工程測量技術(shù)畢業(yè)設(shè)計---井巷及隧道測量的施工方法

1、<p><b>　　論 文 </b></p><p>　　井巷及隧道測量的施工方法</p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　目 錄</b></p><

2、p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p>　　1.1隧道施工測量的內(nèi)容和作用1</p><p><b>　　1.2工程概況1</b></p><

3、p>　　1.3隧道地處氣候2</p><p><b>　　1.4課題意義2</b></p><p>　　2. 深營隧道施工控制測量4</p><p>　　2.1隧道控制測量一般規(guī)定4</p><p>　　2.2隧道平面控制測量5</p><p>　　2.2.1洞外GPS隧道平面控制

4、網(wǎng)設(shè)計5</p><p>　　2.2.2全站儀導(dǎo)線平面控制測量6</p><p>　　2.2.3導(dǎo)線觀測方法7</p><p>　　2.3隧道高程控制測量8</p><p>　　3.鞍山深營隧道施工測量10</p><p>　　3.1幾種隧道工程施工方法和測量前的準(zhǔn)備10</p><p&

5、gt;　　3.1.1隧道施工方法介紹10</p><p>　　3.1.2隧道測量的前期準(zhǔn)備13</p><p>　　3.2隧道施工測量方法13</p><p>　　3.2.1隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)14</p><p>　　3.2.2洞內(nèi)的高程控制測量16</p><p>　　3.3隧道的中線測設(shè)17</p&

6、gt;<p>　　3.4隧道腰線的標(biāo)定18</p><p>　　3.4.1用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線18</p><p>　　3.4.2用水準(zhǔn)儀標(biāo)定腰線20</p><p>　　3.5深營隧道斷面測量21</p><p>　　3.6隧道貫通測量21</p><p>　　4.隧道斷面測量22</p&

7、gt;<p>　　4.1全站儀在本擬建隧道斷面測量中的設(shè)計應(yīng)用22</p><p>　　4.1.1測量的主要原理及基本組成23</p><p>　　4.1.2三維坐標(biāo)系的建立23</p><p>　　4.2極坐標(biāo)測量設(shè)備和計算機(jī)的集成斷面測量系統(tǒng)24</p><p>　　4.2.1硬件設(shè)備25</p>&

8、lt;p>　　4.2.2測角部分25</p><p>　　4.2.3極坐標(biāo)系統(tǒng)的集成26</p><p>　　4.2.4一體式極坐標(biāo)系統(tǒng)——全站儀26</p><p>　　4.2.5手持或便攜控制器26</p><p>　　4.2.6軟件算法27</p><p>　　5.隧道貫通測量28</p&

9、gt;<p>　　5.1貫通測量工作的主要任務(wù)28</p><p>　　5.2貫通測量的精度要求28</p><p>　　5.3貫通隧道工程的施測方案29</p><p>　　5.4貫通測量誤差預(yù)計的一般方法30</p><p><b>　　6.監(jiān)控量測31</b></p><

10、p>　　6.1隧道監(jiān)控量測一般內(nèi)容31</p><p>　　6.1.1隧道施工監(jiān)控量測作用和目的31</p><p>　　6.1.2隧道斷面儀與全站儀、水準(zhǔn)儀組合在變形觀測中的作用31</p><p>　　6.2隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目及方法32</p><p><b>　　7.竣工測量34</b></

11、p><p>　　8.環(huán)境保護(hù)方案與措施35</p><p><b>　　9.專題37</b></p><p>　　9.1極坐標(biāo)斷面測量法37</p><p>　　9.1.1極坐標(biāo)系的建立37</p><p>　　9.2三維坐標(biāo)測量方法40</p><p><b&

12、gt;　　結(jié)束語43</b></p><p><b>　　致謝44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p>　　鞍山市深營隧道施工測量技術(shù)設(shè)計</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>

13、;　　隧道測量技術(shù)在過去的十多年里有了長足的發(fā)展，其主要表現(xiàn)是自動化程度越來越高、測量儀器的體積越來越小、重量越來越輕、測量速度越來越快以及工效越來越高。隧道測量技術(shù)是指針對隧道勘察設(shè)計，施工和竣工驗收以及隧道運營期間所開展的有關(guān)測量活動，這些測量工作有些與通常意義上的工程測量有關(guān)，有些與地質(zhì)勘察和災(zāi)害監(jiān)測有關(guān)，還有一些與工程質(zhì)量檢測有關(guān)。隨著科技的不斷進(jìn)步，測量工作所涵蓋的范圍越來越廣，測量工作對工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的地位。本

14、文闡述了先進(jìn)測量技術(shù)在隧道中的應(yīng)用。隧道施工測量按工程的施工程序，一般分為隧道施工控制測量、隧道施工測量、隧道監(jiān)控量測和竣工測量四個階段進(jìn)行。隧道施工控制測量將使用GPS控制網(wǎng)技術(shù)和全站儀導(dǎo)線測量技術(shù)，隧道施工測量的重點是隧道中線、腰線的測設(shè)，隧道斷面測量和隧道貫通測量。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收,是每個施工企業(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。隧道斷面測量根據(jù)場

15、地的要求不同，可以使用不同方法，本設(shè)計將對其進(jìn)行詳細(xì)描述，并且對隧道測量方面的知識加以介紹，明確隧道施工測量的程序，監(jiān)控量測的</p><p>　　關(guān)鍵詞：控制測量；施工測量；斷面測量；貫通測量</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1隧道施工測量的內(nèi)容和作用</p><p>　　隧道是修

16、建在地下、內(nèi)部凈空斷面在2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。</p><p>　　隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，我國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。隧道施工測量可分為地面測量和地下測量兩大部分，其主要包括的內(nèi)容：1）地面控制測量：在地面上建立平面和高程控制網(wǎng)；2）聯(lián)系測量：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

17、下控制測量：包括地下平面與高程控制；4）隧道施工測量：根據(jù)隧道設(shè)計進(jìn)行放樣、指導(dǎo)開挖及襯砌的中線及高程測量。</p><p><b>　　1.2工程概況</b></p><p>　　隨著我國改革開放的不斷深化,國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，公路客貨運輸量大幅度增長，公路，特別是干線公路通行能力不足的問題日益突出。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，

18、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，不能滿足日益增長的運輸壓力，有必要建設(shè)該隧道緩解交通壓力。</p><p>　　擬建隧道全長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。</p><p>　　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。在場地內(nèi)無大的斷裂帶通過。在場地外圍5公里范

19、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)造活動和造成較大的地震活動，對場地影響不大。在場地東北側(cè)有一條棱巖帶，寬度較大，有30米左右，通過隧道東北端，屬于擠壓構(gòu)造破碎帶，造成巖體破碎，對隧道巖體完整程度和穩(wěn)定性影響很大。</p><p><b>　　1.3隧道地處氣候</b></p><p>　　擬建隧道地處鞍山市，鞍山市位于遼寧省中部，東經(jīng)122°

20、10'-123°13'，北緯40°27'-41°34'，全境南北最長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，氣溫較低。主要氣候特點是：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、

21、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。 </p><p>　　春季（3月下旬至5月）大風(fēng)多，降雨少，日照長，回暖快，蒸發(fā)大，濕度??；平均降雨量100mm，最大降雨量233mm。</p><p>　　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。</p><p>　　秋季（9

22、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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　1.4課題意義</b></p><p>　　深營路隧道的建設(shè)，對于解決營城子與高新區(qū)之間，以至整個

23、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、營城子地區(qū)到高新區(qū)的運行里程由近10公里縮短至2公里左右。將來通上公交車后，明達(dá)地區(qū)市民可不用倒車，直達(dá)立山地區(qū)，用時比原來減少一個多小時。此外，深營路全線通車后，將與建國路、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)省交通時間,亦對經(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，對環(huán)境起到環(huán)保作用。該隧道將成為鞍山最長隧道。</p>&

24、lt;p>　　隧道測量技術(shù)在過去的十年里有了長足的發(fā)展，其主要是表現(xiàn)在自動化程度越來越高，測量儀器的體積越來越小重量越來越輕，測量速度越來越快以及工作效率越來越高。在大地測量和工程測量方面，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。隧道測量技術(shù)是針對隧道勘察設(shè)計，施工和竣工驗收以及隧道運營期間所開展的有關(guān)測量活動，這些測量工作有些與通常意義上的工程測量有關(guān)，如隧道施工控制測量，貫通測量，放樣測量，斷面測量等

25、，有些與地質(zhì)勘察和災(zāi)害監(jiān)測有關(guān)，如隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報探測和變形監(jiān)測；還有一些與工程質(zhì)量檢測有關(guān)，如混凝土厚度檢測，混凝土質(zhì)量檢測，隧道襯砌背后回填檢測，運營隧道內(nèi)表面狀態(tài)檢測。隨著科技的不斷進(jìn)步，測量工作所涵蓋的范圍越來越廣，測量工作對工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的作用。</p><p>　　2. 深營隧道施工控制測量</p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,高等級公路建設(shè)正在構(gòu)

26、成我國現(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)及運營管理中都需要進(jìn)行高精度的測量工作來指導(dǎo),因此測量工作的好壞、精度的可靠性、對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。而測量控制網(wǎng)的建立是施工測量的首要環(huán)節(jié)，測量控制網(wǎng)布設(shè)的好壞，精度的高低，對于高速公路施工,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)計要求。隧道控制測量的主要目的，就是保證隧道在兩個或兩個以上

27、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)計要求，測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貫通。</p><p>　　2.1隧道控制測量一般規(guī)定</p><p>　　控制測量是在一定的區(qū)域內(nèi)通過建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測量工作。是其他各項測量工作繼續(xù)開展的前提，所謂隧道控制測量與其他控制測量有些不同用，就是為了指導(dǎo)隧道施工而專門建立的控制網(wǎng)，它可以是國家控制網(wǎng)也可以是小區(qū)

28、域控制網(wǎng)。對于我們進(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)線測量或GPS控制網(wǎng)等形式來進(jìn)行控制測量工作。隧道控制測量一般規(guī)定如下:</p><p>　　1)控制測量的精度應(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。</p><p>　　2)隧道施工時應(yīng)做好下列工作：</p><p>　　(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

29、對其基準(zhǔn)點和水準(zhǔn)點進(jìn)行校核；</p><p>　　(2)洞外水準(zhǔn)點、中線點應(yīng)根據(jù)隧道平縱面、隧道長度等定期進(jìn)行復(fù)核，洞內(nèi)控制點應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度設(shè)定。</p><p>　　3)洞內(nèi)施工隧道測量，樁點必須穩(wěn)定、可靠，且通視良好。水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在不易損壞處，并加以妥善保護(hù)。測量儀器、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，使用光電測距儀時，應(yīng)按其使用規(guī)定要求進(jìn)行。</p>

30、<p>　　4)隧道平面控制測量的精度、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)線測角、量距的精度以及兩洞口水準(zhǔn)點間往返測高差不符什，均應(yīng)符合交通部現(xiàn)行的《公路隧道勘測規(guī)程(JTJ 063)》的規(guī)定。5)隧道竣工后應(yīng)提交貫通測量技術(shù)成果書、貫通誤差的實測成果和說明、凈空斷面測量和永久中線點、水準(zhǔn)點的實測成果及示意圖。</p><

31、;p>　　2.2隧道平面控制測量</p><p>　　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。由于深營隧道長度不足一公里，山上樹木多為灌木，最終確定其平面控制測量采用GPS網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)方法進(jìn)行。隧道平面定線圖見附錄B。</p><p>　　2.2.1洞外GPS隧道平面控制網(wǎng)設(shè)計</p><p&

32、gt;　　GPS技術(shù)在隧道測量中具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測量無需通視，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)和社會效益。首先在圖紙上進(jìn)行GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計，再到實地踏勘選點并對個別點位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)點位確定后進(jìn)行埋石。</p><p><b>　　1）點的布設(shè)原則</b></p><p>　　(1)為了使GPS控制點的坐標(biāo)與隧道設(shè)計坐標(biāo)取

33、得統(tǒng)一，直線隧道的直線上或曲線隧道的兩個切線上，應(yīng)布設(shè)兩個GPS控制點。</p><p>　　(2)每一進(jìn)洞處至少應(yīng)布設(shè)兩個相互通視的GPS控制點，一個作為洞口投點。另一個作為定向點。各洞口的GPS控制點不要求通視。這是GPS測量的優(yōu)點，為安全起見，也可考慮在每一洞口處布設(shè)三個GPS控制點。</p><p>　　(3)根據(jù)計算分析，每一進(jìn)洞處的兩個GPS控制點的連線方向，偏離線路方向越小越

34、好，這樣可以減少對橫向貫通誤差的影響。</p><p>　　(4)布設(shè)的GPS控制點應(yīng)滿足接收衛(wèi)星信號的要求。</p><p>　　(5)各GPS控制點間的高度角越小越好，這樣在由大地方位角之差計算水平角時，可以減少垂線偏差的影響。</p><p><b>　　2）測量方法</b></p><p>　　本隧道采用GPS平

35、面控制網(wǎng)，在進(jìn)、出口線路中線上布設(shè)進(jìn)、出口點（分別用J、C表示），進(jìn)出口再各布設(shè)3個定向點（J1、J2、J3和C1、C2、C3），進(jìn)、出口點與相應(yīng)定向點之間應(yīng)通視。為減小垂線偏差的影響，高差不要相差太大。GPS網(wǎng)取獨立的工程平面直角坐標(biāo)系，以從進(jìn)口點到出口點的方向為X方向，與之相垂直的方向為Y方向。貫通面位于隧道中央且與Y方向平行。即使對于50公里的超長隧道（洞），也勿需在隧道中部增設(shè)過度點。這時GPS網(wǎng)是一個很狹長的網(wǎng)，且長短邊相差特

36、別大，長邊超過10千米，短邊可能不到300米。</p><p>　　因為有通視要求且受隧道進(jìn)出口的地形條件所限，洞口處的GPS基線不可能很長，一般要求300-500米。若小于這個值，應(yīng)設(shè)強(qiáng)制對中裝置，以減小照準(zhǔn)與對中誤差對短邊測角精度的影響。本隧道的GPS網(wǎng)布設(shè)圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 擬建隧道洞外GPS平面控制網(wǎng)布設(shè)圖</p><p>　　

37、2.2.2全站儀導(dǎo)線平面控制測量</p><p>　　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。由于隧道是一個狹長的構(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，再到實地踏勘選點并對個別點位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)點位確定后進(jìn)行埋石。</p><p>　　如圖2.2，已知控制點鐵架山和鍋底山，布設(shè)如圖所示的導(dǎo)線，由A

38、點放樣出洞口點dk1，同理由E點放樣出dk2,導(dǎo)線等級為四等。</p><p>　　圖2.2　隧道洞外導(dǎo)線布置</p><p>　　由于受地形、地物的影響,洞外導(dǎo)線邊長度隨現(xiàn)場情況具體確定。依據(jù)現(xiàn)場通視條件，按照《工程測量規(guī)范》(GB50026—93)要求，選擇合適的長度,滿足相鄰邊長比不大于1∶3即可。選點確定后，可埋預(yù)制混凝土樁，鋼筋頭刻十字，也可刻石。</p><

39、p>　　根據(jù)《工程測量規(guī)范》(GB50026—93)，導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求如表2.1：</p><p>　　導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求表 表2.1</p><p>　　2.2.3導(dǎo)線觀測方法</p><p><b>　　(1)角度觀測</b></p><p>　　按《工程測

40、量規(guī)范》(GB50026—93)要求，將已檢定過的、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)測微行差、水平軸與豎軸垂直、垂直微動螺旋的水平偏移、儀器底部在照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時的位移及光學(xué)對點器的對中檢查。觀測時,為提高觀測精度,在通視好、無風(fēng)或微風(fēng)的條件下，前后視架角架，吊垂球，以垂球線作為觀測目標(biāo);在隧道內(nèi)測量時，必須吊垂球,以垂球線作為觀測目標(biāo)，同時增加照明(可用碘鎢燈在觀測線上，背向測站照垂球線,碘鎢燈距垂球線1.5~2 m)，

41、確保目標(biāo)視像清晰。角度觀測采用方向測回法，使用1″或2″的全站儀，依據(jù)《工程測量規(guī)范》四等導(dǎo)線技術(shù)要求，左角觀測4測回，右角觀測4測回，個別測回超限時，適當(dāng)增加測回數(shù)。計算左右角的觀測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α左=α觀±w/2。</p><p><b>　　(2)邊長觀測</b></p&g

42、t;<p>　　出測前,對測距系統(tǒng)進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行外業(yè)測量。按四等導(dǎo)線技術(shù)要求施測，邊長觀測采用對向觀測，觀測前，測量測站、鏡站的溫度和氣壓，計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2~3測回，對向觀測4~6測回，取互差滿足規(guī)范要求的兩測回作為單方向邊長觀測值，計算平均值；比較往返兩方向測距較差d，由于觀測條件基本相同，相鄰邊長相差滿足規(guī)范要求，因此平均測距中誤mdi=([dd]/2n)(式中mdi為

43、測距中誤差，n為測距邊數(shù)，d為往返測距較差)，最終邊長為往返測距平均值。</p><p>　　2.3隧道高程控制測量</p><p>　　高程控制測量的任務(wù)是按規(guī)定的精度施測隧道洞口(包括隧道的進(jìn)出口、豎井口、斜井口和平響口)附近水準(zhǔn)點的高程，作為高程引測進(jìn)洞的依據(jù)。高程控制按精度要求采用四等水準(zhǔn)測量的方法施測。沿已布設(shè)的平面控制點布設(shè)水準(zhǔn)測量路線，起算點由市政規(guī)劃設(shè)計院提供的高程起算點，

44、位置在千山中路上。</p><p>　　水準(zhǔn)測量應(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、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點應(yīng)不少于兩個，以安置一次水準(zhǔn)儀即可檢測為宜，以檢測水準(zhǔn)點的穩(wěn)定性。目前，高精度的全站儀使用比較普遍，可以用四等三角高程測量來代替四等水準(zhǔn)測量，但應(yīng)精確量取儀器高和鏡高。地表起伏較大或水準(zhǔn)測量測站較多時(往返測站80站以上)，宜用三角高程代替水準(zhǔn)測量。進(jìn)行三角高程測量，按四等三

45、角高程測量的技術(shù)要求施測。三角高程測量可隨平面控制測量一起測量。采用對向觀測，每方向觀測2~3測回，對向觀測4~6測回。取互差小于規(guī)范要求的兩測回的平均值作為該方向的觀測高差;在測前、測后量取儀器高、鏡高，精確至1 mm。</p><p>　　1)洞口高程點的檢測：</p><p>　　近洞點的高程連測應(yīng)當(dāng)滿足四等水準(zhǔn)測量的要求。由于受土質(zhì)和地形變化的影響，在測量時首先要注意對洞口高程點的

46、檢測，并盡量使相鄰洞口選用同一個起點。</p><p>　　2)水準(zhǔn)測量及儀器檢校：</p><p>　　我們按照四等水準(zhǔn)測量的要求連測近洞點的高程，采用S3型水準(zhǔn)儀和區(qū)格木質(zhì)水準(zhǔn)尺。首先對所用儀器的i角進(jìn)行檢校,規(guī)范要求其不超過20″，一般都能校正在10″之內(nèi)，并要注意在觀測前后進(jìn)行檢校。對所用水準(zhǔn)尺應(yīng)進(jìn)行一對水準(zhǔn)尺零點差，尺身彎曲度和每米尺間隔真長的檢驗。此外應(yīng)注意在坡度較大的路線上觀

47、測時，尺身要立直，避免產(chǎn)生前后左右的歪斜；因為尺身歪斜會產(chǎn)生路線高差絕對值偏大。</p><p>　　3.鞍山深營隧道施工測量</p><p>　　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)、襯砌等分項施工都需測量的緊密配合，因此測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寸，關(guān)系到隧道的貫通

48、質(zhì)量。若測量時間耗用過多，將直接影響工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。如何及時、準(zhǔn)確地提供測量成果是工程施工的重要考慮因素。</p><p>　　隧道施工測量主要是指施工放樣測量，斷面測量和竣工收方測量。施工放樣測量以線路中線測量為其核心和基本，隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展和對施工質(zhì)量以及精度要求的提高，施工放樣測量所涵蓋的領(lǐng)域越來越廣，今天當(dāng)討論施工放樣測量時，很自然地會聯(lián)想到掌子面炮孔放樣，超前注漿孔位放樣，激光導(dǎo)向測量，隧道輪

49、廓線放樣，鋼拱定位，錨桿定位測量，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量通常需要借助經(jīng)緯儀全站儀來完成，普通型的經(jīng)緯儀全站儀能較好地滿足線路中線測量的需要，但對于隧道施工中的結(jié)構(gòu)放樣測量由于缺乏相應(yīng)的測量軟件和自動化功能，使得其測量效率低，難以滿足現(xiàn)代化的隧道施工放樣測量的需要。為了滿足隧道施工放樣測量的多種需求，瑞士安伯格測量技術(shù)公司開發(fā)了基于LEICA TPS1100P1200 系列全站儀的隧道施工放樣測量軟件TM

50、S 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量的效率。</p><p>　　3.1幾種隧道工程施工方法和測量前的準(zhǔn)備</p><p>　　3.1.1隧道施工方法介紹</p><p>　　1)明挖法。在拆遷量小的情況下，此法的工程造價低、速度快。但交通干擾大，一般在市區(qū)不容易實施。只有在郊區(qū)、空曠區(qū)，有條件敞口開挖時方可采用。當(dāng)土體穩(wěn)定需要

51、時，還應(yīng)采取支護(hù)樁或地下連續(xù)墻作基坑支護(hù)；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簡單、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，必須事先編制爆破方案、申報主管部門批準(zhǔn)后方可實施。</p><p>　　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)

52、頂板，然后利用出入口、通風(fēng)道或單獨設(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，一般分兩個階段：地面施工階段——圍護(hù)墻、中間柱、頂板

53、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輸。在地面施工階段，施工對地面交通、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營期間的主體結(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)定和運營期間整體結(jié)構(gòu)的組成部分，當(dāng)側(cè)墻穩(wěn)定有需要時，樓板上方和下方需加臨時水平撐；底板是完成整個主結(jié)構(gòu)的最后部分，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)閉合的重要環(huán)節(jié)，對保證隧道(車站)蓋挖逆筑施工安全

54、、穩(wěn)定有重要意義。</p><p>　　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，工作面被擾動，為延長圍巖穩(wěn)定時間，必要時還需要采取超前預(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，確保挖掘過程中圍巖穩(wěn)定、初期支護(hù)

55、及時閉合，是十分重要的。用此法掘進(jìn)施工中土和器材的進(jìn)出一般也是通過豎井運輸。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。整個施工過程以人工操作為主，因此必須確保施工期間隧道內(nèi)沒有水。噴錨暗挖法施工自始至終處于暗挖土體與隧道結(jié)構(gòu)施筑與置換的動態(tài)過程，隧道圍巖 始終處于穩(wěn)定與失穩(wěn)兩種態(tài)勢的交變過程之中。為確保施工過程中隧道圍巖穩(wěn)定，必須采 用監(jiān)控測量的方法，對圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，及時反饋信息，指導(dǎo)安全施工。為使

56、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，對硬巖宜用光面爆破，軟巖中宜用預(yù)裂爆破，爆破前應(yīng)進(jìn)行爆破設(shè)計，按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行試驗和修正，并將爆破方案申報</p><p>　　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

57、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)時正面土體受擠壓后通過網(wǎng)格擠入胸板內(nèi)側(cè)，用括板運輸機(jī)將土運走；土壓平衡和泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)屬

58、于閉胸式機(jī)械化盾構(gòu)機(jī)，適用于有地下水、對地表隆沉有嚴(yán)格要求的地層，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</p><p>　　圖3.1 盾構(gòu)法示意圖</p>

59、<p>　　圖3.2 背切擴(kuò)孔式掘進(jìn)機(jī)施工</p><p>　　根據(jù)工程特點本隧道工程擬采用兩個開切點相向掘進(jìn),修筑中墻和邊墻初期支護(hù)的方法。</p><p>　　3.1.2隧道測量的前期準(zhǔn)備</p><p>　　1)認(rèn)真閱讀相關(guān)設(shè)計圖紙，準(zhǔn)確領(lǐng)會設(shè)計意圖。工程所處在平曲線、豎曲線范圍以及所有參數(shù)， 應(yīng)認(rèn)真驗算設(shè)計給定的平面坐標(biāo)、設(shè)計高程。對不清楚和有

60、異議的地方及時提出，以免貽誤工程施工。</p><p>　　2)熟悉相關(guān)設(shè)計規(guī)范以及對本工程的具體測量要求。熟悉《隧道工程施工技術(shù)規(guī)范》的測量章節(jié)要求，保證工程設(shè)計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, 實測時做到心中有數(shù)。</p><p>　　3)了解隧道施工工藝和步驟，提前為施工做好放樣準(zhǔn)備。一般設(shè)計文件對隧道施工工藝和步驟都有提出要求和設(shè)計, 實際施工時也會有一定

61、的變動。所以現(xiàn)場實際操作時應(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。</p><p>　　4)制定較為詳細(xì)的施工測量計劃方案。根據(jù)設(shè)計技術(shù)交底和現(xiàn)場測量交樁，根據(jù)以上3點要求， 技術(shù)人員應(yīng)該制定較為詳細(xì)的施工測量計劃方案， 包括測量準(zhǔn)備、儀器適配、正常實施測量的技術(shù)要求等等。</p><p>　　3.2隧道施工測量方法</p><p>　　隧道施工測量是隧道

62、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)計要求。因為施工單位必須重視控制點、基準(zhǔn)點、水準(zhǔn)點的交接和復(fù)核工作，以確保隧道施工精度。</p><p>　　公路隧道施工測量放樣，應(yīng)做好洞內(nèi)施工控制測量，隧道貫通誤差的定測及調(diào)整，輔助可到測量及隧道工程竣工測量。隧道施工時應(yīng)做好下列工作：</p><p>　　1)對長大公路隧道設(shè)置的精密三角網(wǎng)或精密

63、導(dǎo)線網(wǎng)，應(yīng)定期對其基準(zhǔn)點和水準(zhǔn)點進(jìn)行校核；</p><p>　　2)對隧道洞內(nèi)的水準(zhǔn)點、中線點應(yīng)根據(jù)隧道平縱面、隧道長度等定期進(jìn)行復(fù)核，洞內(nèi)控制點應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度設(shè)定；</p><p>　　3)隧道施工測量，包括洞外地表控制測量和洞內(nèi)控制測量，其要求應(yīng)符合《公路路線勘測規(guī)程》、《公路隧道勘測規(guī)程》（JYJ063——85）和《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042——94）有關(guān)規(guī)定和要求；<

64、;/p><p>　　4)隧道測量一般要求精度較高，其樁點必須穩(wěn)定、可靠。因為公路隧道在施工過程中很難用其他方法檢驗結(jié)果，而且測量的是否正確并達(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，造成浪費和返工。</p><p>　　3.2.1隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)</p><p>　　洞內(nèi)導(dǎo)線與地面導(dǎo)線有所不同，洞內(nèi)導(dǎo)線

65、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)線臨時端點（開挖面跟前的導(dǎo)線點）的點位精度。對新設(shè)立的導(dǎo)線點，必須有可靠的檢核，以避免發(fā)生任何錯誤。在把導(dǎo)線向前延伸的同時，對已設(shè)立的導(dǎo)線點應(yīng)設(shè)法進(jìn)行檢查，及時察覺由于山體壓力或洞內(nèi)施工、運輸?shù)扔绊懚a(chǎn)生的點位位移。</p><p>　　測量洞內(nèi)導(dǎo)線測量的目的，是以必要的精度，按照地面控制

66、測量的坐標(biāo)系統(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。</p><p>　　1)洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)該滿足的條件</p><p>　　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：</p>

67、<p>　?。?） 應(yīng)盡可能有利于提高導(dǎo)線臨時端點（開挖面前的導(dǎo)線點）的點位精度；</p><p>　?。?） 新設(shè)立的導(dǎo)線點必須有可靠的檢核，避免發(fā)生任何錯誤。在把導(dǎo)線向前延伸的同時，對已設(shè)立的導(dǎo)線點應(yīng)設(shè)法進(jìn)行檢查，及時察覺由于山體壓力或洞內(nèi)施工、運輸?shù)扔绊懚a(chǎn)生的點位位移。</p><p>　　2)擬建隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)方法</p><p>　　本隧

68、道洞內(nèi)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，可作為洞內(nèi)導(dǎo)線的起算點。開始時，B，C點初步給出掘進(jìn)方向，當(dāng)掘進(jìn)30米時就應(yīng)該以B，C點布設(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)展來逐點測設(shè)和延伸，其邊長視施工需要而定，一般在30米左右。為了避免工作控制導(dǎo)線的誤差累積

69、過大，應(yīng)及時對其進(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米時就應(yīng)在起算點B，C開始敷設(shè)基本控制導(dǎo)線，如圖中的D，E，F(xiàn)…。工作控制導(dǎo)線是逐點測設(shè)的，基本控制導(dǎo)線是逐段測設(shè)的。</p><p>　　圖3.3　隧道洞內(nèi)導(dǎo)線布置</p><p><b>　　(1)基本控制</b></p><p&

70、gt;　　表3.1 基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　(2)工作控制</b></p><p>　　表3.2 工作控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　(3)經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測要求</p><p>　　表3.3 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測指標(biāo)</p><p>　　本隧道傾角小

71、于30度，經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角的觀測限差應(yīng)符合表3.4的規(guī)定。</p><p>　　表3.4 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測限差指標(biāo)</p><p>　　3.2.2洞內(nèi)的高程控制測量</p><p>　　由于本項工程隧道坡度小于8°，所以建議采用水準(zhǔn)測量方式進(jìn)行。</p><p>　　1)高程起始點的檢測</p><p>

72、　　高程起算點由市政規(guī)劃設(shè)計院提供的高程起算點，位置在千山中路上。在施工測量往洞內(nèi)導(dǎo)數(shù)據(jù)時，必須檢測高程起始點，確定無誤后可進(jìn)行測量工作。</p><p>　　2)以水準(zhǔn)測量法的洞內(nèi)高程傳遞，有其一般方法所沒有的特點：</p><p>　　（1）由于隧洞中線點位有頂板中線點和地面中線點之分，立尺的形式則有正立和倒立的不同。如圖3.4第一測站的后視尺倒立在后中線點，前視尺正立在前中線點。&l

73、t;/p><p>　　圖3.4 水準(zhǔn)測量示意圖</p><p>　?。?）立尺的形式不同，便有四種高差的計算公式，即如下四測站的高差計算公式：</p><p>　　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)線測量，洞內(nèi)高程控制測量是中線點高程測設(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)高程控制測量可按一、二級水準(zhǔn)測

74、量的要求進(jìn)行。在隧道開拓30m~80m時，應(yīng)設(shè)立穩(wěn)固的二級水準(zhǔn)點，進(jìn)行二級水準(zhǔn)測量，嚴(yán)格檢測中線點的高程，精確測定水準(zhǔn)點的高程。在隧道開拓超過300m時應(yīng)設(shè)立穩(wěn)固的一級水準(zhǔn)點，進(jìn)行一級水準(zhǔn)測量，嚴(yán)格檢測中線點及二級水準(zhǔn)點的高程，精確測定一級水準(zhǔn)點的高程。為后續(xù)的二級水準(zhǔn)測量及隧道開拓提供起算高程。洞內(nèi)鋪設(shè)路線應(yīng)由洞口高程控制點向洞內(nèi)布設(shè)，結(jié)合洞內(nèi)施工情況, 測點高距以200m～500m 為宜。洞內(nèi)施工用的水準(zhǔn)點，應(yīng)根據(jù)洞外、洞內(nèi)已設(shè)定的

75、水準(zhǔn)點,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)立一個臨時水準(zhǔn)點,并定期復(fù)核。洞內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)洞口投點向洞內(nèi)作引伸測量, 洞口投點應(yīng)納入控制網(wǎng)內(nèi), 由洞口投點傳遞進(jìn)洞方向的聯(lián)接角測角中誤差,不應(yīng)超過測量等級的要求, 后視方向的長度不宜小于300m 。</p><p>　　3.3隧道的中線測設(shè)</p><p>　　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

76、示，Ⅰ、Ⅱ為導(dǎo)線點，A為設(shè)計的中線點。已知A點的設(shè)計坐標(biāo)及隧道中線的坐標(biāo)方位角，根據(jù)Ⅰ、Ⅱ點的已知坐標(biāo)，可推算得到βⅡ、D和βA。在Ⅱ點上安置儀器，測設(shè)βⅡ角和丈量D，便得A點的實際位置。在A點（底版或頂板）上埋設(shè)標(biāo)志并安置儀器，后視Ⅱ點，撥βA角，則得中線方向。</p><p>　　圖3.5 測設(shè)隧道中線</p><p>　　如果A點離掘進(jìn)工作面較遠(yuǎn)，則在工作面近處建立新的中線點D’，

77、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)立臨時中線點D、E、F，如圖3.6所示，都埋設(shè)在頂板上。D、E、F之間的距離不宜小于5m。在這點上懸掛垂球線，一人在后可以向前指出掘進(jìn)的方向，標(biāo)定在工作面上。</p><p>　　圖3.6 頂板上的臨時中線點</p><p>　　當(dāng)繼續(xù)向前掘進(jìn)時，導(dǎo)線也隨之向前延伸，同時用導(dǎo)線測設(shè)中線點，檢查和修正掘進(jìn)方向。</p>

78、<p>　　3.4隧道腰線的標(biāo)定</p><p>　　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。腰線點應(yīng)成組設(shè)置，每組2~3個點，每隔30~40m設(shè)置一組。坡度較大使用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線，較小時使用水準(zhǔn)儀，具體內(nèi)容見下文。</p><p>　　3.4.1用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線</p><p>　　在隧道標(biāo)定中線的同時標(biāo)定腰

79、線，如圖3.7所示，在A點安置經(jīng)緯儀，量儀器高i，儀器視線高程和H=HA+i-(HA+1)=i-1</p><p>　　將經(jīng)緯儀豎盤對準(zhǔn)隧道設(shè)計的傾角δ，瞄準(zhǔn)中線上D、E、F三點所掛的垂球線，得視點1、2、3，分別向下量k值，即得中線上的腰線點1’ 、2’ 、3’。然而，在隧道掘進(jìn)過程中，標(biāo)志隧道坡度的腰線點并不設(shè)在中線上，而是設(shè)在隧道的邊幫上。</p><p>　　如圖3.8所示，設(shè)AD

80、為隧道中線，其傾角δ為隧道設(shè)計傾角。若隧道邊幫上B點與D點同高，AB線的傾角δ’，則δ’ 和δ之間的關(guān)系可以按下式求得：</p><p>　　tanδ=h/AD’</p><p>　　tanδ’=h/AB’=AD’ tanδ/ AB’=cosβtanδ</p><p>　　通常稱δ為真傾角，δ’為偽傾角，β為真、偽傾斜方向的水平角。</p><p

81、>　　圖3.7經(jīng)緯儀標(biāo)準(zhǔn)定腰線</p><p>　　圖3.8 偽傾角的計算</p><p>　　如圖3.9所示，在B點安置經(jīng)緯儀，分別觀測1、2點與中線BA、BC的夾角β1和β2，根據(jù)隧道設(shè)計傾角δ，計算偽傾角δ’1 和δ’2，并以δ’1 和δ’2的傾角分別瞄準(zhǔn)1、2點處并作出記號，再用小鋼尺沿鉛錘方向由視線向上或向下量取的長度，即得腰線點1、2的位置。同法可以標(biāo)設(shè)出腰線點3等。&l

82、t;/p><p><b>　　圖3.9 腰線放樣</b></p><p>　　3.4.2用水準(zhǔn)儀標(biāo)定腰線</p><p>　　當(dāng)隧道坡度在8度以下時，可用水準(zhǔn)儀測設(shè)腰線。如圖3.10所示，已知腰線點A及隧道設(shè)計坡度i，需標(biāo)定腰線點B。A、B點的高差為</p><p><b>　　hAB=L*i</b>

83、</p><p>　　hAB的正負(fù)號依i的符號而定，即隧道為上坡時取正號，下坡時為負(fù)號。L為A、B間的距離，可用鋼尺量出。</p><p>　　實地標(biāo)設(shè)：架好水準(zhǔn)儀后，丈量A、B兩點間的平距，按hAB=L*i計算出hAB，然后，后視A點處的水準(zhǔn)尺，讀數(shù)為a；前視B點處，用小鋼尺由水準(zhǔn)儀視線向下（或向上）量取垂距b標(biāo)出B點。</p><p><b>　　B=

84、 hAB-a</b></p><p>　　式中a的正負(fù)號，和水準(zhǔn)測量計算高差一樣，當(dāng)水準(zhǔn)儀視線高于A點時，取正，反之取負(fù)號。計算出的b值，若為負(fù)值時，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。同法可測出其他腰線點。需要注意的是前、后視度數(shù)的正負(fù)號和高差h的正負(fù)號。</p><p>　　圖3.10 用水準(zhǔn)儀定腰線<

85、/p><p>　　3.5深營隧道斷面測量</p><p>　　近年來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。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、探討的問題,而隧道斷面測量技術(shù)的發(fā)展為隧道施工提供了一個檢測、控制隧道開挖質(zhì)量的有力手段。擬建隧道斷面測量因是本隧道施工測量的重點，將在第4章進(jìn)行分析。</p><p><b>

86、　　3.6隧道貫通測量</b></p><p>　　隧道貫通測量涉及大多數(shù)的隧道測量內(nèi)容，此部分內(nèi)容因是隧道施工測量的重點，將在第5章進(jìn)行分析。</p><p><b>　　4.隧道斷面測量</b></p><p>　　隧道斷面測量主要包括斷面放樣，超欠挖控制，凈空檢查，實際斷面形狀測量及斷面圖繪制等內(nèi)容。隧道斷面測量在過去的十多年

87、里有了長足的發(fā)展，對于今天的隧道施工來說，隧道斷面測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量技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　數(shù)字化的隧道斷面測量開始于上世紀(jì)的80 年代初期，伴隨著計算機(jī)技術(shù)和電子測距儀( EDM) 的發(fā)展，瑞士安伯格測量技術(shù)公司首先研制出專門針對隧道斷面測量的專用測量儀器AMT PROFILE2000斷面儀，由于這種儀器大大提高隧道斷面測量的工效，一經(jīng)投放市場，受到用戶的

88、熱烈歡迎。90 年代，安伯格測量技術(shù)公司又推出了更新一代的斷面測量產(chǎn)品AMT PROFILE3000 和AMT PROFILE4000 型，這兩種型號的產(chǎn)品于90 年代中期被介紹到中國，在中國的許多重點工程中得到了應(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外施工企業(yè)負(fù)責(zé)施工總承包，其在對中國分包施工企業(yè)的施工質(zhì)量管理和控

89、制等方面的許多做法給中國企業(yè)留下了深刻的印象。</p><p>　　進(jìn)入21 世紀(jì)以后，隨著全自動全站儀技術(shù)的發(fā)展，使得以全站儀為基礎(chǔ)的隧道斷面測量成為可能。一種全新的LEICA TMS 隧道測量系統(tǒng)應(yīng)運而生，LEICA TMS 隧道測量系統(tǒng)是安伯格測量技術(shù)公司與徠卡測量系統(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量的精髓，并賦予全新的設(shè)計理念，以智能化的應(yīng)用軟件配合LEICA TPS1100P1200系

90、列的通用全站儀，實現(xiàn)一機(jī)多用，能同時完成隧道斷面測量和施工放樣測量等多種測量任務(wù)。</p><p>　　4.1全站儀在本擬建隧道斷面測量中的設(shè)計應(yīng)用</p><p>　　傳統(tǒng)的隧道斷面測量方法不僅效率低下，精度差而且勞動強(qiáng)度大，出成果不及時，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)備測設(shè)隧道斷面的方法，不僅出成果及時，而且精度高，同時大大減輕了技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度，在實際應(yīng)用中有著

91、無與倫比的優(yōu)越性。</p><p>　　4.1.1測量的主要原理及基本組成</p><p>　　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計算器的聯(lián)合操作，由全站儀實時讀取存儲數(shù)據(jù)的功能，將數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)，由計算機(jī)直接生成CAD圖形。如圖4.1所示:</p><p>　　圖4.1全站儀與激光經(jīng)緯儀以及與CASIO-4800計算器系統(tǒng)</p

92、><p>　　將激光經(jīng)緯儀置于要測設(shè)的橫斷面（里程已知）內(nèi)，全站儀實時跟蹤激光點，并實時存儲各點的水平角和豎直角；在室內(nèi)將全站儀中存儲的數(shù)據(jù)通過全站儀與計算機(jī)的通訊電纜傳輸給計算機(jī)，并通過系列程序轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，生成CAD圖形與設(shè)計斷面形成疊加，從而計算出超（欠）挖面積，如圖4.2所示:</p><p>　　主要設(shè)備組成：尼康全站儀（352C）型1臺，激光經(jīng)緯儀1 臺，計算機(jī)1臺，數(shù)據(jù)傳輸電纜

93、1根以及計CASIO-4800計算器1個。</p><p>　　4.1.2三維坐標(biāo)系的建立</p><p>　　可選用大地坐標(biāo)系或局部坐標(biāo)系。在這里為簡化坐標(biāo)計算，我們建立局部坐標(biāo)系，以里程增長的方向為X軸, 圖4.2 隧道斷面測量與設(shè)計對比圖</p><p>　　垂直于X軸方向為Y軸，鉛垂方向為Z軸的左手Z-XY坐標(biāo)系，如圖4.3所示</p>

94、;<p>　　圖4.3 局部坐標(biāo)系</p><p>　　4.2極坐標(biāo)測量設(shè)備和計算機(jī)的集成斷面測量系統(tǒng)</p><p>　　圖4.4 斷面測量系統(tǒng)</p><p>　　圖4.4中表示了斷面測量系統(tǒng)的工作原理。極坐標(biāo)系統(tǒng)架設(shè)于隧道內(nèi)，通過激光測距光束對隧道內(nèi)壁進(jìn)行測距，并同時測角，得到隧道輪廓一個點的三維極坐標(biāo)值，即一個空間距離值s，水平角度值HZ，豎直

95、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)部儲存空間時，這些數(shù)據(jù)可存儲在上面，待外業(yè)完成后，再將數(shù)據(jù)倒入計算機(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)處理和存儲功能，則這些數(shù)據(jù)只能通過傳輸電纜實時地發(fā)送至現(xiàn)場掌上或筆記本計算機(jī)，由軟件直接處理。這樣，極坐標(biāo)系統(tǒng)測距光束沿著隧道斷面的輪廓方向以一定的步長逐點測量，直到掃描完當(dāng)前整個隧道斷面。在自動化

96、及坐標(biāo)系統(tǒng)中，測距軸(即測距頭)可由內(nèi)置馬達(dá)驅(qū)動按指令驅(qū)動，自動調(diào)整測距方向，這樣，極坐標(biāo)系統(tǒng)不只是能測量系統(tǒng)架設(shè)處的斷面，而且能測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量能力。這種系統(tǒng)能實現(xiàn)在擺站一次的情況下，測量若干個斷面。反之，在沒有指令控制非自動極坐標(biāo)系統(tǒng)中，擺站一次就只能測量當(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：</p><p><b>　　4

97、.2.1硬件設(shè)備</b></p><p>　　斷面測量硬件系統(tǒng)中最關(guān)鍵是極坐標(biāo)系統(tǒng)部分，我們通過它來實現(xiàn)最重要和最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集：一個空間距離值、一個水平角度值和一個豎直角度值。</p><p><b>　　測距部分</b></p><p>　　空間距離的獲得依靠測距頭來完成。因為在斷面測量時，有兩個特點，一是斷面頂部的位置較高，人

98、員不易觸及，二是需要逐點測距，數(shù)據(jù)量巨大。所以我們對測距頭的基本要求是：</p><p>　　1)無合作目標(biāo)測距功能(不需棱鏡或其他反射物體來反射測距光束)</p><p>　　2)測距速度快，一般1 至2 秒就能測距一次</p><p>　　3)測距頭有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出接口，如RS232 或USB 接口</p><p>　　4)測距頭誤差應(yīng)能控

99、制在以一定范圍之內(nèi)，一般是±5mm </p><p>　　5)測距頭體積重量應(yīng)較小，便于系統(tǒng)集成和操作。</p><p>　　目前符合上述條件的測距頭的品牌和型號并不多，主要有以下幾種，見表4.1：</p><p>　　表4.1 儀器品牌型號及標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　4.2.2測角部分</b><

100、/p><p>　　測角依靠普通帶數(shù)據(jù)輸出的電子經(jīng)緯儀即能實現(xiàn)。表4.2中所列各型號電子經(jīng)緯儀均能夠滿足斷面測量中的測角要求。</p><p>　　表4.2 各種型號電子經(jīng)緯儀標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　4.2.3極坐標(biāo)系統(tǒng)的集成</p><p>　　當(dāng)測距頭和電子經(jīng)緯儀設(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)。測距頭通過一套剛性結(jié)構(gòu)體與電

101、子經(jīng)緯儀緊密相連，須滿足：1測距軸與電子經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡光學(xué)軸平行，2測距軸與望遠(yuǎn)鏡軸的平行性可以調(diào)節(jié)，3測距頭和連接機(jī)構(gòu)可方便拆下，4確保測距頭與電子經(jīng)緯儀相連后，仍能保持各轉(zhuǎn)動軸平衡。</p><p>　　采用“背式”連接時，因為測距頭安裝在電子經(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。</p><p>　　采用“側(cè)式”連接時，因為測距頭安裝在電子經(jīng)緯儀

102、的側(cè)面，無需配以平衡體，只要將測距頭重心與經(jīng)緯儀橫軸外延線基本重合即可。</p><p>　　4.2.4一體式極坐標(biāo)系統(tǒng)——全站儀</p><p>　　全站儀實際上就是電子經(jīng)緯儀與測距儀的一體化設(shè)備。當(dāng)全站儀的測距儀和數(shù)據(jù)接口同時滿足上述對測距頭和電子經(jīng)緯儀的要求時，便可用于一體化極坐標(biāo)系統(tǒng)，如表4.3所示。</p><p>　　表4.3 兩種全站儀標(biāo)準(zhǔn)</p

103、><p>　　4.2.5手持或便攜控制器</p><p>　　對于由電子經(jīng)緯儀和測距頭組合而成的極坐標(biāo)系統(tǒng)來說，配以手持控制器或便攜筆記本電腦來采集數(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。對于全站儀一體化的極坐標(biāo)系統(tǒng)而言，因為全站儀本身具有數(shù)據(jù)儲存功能，不需要外接數(shù)據(jù)采

104、集器，也就不需要手持控制器了。</p><p><b>　　4.2.6軟件算法</b></p><p>　　由極坐標(biāo)系統(tǒng)采集回來的斷面測量數(shù)據(jù)，須經(jīng)過后處理軟件進(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，我們需要以下幾個經(jīng)計算得到的數(shù)據(jù)：測量得到的每一點的線性超欠值、設(shè)計斷面面積值、實際測量斷面面積值、超限面積值、欠限面積值等。</p>&l

105、t;p><b>　　1)線性超欠值</b></p><p>　　即實際測量的某一點到設(shè)計輪廓最近點的距離，這個值有正負(fù)之分，當(dāng)實測點位于設(shè)計隧道輪廓之外時，該點為超，符號為正，當(dāng)實測點位于設(shè)計輪廓之內(nèi)時，該點為欠，符號為負(fù)。</p><p><b>　　2)平均線性超欠值</b></p><p>　　所謂平均線性超

106、欠并非將線性超欠值平均得到值，而是將超限面積或欠限面積除以設(shè)計輪廓的周長而得到結(jié)果值。</p><p>　　3)實際測量斷面面積值</p><p>　　一般情況下，實測的斷面輪廓是將所有測量所得坐標(biāo)點在平面上簡單地用直線線段連接起來而構(gòu)成一封閉的多邊形，可用多邊形面積計算公式計算出面積值。</p><p><b>　　4)設(shè)計斷面面積值</b>

107、</p><p>　　設(shè)計斷面的輪廓一般是由規(guī)則的直線線段和圓弧構(gòu)成，使用幾何圖形面積計算方法分別計算由直線段構(gòu)成多邊形面積和由圓弧段構(gòu)成扇形面積，再將各部分的面積值累加起來得到總面積值。如果設(shè)計斷面輪廓比較復(fù)雜，而且軟件對邊界條件考慮不夠嚴(yán)密時，有可能造成面積計算不準(zhǔn)確。當(dāng)軟件采用面元數(shù)字積分方式計算時，邊界條件將不對面積計算準(zhǔn)確性構(gòu)成影響。</p><p>　?。▊渥ⅲ罕緮M建隧道斷面及

108、內(nèi)輪廓與建筑界限圖參見附錄C、附錄D）</p><p><b>　　5.隧道貫通測量</b></p><p>　　擬建隧道貫通測量在隧道施工中，采用兩個或多個相向或同向的掘進(jìn)工作面分段掘進(jìn)隧道，使其按設(shè)計要求在預(yù)定地點彼此接通。為實施貫通而進(jìn)行的有關(guān)測量工作稱之貫通測量。貫通測量涉及大多數(shù)的隧道測量內(nèi)容。由于各項測量工作中都存在誤差，從而使貫通產(chǎn)生偏差。貫通誤差在隧道

109、中線方向的投影長度稱為縱向貫通誤差；在垂直于中線方向的投影長度稱為橫向溫差；在高程方向的投影長度稱為高程誤差?？v向誤差只對貫通在距離上有影響；高程誤差對坡度有影響；橫向誤差對隧道質(zhì)量有影響，常稱該方向為重要方向。不同的工程對貫通誤差的容許值有具體規(guī)定。</p><p>　　5.1貫通測量工作的主要任務(wù)</p><p>　　根據(jù)貫通隧道的種類和容許偏差，選擇合理的測量方案和測量方法。重要貫通