隧洞施工测量

摘 要：本文主要介绍为保证隧洞的贯通精度而进行的洞内、外平面控制测量的方法,包括平面测量定位及闭合导线、双支导线、单支导线的布设、洞内平面控制测量的基本思路、技术措施等,同时介绍了在复杂环境下洞内施工测量放线的新方法.实践证明以上方法精度可靠、使用方便、速度较快,对于施工单位具有一定的推广价值.

关 键 词：施工测量；测量方法；技术措施

中图分类号：TV55文献标识码：A

在水利工程建设中,为了施工导流、引水发电、泄洪、灌溉常常修建隧洞.隧洞属于地下工程,往往有两个以上的洞口,为加快施工进度,几个洞口同时开挖且互不通视.为保证隧洞贯通必须严格控制挖掘方向和高程.如果方向错了就会左右错开；高程错了就会上下错开,都达不到贯通的目的.

由于隧洞施工方法的不同,对测量的要求也不相同,下面浅谈直线隧洞施工测量的程序、内容、放样方法.

一、隧洞施工测量的内容

根据贯通精度要求以及地形、地质等因素建立洞外的平面控制网和高程控制网.在洞内建立与洞外控制系统一致的洞内控制系统,根据洞内布设的导线点和水准点测设隧洞中线、断面和高程,确保隧洞正确贯通,符合设计要求.

二、隧洞洞外控制测量

目的：决定隧洞洞口的位置,并确定中线掘进方向和高程放样提供数据.它包括平面控制测量和高程平面测量.

1平面控制网的布设与要求

水利工程中的隧洞多位于地形复杂的山岭地区,故多采用三角测量方法.三角网的图形应综合考虑测区地形、洞轴线的形状、相向开挖长度及施工方法等因素.对于直伸型隧洞,一般应沿洞轴线布设成单三角锁.三角点应尽量靠近洞轴线,以减小测角误差对横向贯通的影响.

布设洞外控制网时应注意布点的位置,点位不宜布设在可能产生形变的地点.隧洞的每个洞口都应布设三角点.隧洞两端进出口的控制点,尽量埋设混凝土强制归心测墩.

若采用导线作为平面控制时,导线宜构成环形,由于电磁波测距仪器的广泛使用,用电磁波测距导线作洞外控制是行之有效的方法.

当隧洞为直伸型时,为减小导线测距误差对横向贯通的影响,导线点应尽量靠近洞轴线布设,且点数不宜过多,相邻导线边长的长度应大致相等.

2高程控制网的布设与要求

隧洞地面的高程控制,一般采用水准测量.水准路线应构成环形或布设成两条独立水准路线.在每个洞口至少应埋设两个永久性水准点.

洞外水准路线的等级,可根据两洞口间的水准路线长度L来确定.当L等于5～13KM时,可布设四等水准路线.L等于13～16KM时,则布设成三等水准路线.

三、通过平洞传递方向和坐标

地面控制测量完成后,则可根据这些数据和成果指导隧洞开挖.首先根据洞口控制点的坐标和它与其他控制点连线的方向,来推算指导隧洞开挖方向的起始数据.如果已知两洞口控制点A和D都在隧洞中线上,则可按坐标反算的方法求得两个坐标方位角αAB和αAD它们的差数β就是我们所要求的传递进洞方向的数据.在A点后视B点,拨角β,即是进洞的中线方向.

四、洞内控制测量

洞内控制测量分平面控制测量和高程控制测量两种.平面控制测量一般采用导线测量,高程控制测量采用水准测量.

(一)洞内导线测量的特点：在隧洞开挖过程中逐步布设和测量.洞内导线的起点一般为

洞口点,它的坐标由洞口控制点来测定.洞内导线测量条件差,施工干扰大,时间紧.

(二)洞内导线布设等级：中小型隧洞施工中,洞内导线一般只布设施工导线和基本导线.

1施工导线：其边长一般为30～50米.根据施工方法和隧洞横断面大小的不同,导线点应沿洞轴先附近布设在洞的顶板或底板坚固的岩石上.

2基本导线：它与施工导线的布设应统一考虑,其边长为100～150米,基本导线的精度应较施工导线精度高一个等级.也应尽量靠近洞轴线布设.

(三)洞内水准测量：其观测方法与洞外水准测量相同.由于洞内观测条件较差,视线长

度不应大于50米.若水准点设在洞的顶板上.观测时把水准尺倒过来,用尺的底部顶紧水准点标志读数.

五、隧洞开挖中的施工测量

隧洞开挖中的测量工作,主要是标定洞内的开挖方向.掌握开挖的坡度以及隧洞建筑物的施工放样.此外,还要及时测量掘进深度和计算开挖的土石方量.

根据施工方法,洞截面的大小及施工程序,一般可采用中线法或串线法来指示开挖方向.

中线法：根据洞内导线点的坐标和隧洞中线点的设计坐标,计算出放样数据,采用极坐标测设隧洞中线上2～3个点.设P1、P2为洞内导线点,T和B为隧洞中线上的点位.用坐标反算公式求得边长S1、S2,水平角βT和βB.在施工导线点P2安置经纬仪,后视施工导线点P1,拨角βT并沿经纬仪视线方向测设S1的长度,得中线T的位置.继续拨角βB,用同样方法测设S2,也得到中线B的位置.T和B的连线方向即为隧洞开挖方向.T和B的间距一般为10米左右,当中线点向前延伸时,在直线上宜采用正倒镜延长直线法.曲线上则需用偏角法来测设中线点.（短串线法）

进行坡度放样的依据是洞内水准点和洞轴线的设计坡度.通常采用腰线法来控制隧洞的开挖坡度和各个部位的高程.在隧洞两边侧墙上分别标定一条与底板设计坡度相距一定高度（一般为1米或1.5米）的平行线,这两条直线称为隧洞的腰线,施工人员根据腰线能快速放样各个部位的高程和控制开挖的坡度.

测设腰线较准确的方法是用水准仪,当隧洞坡度较大时,也可用经纬仪,首先,根据洞外水准点的高程和洞口底板的设计高程,用高程放样的方法,在洞口点出处测设N点,该点是洞口底板的设计标高.然后,从洞口开始,向洞内测设腰线.设隧洞底板的设计标高HN为172.76米,隧洞底板的设计坡度为0.5%腰线距底板的高度为1米,要求每隔5米在侧墙上标定一个腰线点.

具体步骤：根据洞口水准点放样洞口底板的高程,得N点；在洞内适当地点安置水准仪,读得N点水准尺a等于1.437米；从洞口点N开始,在两边侧墙上,每隔5米用红漆标出视线高的点B`、C`、D`；从洞口点的视线高处向下量取.H1等于1.437-1.000等于0.437（m）得洞口的腰线点A；根据设计坡度+0.5%,腰线每隔5m升高5×0.5%等于0.025（m）,则△H2等于1.437-（1+5×0.5%）等于0.412（m）

由B`点向下量取0.412m得腰线点B.同理得：H3等于1.437-（1+10×0.5%）等于0.387（m）

由C`点向下量取0.387m得腰线C,同法可得D点.

用红漆把4个腰线点A、B、C、D连成直线,即得洞口附近的一段腰线.

结语

施工测量在隧洞工程的施工过程中起着十分重要的作用,只有严格遵守测量技术规范要求,工程的质量、安全才得以保证,根据不同工程的条件要求,我们要灵活选用测量放样及测量方法,为工程顺利开展打下坚实的基础.