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1、测量学（第五版）第十二章 隧道测量 长安大学公路学院12-1 概述1.公路隧道采用望远镜光轴（视准轴 隧道是地下工程结构物，隧道组成包括主体建筑物和附属建筑物。主体建筑物包括洞身衬砌和洞门；附属建筑物包括通风、照明、防排水、安全设施等。通常隧道的开挖从两端洞口开始，亦即只有两个开挖工作面。如图所示、两处为开挖隧道正洞。为了加快隧道开挖施工速度，可设立辅助坑道，如横洞、平行导。坑、竖井、斜井等。12-1 概述1.隧道类型采用望远镜光轴（视准轴 隧道长度指进出口洞门端墙之间的水平距离，即进出口两端端墙面与路面中线的交点间的距离。公路隧道按其长度的不同分为四类。分类的目的主要是为了以各种隧道的长度确
2、定有关的设计和施工的技术要求和规定，以及确定隧道设计及施工时的测量精度。12-1 概述1.隧道工程测量及特点采用望远镜光轴（视准轴 隧道测量工作包括有初测和定测两个阶段。初测的主要任务：根据隧道选线的初步结果，在选定的隧道地域进行控制测量、地形测量、纵断面测量，为地质填图、隧道的深入研究和设计提供点位参数、地形图件及技术说明书。定测的主要任务：根据批准的初步设计文件确定隧道洞口位置，测定隧道洞口顶的隧道路线，进行洞外控制测量。总之，地下工程测量包括：建立地面控制网、地面和地下的联系测量、地下坑道中的控制、施工及竣工测量。12-1 概述1.隧道工程测量及特点采用望远镜光轴（视准轴 地下工程测量具
3、有以下特点：（1）地下工程施工面黑暗潮湿，环境较差，经常需进行点下对中（常把点位设置在坑道顶部），并且有时边长较短，因此测量精度难以提高。（2）地下工程的坑道往往采用独头掘进，而洞室之间又互不相通，因此不便组织校核，出现错误往往不能及时发现。并且随着坑道的进展，点位误差的累积越来越大。（3）地下工程施工面狭窄，并且坑道往往只能前后通视，造成控制测量形式比较单一，仅适合布设导线。（4）测量工作随着坑道工程的掘进而不间断地进行。一般先以低等级导线指示坑道掘进，而后布设高等级导线进行检核。（5）由于地下工程的需要，往往采用一些特殊或特定的测量方法（如为保证地下和地面采用统一的坐标系统，需进行联系测量
4、）和仪器。12-1 概述2.隧道工程施工测量采用望远镜光轴（视准轴 隧道工程施工测量的方法：现场标定法和解析法。隧道施工测量的任务：隧道施工测量的任务是保证隧道各施工洞口相向开挖能够正确贯通，并使各项建筑物按照设计位置和尺寸修建，不得侵入限界。隧道施工测量的内容：包括施工前洞外控制测量、施工中洞内测量及竣工测量。施工中洞内测量又包括洞内控制测量、施工中线测量、高程测量、断面测量及衬砌施工放样测量等。12-1 概述2.隧道工程施工测量采用望远镜光轴（视准轴 测量工作的作用：（1）在地下标定出地下工程建筑物的设计中心线和高程，为开挖、衬砌和施工指定方向和位置；（2）保证在两个相向开挖面的掘进中，施
5、工中线在平面和高程上按设计的要求正确贯通，保证开挖不超过规定的界线，保证所有建筑物在贯通前能正确地修建；（3）保证设备的正确安装；（4）为设计和管理部门提供竣工测量资料等。12-2 隧道控制测量1.隧道贯通误差分类和限差采用望远镜光轴（视准轴 贯通误差：在隧道施工中，由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量以及细部放样的误差，使得两个相向开挖的工作面的施工中线，不能理想地衔接，而产生错开现象，即所谓贯通误差。包括纵向误差，横向误差和高程误差。纵向误差：横向贯通误差和高程贯通误差的限差：12-2 隧道控制测量2.贯通误差来源和分配采用望远镜光轴（视准轴 由地面控制测量误差引起的横向贯通中误差：由
6、地面控制测量误差引起的横向贯通中误差：12-2 隧道控制测量3.地面控制测量采用望远镜光轴（视准轴（1）地面导线测量：（2）GNSS 控制测量:（3）地面水准测量:12-2 隧道控制测量4.地下控制测量采用望远镜光轴（视准轴（1）地下导线测量：地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统。依据该控制系统可以放样出隧道（或坑道）中线及其衬砌的位置，指示隧道（或坑道）的掘进方向。由于受坑道的限制，其形状通常形成延伸状。导线点有时设于坑道顶板，需采用点下对中。随着坑道的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线。地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。（2）地下高程控制测量:高程测量线路一般与地下
7、导线测量的线路相同。通常利用地下导线点作为高程点。高程点可埋设在顶板、底板或边墙上。在施工过程中，为满足施工放样的需要，一般是先建立低等级高程测量给出坑道在竖直面内的掘进方向，然后再建立高等级的高程测量进行检测。12-2 隧道控制测量5.隧道控制测量设计采用望远镜光轴（视准轴（1）平面控制测量设计 地面单导线测量设计：地下导线测量设计：（2）高程控制测量设计 高程测量误差对高程贯通误差的影响，可按下式计算：12-3 隧道施工测量1.隧道掘进中的测量工作采用望远镜光轴（视准轴 隧道施工测量的主要任务：在隧道施工过程中确定隧道在平面及竖直面内的掘进方向，另外还要定期检查工程进度及计算完成的土石方数
8、量。（1）隧道平面掘进方向的标定：中线法 当隧道采用全断面开挖法进行施工时，通常采用中线法。12-3 隧道施工测量1.隧道掘进中的测量工作采用望远镜光轴（视准轴（1）隧道平面掘进方向的标定：串线法 当隧道采用导坑法施工时，因其精度要求不高，可用串线法指示开挖方向。（1）隧道平面掘进方向的标定：激光指向法 在直线隧道（巷道）建设施工中，可采用激光指向仪进行指向与导向。12-3 隧道施工测量1.隧道掘进中的测量工作采用望远镜光轴（视准轴（1）隧道平面掘进方向的标定：盾构自动引导测量系统 在城市地铁建设中，常采用盾构法开挖施工技术。盾构法是地下工程暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，用带防护罩的特制
9、机械（盾构）在破碎岩层或土层中掘进隧洞（或巷道）。盾构机械在推进中，通过盾构外壳和管片支承围岩，防止发生向隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行岩土开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。12-3 隧道施工测量1.隧道掘进中的测量工作采用望远镜光轴（视准轴（2）隧道竖直面掘进方向的标定：在隧道开挖过程中，除标定隧道在水平面内的掘进方向外，还应定出坡度，以保证隧道在竖直面内的贯通精度，通常采用腰线法。隧道腰线是用来指示隧道在竖直面内掘进方向的一条基准线，通常标设在隧道壁上，离开隧道底板一定距离（该距离可随意确定）。12-3
10、 隧道施工测量2.施工期间的变形测量采用望远镜光轴（视准轴 隧道在施工期间有变形测量的需要，应根据情况制定监测方案。在城市地铁施工期间，部分地段需要对地上建筑物、地面和隧道进行沉降观测和位移观测，在矿山工程建设中，有地表位移和沉降观测及部分井下、巷道工程的变形监测等。沉降观测主要用精密水准测量方法，位移测量可采用全站仪、测量机器人和激光扫描仪等。12-4 隧道贯通误差分析1.贯通误差及分类采用望远镜光轴（视准轴 隧道贯通误差：在隧道施工中，由于各阶段测量都存在误差，使两个相向开挖的工作面的施工中线，不能理想地衔接，而产生的错开现象。贯通误差在线路中线方向的投影长度称为纵向贯通误差（简称纵向误差
11、），在垂直于中线方向的投影长度称为横向贯通误差（简称横向误差），在高程方向的投影长度称为高程贯通误差（简称高程误差）。12-4 隧道贯通误差分析2.贯通误差来源及分配采用望远镜光轴（视准轴 隧道贯通误差主要来源于洞内、外控制测量和竖井（斜井）联系测量的误差，由于施工中线和贯通误差是由洞内导线测量确定，所以施工误差和放样误差对贯通的影响可忽略不计。地面控制测量的误差所引起的横向贯通中误差的允许值为：考虑竖井开挖：针对高程控制测量：12-4 隧道贯通误差分析3.贯通测量的误差预计采用望远镜光轴（视准轴（1）贯通点 在 方向的测量误差：地面控制测量对K点的误差影响:12-4 隧道贯通误差分析3.贯通
12、测量的误差预计采用望远镜光轴（视准轴 贯通点 在 方向的测量误差：定向测量误差对 点引起的横向贯通误差:12-4 隧道贯通误差分析3.贯通测量的误差预计采用望远镜光轴（视准轴 贯通点 在 方向的测量误差：地下经纬仪导线测量对 点横向误差的影响:12-4 隧道贯通误差分析3.贯通测量的误差预计采用望远镜光轴（视准轴（2）贯通点 在 轴方向的测量误差 地面水准测量误差：地下水准测量误差：导入高程的误差：综合以上误差的影响：12-4 隧道贯通误差分析4.隧道贯通误差的测定与调整采用望远镜光轴（视准轴（1）贯通误差的测定 地面水准测量误差：采用中线法测量的隧道，贯通之后，应从相向测量的两个方向各自向贯
13、通面延伸中线，并各钉一临时桩、。地下水准测量误差：采用洞内导线作洞内控制的隧道，可由进洞的任一方向，在贯通面附近钉设一临时桩点，然后由相向的两个方向对该点进行测角和量距，各自计算临时桩点的坐标。12-4 隧道贯通误差分析4.隧道贯通误差的测定与调整采用望远镜光轴（视准轴（1）贯通误差的调整 直线隧道贯通误差的调整：12-4 隧道贯通误差分析4.隧道贯通误差的测定与调整采用望远镜光轴（视准轴（1）贯通误差的调整 曲线隧道贯通误差的调整：12-4 隧道贯通误差分析4.隧道贯通误差的测定与调整采用望远镜光轴（视准轴（1）贯通误差的调整 高程贯通误差的调整:贯通点附近的水准点高程，采用由贯通面两端分别
14、引测的高程的平均值，作为调整后的高程。洞内未衬砌地段的各水准点高程，根据水准路线的长度对高程贯通误差按比例分配，求得调整后的高程，并作为施工放样的依据。12-5 隧道开挖断面测量1.隧道横断面采用望远镜光轴（视准轴（1）隧道净空 隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其他功能所需要的断面积。（2）隧道建筑限界 隧道建筑限界是指为了保证在隧道中的安全行车，在一定的宽度、高度空间范围内任何部件不得侵入的界限。12-5 隧道开挖断面测量2.掘进中隧道断面的测量采用望远镜光轴（视准轴（1）五寸台阶法（断面支距法）（2）直接测量（放大样法或以内模为参照物法）在二次衬砌立模后，
15、以内模为参照物，从内模量至围岩壁的数据 加上内净空即为断面数据。12-5 隧道开挖断面测量2.掘进中隧道断面的测量采用望远镜光轴（视准轴（1）三角高程法（直角坐标）（2）激光断面仪器法 12-5 隧道开挖断面测量3.隧道衬砌位置控制采用望远镜光轴（视准轴 隧道衬砌，不论何种类型均不得侵入隧道建筑界限，因此各个部位的衬砌放样都必须在线路中线、水平测量正确的基础上认真做好，使其位置正确，尺寸和高程符合设计要求。中线两侧衬砌结构物的放样，是以中线点和水准点为依据，控制其平面位置和高程。放样建筑物的部位分别有边墙角、边墙基础、边墙身线、起拱线等位置。边墙衬砌的施工放样，若为直墙式衬砌，从校准的中线按规
16、定尺寸放出支距，即可安装模板；若为曲墙式衬砌，则从中线按计算好的支距安设带有曲面的模板，并加以支撑固定，即可开始衬砌施工。12-6 辅助坑道施工测量1.辅助坑道类型采用望远镜光轴（视准轴（1）横洞 傍山、沿河或山体侧向岩土体较薄的隧道，设置辅助坑道时宜优先考虑采用横洞，设置的位置依地形条件和施工需要而定。（2）斜井 斜井是在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道。12-6 辅助坑道施工测量1.辅助坑道类型采用望远镜光轴（视准轴（3）竖井 竖井是在隧道上方开挖的与隧道相连的竖向坑道。12-6 辅助坑道施工测量1.辅助坑道类型采用望远镜光轴（视准轴（4）平行导坑 平行导坑是与隧道走向平行的辅助坑道。12-6 辅助坑道施工测量2.辅助坑道测量采用望远镜光轴（视准轴 辅助坑道测量时应遵守以下原则：（1）经辅助坑道引入的中线及水准测量，应根据辅助坑道的类型、长度、方向和坡度等，按要求精度在坑道口附近设置洞外控制点。（2）平行导坑与横洞的引线方法和高程测量，均与正洞相同。（3）斜井中线的方向，应由斜井井口外直线引伸，可采用正倒镜分中法进洞；斜井量距应丈量斜距，测出桩顶高程，求出高差，按照斜距换算出水平距离。（4）竖井测量时，应根据竖井的大小、深度，必要的测量精度决定测量方法，经竖井引入中线的测量，可使用钢丝吊锤、激光、经纬仪等。经竖井的高程，可将钢卷尺直接吊下测定。