隧道延伸測(cè)量貫通測(cè)量

隧道延伸測(cè)量貫通測(cè)量第1頁/共40頁隧道洞門的施工測(cè)量進(jìn)洞數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)反算得到后，應(yīng)在洞口投點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，測(cè)設(shè)出進(jìn)洞方向，并將此掘進(jìn)方向標(biāo)定在地面上，即測(cè)設(shè)洞口投點(diǎn)的護(hù)樁。如右圖所示，在投點(diǎn)A的進(jìn)洞方向及其垂直方向上的地面上測(cè)設(shè)護(hù)樁，量出各護(hù)樁到A的距離。在施工中若投點(diǎn)A被破壞，可以及時(shí)用護(hù)樁進(jìn)行恢復(fù)。在洞口的山坡面上標(biāo)出中垂線位置，按設(shè)計(jì)坡度指導(dǎo)劈坡工作的進(jìn)行。劈坡完成后，在洞簾上測(cè)設(shè)出隧道斷面輪廓線，就可以進(jìn)行洞門的開挖施工了。第2頁/共40頁隧道洞內(nèi)中線測(cè)量

隧道洞內(nèi)施工，是以中線為依據(jù)來進(jìn)行。當(dāng)洞內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)線之后，導(dǎo)線點(diǎn)不一定恰好在線路中線上，更不可能恰好在隧道的結(jié)構(gòu)中線上（即隧道軸線上）。而隧道襯砌后兩個(gè)邊墻間隔的中心即為隧道中心，在直線部分則與線路中線重合；曲線部分由于隧道襯砌斷面的內(nèi)外側(cè)加寬不同，所以線路中心線就不是隧道中心線，隧道中線的測(cè)設(shè)方法有下列兩種：由導(dǎo)線測(cè)設(shè)中線獨(dú)立的中線法洞內(nèi)中線測(cè)量：第3頁/共40頁一、由導(dǎo)線測(cè)設(shè)中線用精密導(dǎo)線進(jìn)行洞內(nèi)隧道控制測(cè)量時(shí)，為便于施工，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)位的實(shí)際坐標(biāo)和中線點(diǎn)的理論坐標(biāo)，反算出距離和角度，利用極坐標(biāo)法，根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)設(shè)出中線點(diǎn)。一般直線地段150～200m；曲線地段60～100m，應(yīng)測(cè)設(shè)一個(gè)永久的中線點(diǎn)。由導(dǎo)線建立新的中線點(diǎn)之后，還應(yīng)將經(jīng)緯儀安置在已測(cè)設(shè)的中線點(diǎn)上，測(cè)出中線點(diǎn)之間的夾角，將實(shí)測(cè)的檢查角與理論值相比較；另外實(shí)量4～5點(diǎn)的距離，亦可與理論值比較，作為另一種檢核，確認(rèn)無誤即可挖坑埋入帶金屬標(biāo)志的混凝土樁。第4頁/共40頁二、獨(dú)立的中線法若用獨(dú)立的中線法測(cè)設(shè)，在直線上應(yīng)采用正倒鏡分中法延伸直線；在曲線上一般采用極坐標(biāo)法。測(cè)規(guī)要求采用獨(dú)立中線法時(shí)，永久中線點(diǎn)間距離：直線上不小于100m，曲線上不小于50m。第5頁/共40頁隧道洞內(nèi)中線測(cè)量

為了知道隧道洞內(nèi)開挖方向，隨著向前掘進(jìn)的深入，平面測(cè)量的控制工作和中線工作也需緊隨其后。當(dāng)掘進(jìn)的延伸長度不足一個(gè)永久中線點(diǎn)的間距時(shí)，應(yīng)先測(cè)設(shè)臨時(shí)中線點(diǎn)，如圖中的1、2……等，點(diǎn)間距離，一般直線上不大于30m，曲線上不大于20m，臨時(shí)中線點(diǎn)應(yīng)該用儀器測(cè)設(shè)。洞內(nèi)臨時(shí)中線的測(cè)設(shè)：第6頁/共40頁隧道洞內(nèi)中線測(cè)量當(dāng)延伸長度大于永久中線點(diǎn)的間距時(shí)，就可以建立一個(gè)新的永久中線點(diǎn)，如圖中的e。永久中線點(diǎn)應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線或用獨(dú)立中線法測(cè)設(shè)，然后根據(jù)新設(shè)的永久中線點(diǎn)繼續(xù)向前測(cè)設(shè)臨時(shí)中線點(diǎn)。當(dāng)掘進(jìn)長度距最新的導(dǎo)線點(diǎn)B大于一個(gè)導(dǎo)線的設(shè)計(jì)邊長時(shí)，就可以建立一個(gè)新的導(dǎo)線點(diǎn)C，然后根據(jù)C點(diǎn)繼續(xù)向前測(cè)設(shè)中線點(diǎn)。當(dāng)采用全斷面法開挖時(shí)，導(dǎo)線點(diǎn)和永久中線點(diǎn)都應(yīng)緊跟臨時(shí)中線點(diǎn)。這時(shí)臨時(shí)中線點(diǎn)要求的精度也較高。洞內(nèi)臨時(shí)中線的測(cè)設(shè)：第7頁/共40頁導(dǎo)坑延伸測(cè)量

當(dāng)導(dǎo)坑從最前面一個(gè)臨時(shí)中線點(diǎn)繼續(xù)向前掘進(jìn)時(shí)，在直線上延伸不超過30m的范圍內(nèi)，可采用“串線法”延伸中線。

用串線法延伸中線時(shí)，應(yīng)在臨時(shí)中線點(diǎn)前或后用儀器再設(shè)置兩個(gè)中線點(diǎn)，如圖中的1’、2’，其間距不小于5m。串線時(shí)可在這三個(gè)點(diǎn)上掛上垂球線，先檢驗(yàn)三點(diǎn)是否在一直線上，如正確無誤，可用肉眼瞄直，在工作面上給出中線位置，指導(dǎo)掘進(jìn)方向。當(dāng)串線延伸長度超過臨時(shí)中線點(diǎn)的間距時(shí)（直線為30m），則應(yīng)設(shè)立一個(gè)新的臨時(shí)中線點(diǎn)。串線法：（直線導(dǎo)坑）第8頁/共40頁導(dǎo)坑延伸測(cè)量

用激光導(dǎo)向儀，將其掛在中線洞頂部來指示開挖方向，可以定出100m以外的中線點(diǎn)。這種方法對(duì)于直線隧道和全斷面開挖的定向，既快捷又準(zhǔn)確。激光導(dǎo)向法：（直線導(dǎo)坑）第9頁/共40頁導(dǎo)坑延伸測(cè)量弦線偏距法：如圖所示，A、B為曲線上已定出的兩個(gè)臨時(shí)中線點(diǎn)，如要向前定出新的中線點(diǎn)C，要求BC=AB=s，則從B沿CB方向量出長度s，同時(shí)從A量出偏距d，將兩尺拉直使兩長度分劃相交，即可定出D點(diǎn)，然后在D、B方向上掛三根垂球線，用串線法指導(dǎo)B、C間的掘進(jìn)，掘進(jìn)長度超過臨時(shí)中線點(diǎn)間距時(shí)，由B沿DB延伸方向量出距離s，即可測(cè)設(shè)出新的臨時(shí)中線點(diǎn)C。

偏距d可按下列近似公式計(jì)算：圓曲線部分

緩和曲線部分式中s——臨時(shí)中線點(diǎn)間距；R——圓曲線半徑；——緩和曲線全長；——B點(diǎn)到ZH（或HZ）的距離（曲線導(dǎo)坑）第10頁/共40頁導(dǎo)坑延伸測(cè)量切線支距法：

切線支距法是利用切線上的臨時(shí)點(diǎn)用串線的方法在掌子面上確定切線方向點(diǎn)，然后根據(jù)掌子面距曲線始點(diǎn)的距離計(jì)算Y坐標(biāo)，從所標(biāo)切線方向點(diǎn)向曲線內(nèi)側(cè)移動(dòng)外值，即為開挖中線。（曲線導(dǎo)坑）

當(dāng)y值增大，切線方向落到坑壁上時(shí)，可將切線平移一個(gè)距離。第11頁/共40頁導(dǎo)坑延伸測(cè)量采用上、下導(dǎo)坑開挖時(shí)，每前進(jìn)一段距離后，上部的臨時(shí)中線點(diǎn)和下部的臨時(shí)中線點(diǎn)應(yīng)通過漏斗聯(lián)測(cè)一次，用以改正上部的中線點(diǎn)或向上部導(dǎo)坑引點(diǎn)。

聯(lián)測(cè)時(shí)，一般用長線垂球、光學(xué)垂準(zhǔn)器、經(jīng)緯儀的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器等，將下導(dǎo)坑的中線點(diǎn)引到上導(dǎo)坑的頂板上。移設(shè)三個(gè)點(diǎn)之后，應(yīng)復(fù)核其準(zhǔn)確性；測(cè)量一段距離之后及筑拱前，應(yīng)再引至下導(dǎo)坑核對(duì)，并盡早與洞口外引入的中線閉合。（上、下導(dǎo)坑的聯(lián)測(cè)）第12頁/共40頁隧道施工進(jìn)度慢，往往成為控制工期的工程。為了加快施工進(jìn)度，除了進(jìn)、出口兩個(gè)開挖面外，還常采用橫洞、斜井、豎井、平行導(dǎo)坑等來增加開挖面。因此，不管是直線隧道還是曲線隧道，開挖總是沿線路中線不斷向洞內(nèi)延伸，洞內(nèi)線路中線位置測(cè)設(shè)的誤差，就逐步隨著開挖的延伸而逐漸積累；另一方面，隧道施工時(shí)基本上都是采用邊開挖、邊襯砌的方法，等到隧道貫通時(shí)，未襯砌部分也所剩不多，故可進(jìn)行中線調(diào)整的地段有限。因此，如何保證隧道在貫通時(shí)（包括橫向、縱向、高程方向），兩相向開挖施工中線的相對(duì)錯(cuò)位不超過規(guī)定的限值，是隧道施工測(cè)量的關(guān)鍵問題。隧道貫通誤差第13頁/共40頁貫通測(cè)量------兩個(gè)相鄰的掘進(jìn)面，按設(shè)計(jì)要求在預(yù)定地點(diǎn)彼此接通，稱為隧道貫通，為此而進(jìn)行的相關(guān)測(cè)量工作稱為貫通測(cè)量。貫通測(cè)量涉及大部分的隧道測(cè)量內(nèi)容。隧道貫通誤差定義：

貫通誤差-----由于各項(xiàng)測(cè)量工作中都存在誤差，導(dǎo)致相向開挖中具有相同貫通里程的中線點(diǎn)在空間不相重合，此兩點(diǎn)在空間的連接誤差（即閉合差）稱為貫通誤差。貫通面理論貫通點(diǎn)進(jìn)口貫通點(diǎn)出口貫通點(diǎn)實(shí)際的貫通誤差只有在貫通后才能確定！第14頁/共40頁貫通誤差在水平面上的正射投影稱為平面貫通誤差；在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫通誤差，簡稱高程誤差。貫通面1.貫通誤差的分類一、貫通誤差及其對(duì)隧道貫通的影響第15頁/共40頁平面貫通誤差在水平面內(nèi)可分解為兩個(gè)分量：

與貫通面平行的分量，稱為橫向貫通誤差，簡稱橫向誤差；與貫通面垂直的分量，稱為縱向貫通誤差，簡稱縱向誤差。貫通面第16頁/共40頁圖15—2貫通誤差示意圖

第17頁/共40頁2.貫通誤差對(duì)隧道貫通的影響高程誤差將使坑道的坡度產(chǎn)生偏差（主要影響線路坡度）?？v向誤差影響隧道中線的長度和線路的設(shè)計(jì)坡度。橫向誤差將使坑道施工中線產(chǎn)生左或右的偏差（影響線路方向），如果超過一定的范圍，就會(huì)引起隧道幾何形狀的改變，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段襯砌拆除重建，既給工程造成重大經(jīng)濟(jì)損失又延誤了工期。因此，必須對(duì)橫向誤差加以限制。第18頁/共40頁在縱向方面所產(chǎn)生的貫通誤差，一般對(duì)隧道施工和隧道質(zhì)量不產(chǎn)生影響，從我國隧道施工調(diào)查中得知，一般不超過±320mm，即使達(dá)到這種情況，對(duì)施工質(zhì)量也無影響，因此規(guī)定這項(xiàng)限差無實(shí)際意義；

高程要求的精度，使用一般水準(zhǔn)測(cè)量方法即可滿足；

橫向貫通誤差（在平面上垂直于線路中線方向）的大小，則直接影響隧道的施工質(zhì)量，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致隧道報(bào)廢。

因此一般說的貫通誤差，主要是指隧道的橫向貫通誤差。2.貫通誤差對(duì)隧道貫通的影響第19頁/共40頁3.橫向誤差和高程誤差的限差兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20橫向貫通誤差（mm）100150200300400500高程貫通誤差（mm）±50第20頁/共40頁4.影響貫通誤差的主要因素及其分解由于洞外控制測(cè)量、洞內(nèi)外聯(lián)系測(cè)量、洞內(nèi)控制測(cè)量和洞內(nèi)中線放樣等項(xiàng)誤差的共同影響。一般將洞外平面控制測(cè)量的誤差做為影響隧道橫向貫通誤差的一個(gè)獨(dú)立的因素，將兩相向開挖的洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量的誤差各為一個(gè)獨(dú)立的因素，按照等影響原則確定相應(yīng)的橫向貫通誤差。高程控制測(cè)量中，洞內(nèi)、洞外高程測(cè)量的誤差對(duì)高程貫通誤差的影響，按相等原則分配。第21頁/共40頁5.控制測(cè)量對(duì)貫通精度影響的限值測(cè)量部位橫向中誤差（mm）高程中誤差mm相鄰兩開挖洞口間長度（km）＜44~88~1010~1313~1717~20洞外30456090120150±18洞內(nèi)406080120160200±17洞外、洞內(nèi)總影響5075100150200250±25第22頁/共40頁

如圖，由兩端中線分別延伸中線至貫通面，按貫通面的里程釘1個(gè)中線點(diǎn)，即E′與E"點(diǎn)的里程相同，量取兩點(diǎn)橫向距離E″P為橫向貫通誤差。量取兩點(diǎn)的縱向距離E′P為縱向貫通誤差。1.中線法貫通的隧道二、縱橫向貫通誤差的測(cè)定方法第23頁/共40頁

用導(dǎo)線作洞內(nèi)平面控制的隧道，可在實(shí)際貫通點(diǎn)附近設(shè)一個(gè)中線點(diǎn)E，如圖，分別由進(jìn)出口導(dǎo)線測(cè)出其坐標(biāo)，分別為xE進(jìn)、yE進(jìn)和xE出、yE出。2.導(dǎo)線法貫通的隧道直線隧道：

直線隧道是以線路中線方向作為x軸,則實(shí)際貫通誤差為：橫向、縱向貫通誤差分別為：第24頁/共40頁2.導(dǎo)線法貫通的隧道曲線隧道：設(shè)貫通面方向與實(shí)際貫通誤差方向的夾角為φ，則式中：φ面—貫通面方向的坐標(biāo)方位角,可根據(jù)貫通點(diǎn)在曲線的位置計(jì)算；縱橫貫通誤差值為：第25頁/共40頁3.方位角貫通誤差

由導(dǎo)線貫通時(shí)，用貫通導(dǎo)線將兩端洞口導(dǎo)線連通后，對(duì)于同一方位邊由兩端算得的方位角之差即為方位角貫通誤差。第26頁/共40頁

如圖，進(jìn)口J點(diǎn)至A點(diǎn)，出口C點(diǎn)至B點(diǎn)為已建立洞內(nèi)導(dǎo)線，A點(diǎn)至B點(diǎn)間為未襯砌的調(diào)線地段。按導(dǎo)線法貫通的調(diào)整方法三、貫通誤差的調(diào)整第27頁/共40頁

兩端A、B為已知點(diǎn)，用導(dǎo)線連接A、B點(diǎn)，形成附和導(dǎo)線，計(jì)算方位角貫通誤差，即角度閉合差。將閉合差平均分配至為襯砌地段的各導(dǎo)線角。在貫通點(diǎn)上求得貫通誤差兩個(gè)分量fx和fy。

將fx和fy按邊長成比例進(jìn)行改正，得到調(diào)整后的坐標(biāo)。

以調(diào)整后的坐標(biāo)放樣中線點(diǎn)即可。按導(dǎo)線法貫通的調(diào)整方法三、貫通誤差的調(diào)整第28頁/共40頁隧道斷面放樣

開挖鉆爆作業(yè)之前，應(yīng)根據(jù)臨時(shí)中線點(diǎn)用串線法或儀器照準(zhǔn)的方法，在開挖斷面上從上而下繪出線路中線，以白灰水、紅油漆或其他方法標(biāo)繪出來，然后根據(jù)這條中線，按設(shè)計(jì)斷面尺寸，在開挖面上繪出斷面輪廊線，斷面的頂和底線都應(yīng)采用腰線法測(cè)定，最后再根據(jù)斷面輪廊線及中線布置炮眼。腰線測(cè)設(shè)：在隧道施工中，為了隨時(shí)控制洞底的高程，以及進(jìn)行斷面放樣，通常在隧道側(cè)面巖壁上沿中線前進(jìn)方向每隔一定距離（5～10m），標(biāo)出比洞底設(shè)計(jì)地坪高出1m的抄平線，稱為腰線。腰線是指導(dǎo)隧道開挖的高程控制標(biāo)志。第29頁/共40頁隧道斷面放樣

將水準(zhǔn)儀置于開挖面附近，后視已知水準(zhǔn)點(diǎn)P讀數(shù)a,即得儀器視線高程:腰線測(cè)設(shè)方法：（當(dāng)隧道坡度在8°以下時(shí)，可用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)腰線。）Hi=HP+a

根據(jù)A、B的設(shè)計(jì)高程，可分別計(jì)算出A、B點(diǎn)與儀器視線間的高差ΔhA

、ΔhB

：ΔhA=HA-HiΔhB=HB-Hi

先在邊墻上用水準(zhǔn)儀放出與視線等高的兩點(diǎn)A′、B′兩點(diǎn)間的連線即是腰線。

根據(jù)腰線就可以定出斷面各部位的高程及隧道的坡度。第30頁/共40頁隧道斷面放樣應(yīng)用激光定向經(jīng)緯儀或激光指向儀來指示掘進(jìn)方向。利用它發(fā)射的一束可見光，指示出中線及腰線方向或它們的平行方向。

它具有直觀性強(qiáng)、作用距離長，測(cè)設(shè)時(shí)對(duì)掘進(jìn)工序影響小，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)點(diǎn)。掘進(jìn)方向指示：第31頁/共40頁隧道斷面放樣開挖斷面的放樣是在中垂線和腰線基礎(chǔ)上進(jìn)行的，包括兩側(cè)邊墻、拱頂、底板（仰拱）三部分。在隧道施工中，為使開挖斷面能較好的符合設(shè)計(jì)斷面，在每次掘進(jìn)前，應(yīng)在開挖斷面上，根據(jù)中線和軌頂高程，標(biāo)出設(shè)計(jì)斷面尺寸線。分部開挖的隧道在拱部和馬口開挖后，全斷面開挖的隧道在開挖成形后，應(yīng)采用斷面自動(dòng)測(cè)繪儀或斷面支距法測(cè)繪斷面，檢查斷面是否符合要求；并用來確定超挖和欠挖工程數(shù)量。拱部邊墻放樣：第32頁/共40頁隧道斷面放樣根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙給出的斷面的寬度、拱腳和拱頂?shù)臉?biāo)高、拱曲線半徑等數(shù)據(jù)放樣，常采用斷面支距法測(cè)設(shè)斷面輪廓。測(cè)量時(shí)按中線和外拱頂高程，從上至下每0.5m（拱部和曲墻）和1.0m（直墻）向左右量測(cè)支距。量支距時(shí)，應(yīng)考慮到曲線隧道中心與線路中心的偏移值和施工預(yù)留寬度。仰拱斷面測(cè)量，應(yīng)由設(shè)計(jì)軌頂高程線每隔0.5m（自中線向左右）向下量出開挖深度。拱部邊墻放樣：第33頁/共40頁隧道斷面放樣拱部邊墻放樣：五寸臺(tái)法支距法第34頁/共40頁隧道結(jié)構(gòu)物的施工放樣在施工放樣之前，應(yīng)對(duì)洞內(nèi)的中線點(diǎn)和高程點(diǎn)加密。中線點(diǎn)加密的間隔視施工需要而定，一般為5～10m一點(diǎn)，加密中線點(diǎn)可以鐵路定測(cè)的精度測(cè)定。加密中線點(diǎn)的高程，均以五等水準(zhǔn)精度測(cè)定。在襯砌之前，還應(yīng)進(jìn)行襯砌放樣，包括立拱架測(cè)量、邊墻及避車洞和仰拱的襯砌放樣，洞門砌筑施工放樣等一系列的測(cè)量工作。第35頁/共40頁隧道結(jié)構(gòu)物的施工放樣以中線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，控制其平面位置和高程。放樣建筑物的部位分別有邊墻角、邊墻基礎(chǔ)、邊墻身線、起拱線等位置。拱頂內(nèi)沿、拱腳、邊墻腳等設(shè)計(jì)高程均應(yīng)用水準(zhǔn)儀放出，并加以標(biāo)注。邊墻襯砌的施工放樣，若為直墻式襯