隧道工程隧道測(cè)量知識(shí)詳解(一套)(6)課件

隧道工程測(cè)量第一節(jié)隧道工程測(cè)量概述隧道是線路工程穿越山體等障礙物的通道，或是為地下工程施工所做的地面與地下聯(lián)系的通道。隧道施工是從地面開挖豎井或斜井、平硐進(jìn)入地下的。為了加快工程進(jìn)度，通常采取多井開挖以增加工作面的辦法，如圖12-30所示。在對(duì)向開挖的隧道貫通面上，中線不能吻合，這種偏差稱為貫通誤差。貫通誤差包括縱向誤差A(yù)F、橫向誤差A(yù)"、高程誤差A(yù)A。其中、縱向誤差僅影響隧道中線的長(zhǎng)度，容易滿足設(shè)計(jì)要求。因此，根據(jù)具體工程的性質(zhì)、隧道長(zhǎng)度和施工方法的不同，一般只規(guī)定貫通面上橫向誤差及高程誤差的限差：A"＜50-100mm，AA＜30-50mm。在隧道工程施工過程中，需要利用測(cè)量技術(shù)指定隧道的開挖井位、開挖方向，控制隧道的貫通誤差等。為了做好這些工作，首先要進(jìn)行地面控制測(cè)量。地面控制測(cè)量分平面控制和高程控制兩部分。

①直接定線法

對(duì)于長(zhǎng)度較短的直線隧道，可以采用直接定線法。如圖12-31所示，如上圖：A、0兩點(diǎn)是設(shè)計(jì)的直線隧道洞口點(diǎn)，直接定線法就是把直線隧道的中線方向在地面標(biāo)定出來，即在地面測(cè)設(shè)出位于AD直線方向上的B、C兩點(diǎn)，作為洞口點(diǎn)A、D向洞內(nèi)引測(cè)中線方向時(shí)的定向點(diǎn)。在4點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，根據(jù)概略方位角。定出B'點(diǎn)。搬經(jīng)緯儀到B'點(diǎn)，用正倒鏡分中法延長(zhǎng)直線到C'點(diǎn)。搬經(jīng)緯儀至CF點(diǎn)，同法再延長(zhǎng)直線到0點(diǎn)的近旁0'點(diǎn)。在延長(zhǎng)直線的同時(shí)，用經(jīng)緯儀視距法或用測(cè)距儀測(cè)定義月"、月"C'和C"D"的長(zhǎng)度，量出D'0的長(zhǎng)度。計(jì)算C點(diǎn)的位移量。在CJ點(diǎn)垂直于CfD'方向量取C"C，定出C點(diǎn)。安置經(jīng)緯儀于C點(diǎn)，用正倒鏡分中法延長(zhǎng)DC至月點(diǎn)，再從屬點(diǎn)延長(zhǎng)至A點(diǎn)。如果不與A點(diǎn)重合，則進(jìn)行第二次趨近，直至月、C兩點(diǎn)正確位于AD方向上。月、C兩點(diǎn)即可作為在人、0點(diǎn)指明掘進(jìn)方向的定向點(diǎn)，4、月、C、0的分段距離用測(cè)距儀測(cè)定，測(cè)距的相對(duì)誤差不應(yīng)大于1：5000。③三角網(wǎng)法

對(duì)于隧道較長(zhǎng)、地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)，地面平面控制網(wǎng)一般布置成三角網(wǎng)形式，如圖12-32所示。測(cè)定三角網(wǎng)的全部角度和若干條邊長(zhǎng)，或全部邊長(zhǎng)，使之成為邊角網(wǎng)。三角網(wǎng)的點(diǎn)位精度比導(dǎo)線高，有利于控制隧道貫通的橫向誤差。④GPS法用全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)作地面平面控制時(shí)，只需要布設(shè)洞口控制點(diǎn)和定向點(diǎn)且相互通視，以便施工定向之用。不同洞口之間的點(diǎn)不需要通視，與國(guó)家控制點(diǎn)或城市控制點(diǎn)之間的聯(lián)測(cè)也不需要通視。因此，地面控制點(diǎn)的布設(shè)靈活方便，且定位精度目前已優(yōu)于常規(guī)控制方法。(2)高程控制測(cè)量高程控制測(cè)量的任務(wù)是按規(guī)定的精度施測(cè)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(diǎn)的高程，作為高程引測(cè)進(jìn)洞的依據(jù)。高程控制通常采用三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的方法施測(cè)。水準(zhǔn)測(cè)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(cè)快、精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不少于兩個(gè)，且以安置一次水準(zhǔn)儀即可聯(lián)測(cè)為宜。兩端洞口之間的距離大于1km時(shí)，應(yīng)在中間增設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。①掘進(jìn)方向測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算

如圖12-33所示一直線隧道的平面控制網(wǎng)，A、月、C、…、G為地面平面控制點(diǎn)。其中A、G為洞口點(diǎn)，S1、S2為設(shè)計(jì)進(jìn)洞的第1、第2個(gè)中線里程樁。為了求得A點(diǎn)洞口中線掘進(jìn)方向及掘進(jìn)后測(cè)設(shè)中線里程樁S1，用坐標(biāo)反算公式求測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)：對(duì)于G點(diǎn)洞口的掘進(jìn)測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)，可以作類似的計(jì)算。

對(duì)于中間具有曲線的隧道，如圖12-34所示，隧道中線轉(zhuǎn)折點(diǎn)C的坐標(biāo)和曲線半徑只已由設(shè)計(jì)文件給定。因此，可以計(jì)算兩端進(jìn)洞中線的方向和里程并測(cè)設(shè)。當(dāng)掘進(jìn)達(dá)到曲線段的里程以后，按照測(cè)設(shè)線路工程平面圓曲線的方法測(cè)設(shè)曲線上的里程樁。②洞口掘進(jìn)方向標(biāo)定

隧道貫通的橫向誤差主要由隧道中線方向的測(cè)設(shè)精度所決定，而進(jìn)洞時(shí)的初始方向尤為重要。因此，在隧道洞口，要埋設(shè)若干個(gè)固定點(diǎn)，將中線方向標(biāo)定于地面，作為開始掘進(jìn)及以后與洞內(nèi)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)的依據(jù)。如圖12-35所示，用1、2、3、4標(biāo)定掘進(jìn)方向，再在洞口點(diǎn)火與中線垂直方向上埋設(shè)5、6、7、8樁。所有固定點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在不易受施工影響的地方，并測(cè)定入點(diǎn)至2、3、6、7點(diǎn)的平距。這樣，在施工過程中可以隨時(shí)檢查或恢復(fù)洞口控制點(diǎn)的位置和進(jìn)洞中線的方向及里程。腰線測(cè)設(shè)：在隧道施工中，為了控制施工的標(biāo)高和隧道橫斷面的放樣，在隧道巖壁上，每隔一定距離(5-10m)測(cè)設(shè)出比洞底設(shè)計(jì)地坪高出1m的標(biāo)高線，稱為腰線。腰線的高程由引入洞內(nèi)的施工水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)設(shè)。由于隧道的縱斷面有一定的設(shè)計(jì)坡度，因此，腰線的高程按設(shè)計(jì)坡度隨中線的里程而變化，它與隧道的設(shè)計(jì)地坪高程線是平行的。

④掘進(jìn)方向指示

隧道的開挖掘進(jìn)過程中，洞內(nèi)工作面狹小，光線暗淡。因此，在隧道掘進(jìn)的定向工作中，經(jīng)常使用激光準(zhǔn)直經(jīng)緯儀或激光指向儀，以指示中線和腰線方向。它具有直觀、對(duì)其他工序影響小、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。例如，采用機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備，用固定在一定位置上的激光指向儀，配以裝在掘進(jìn)機(jī)上的光電接收靶，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)中，方向如果偏離了指向儀發(fā)出的激光束，則光電接收靶會(huì)自動(dòng)指出偏移方向及偏移值，為掘進(jìn)機(jī)提供自動(dòng)控制的信息。

(2)洞內(nèi)施工導(dǎo)線和水準(zhǔn)測(cè)量①洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量

測(cè)設(shè)隧道中線時(shí)，通常每掘進(jìn)20m埋設(shè)一個(gè)中線樁。由于定線誤差，所有中線樁不可能嚴(yán)格位于設(shè)計(jì)位置上。所以，隧道每掘進(jìn)至一定長(zhǎng)度(直線隧道約每隔100m左右，曲線隧道按通視條件盡可能放長(zhǎng))布設(shè)一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，也可以利用埋設(shè)的中線樁作為導(dǎo)線點(diǎn)，組成洞內(nèi)施工導(dǎo)線。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角采用DJ2級(jí)經(jīng)緯儀至少觀測(cè)兩個(gè)測(cè)回。距離用經(jīng)過檢定的鋼尺或光電測(cè)距儀測(cè)定。洞內(nèi)施工導(dǎo)線只能布置成支導(dǎo)線的形式，并隨著隧道的掘進(jìn)逐漸延伸。支導(dǎo)線缺少檢核條件，觀測(cè)應(yīng)特別注意，轉(zhuǎn)折角應(yīng)觀測(cè)左角和右角，邊長(zhǎng)應(yīng)往返測(cè)量。根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)來檢查和調(diào)整中線校位置。隨著隧道的掘進(jìn)，導(dǎo)線測(cè)量必須及時(shí)跟上，以確保貫通精度。(3)盾構(gòu)施工測(cè)量盾構(gòu)法是隧道施工采用的一項(xiàng)綜合性施工技術(shù)，它是將隧道的定向掘進(jìn)、運(yùn)輸、襯砌、安裝等各工種組合成一體的施工方法。其工作深度可以很深，不受地面建筑和交通的影響，機(jī)械化和自動(dòng)化程度很高，是一種先進(jìn)的土層隧道施工方法，廣泛用于城市地下鐵道、越江隧道等工程的施工中。盾構(gòu)施工測(cè)量主要是控制盾構(gòu)的位置和推進(jìn)方向。利用洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)定盾構(gòu)的位置(當(dāng)前空間位置和軸線方向．)1用激光經(jīng)緯儀或激光定向儀指示推進(jìn)方向，用千斤頂編組施以不同的推力，進(jìn)行糾偏，即調(diào)整盾構(gòu)的位置和推進(jìn)方向。盾構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)外形是圓筒形，也有矩形、半圓形等與隧道斷面相近的特殊形狀。圖12-37所示為圓筒形盾構(gòu)及隧道襯砌管片的縱剖面示意圖。切口環(huán)是盾構(gòu)掘進(jìn)的前沿部分，利用沿盾構(gòu)圓環(huán)四周均勻布置的推進(jìn)千斤頂，頂住己拼裝完成的襯砌管片(鋼筋混凝土預(yù)制)，使盾構(gòu)向前推進(jìn)。第四節(jié)豎井聯(lián)系測(cè)量在隧道施工中，除了通過開挖平峒、斜井以增加工作面外，還可以采用開挖豎井的方法來增加工作面，將整個(gè)隧道分成若干段，實(shí)行分段開挖。例如，城市地下鐵道的建造，每個(gè)地下站是一個(gè)大型豎井，在站與站之間用盾構(gòu)進(jìn)行開挖，并不受城市地面密集的建筑物和繁忙交通的影響。為了保證地下各方向的開挖面能準(zhǔn)確貫通，必須將地面控制網(wǎng)中的點(diǎn)位坐標(biāo)、方位和高程，通過豎井傳遞到地下，這項(xiàng)工作稱為豎井聯(lián)系測(cè)量。豎井施工前，根據(jù)地面控制點(diǎn)把豎井的設(shè)計(jì)位置測(cè)設(shè)于地面。豎井向地下開挖，其平面位置用懸掛大錘球或用垂準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)鉛垂線，可以將地面的控制點(diǎn)垂直投影至地下施工面。工作原理和方法與高層建筑的平面控制點(diǎn)垂直投影完全相同。高程控制點(diǎn)的高程傳遞可以用鋼卷尺垂直丈量法或全站儀天頂測(cè)距法。第五節(jié)隧道竣工測(cè)量