后，全部未襯砌地段的工程，均應(yīng)以調(diào)整后的中線指導(dǎo)施工。第八節(jié)豎井聯(lián)系測量一豎井聯(lián)系測量的任務(wù)和內(nèi)容在隧道建設(shè)中，除了開挖橫洞、斜井來增加工作面外，還可以用開挖豎井的方法來增加工作面。這時(shí)，為了保證各相向開挖面能正確貫穿，就必需將地面限制網(wǎng)中的坐標(biāo)、方向、高程，經(jīng)由豎井傳遞到地下去。這些傳遞工作稱為豎井聯(lián)系測量。其中坐標(biāo)和方向的傳遞稱為豎井定向測量。通過豎井定向測量，使地下平面限