隧道测量.docx
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隧道测量
隧道测量施工方案
1、导线布设和测量
2、掌子面测量
3、二衬和仰拱测量
4、监控量测
1、导线布设
在隧道施工中，洞内导线测量的目的是以必要的精度，按照地面控制测量的坐标系统，建立洞内的平面控制系统。
根据洞内导线的坐标，测设隧道中线，放样隧道衬砌位置及其他附属设施，定出隧道的开挖方向，保证相向开挖的隧道在规定的精度范围内贯通。
洞内导线须随隧道的掘进不断向前延伸，而且在隧道贯通之前，就得依据导线测设路线中线，进行隧道施工放样。
因此洞内导线应满足以下条件：
（1）应尽可能有利于提高导线临时端点的点位精度；
（2）新设立的导线点必须有可靠的校核，避免发生任何错误。
在把导线向前延伸的同时，对已设立的导线点应设法进行检查，及时察觉由于山体压力或洞内施工，运输等因素的影响而产生的点位位移。
洞内点位的布设形式：
猴子岩隧道由于隧道较长，为了保证满足施工精度，所以必须采用双导线进洞。
具体如下图所示：
洞内导线点的布设应在浇筑仰拱回填时埋设，一般采用12的螺纹钢筋，钢筋顶部制作标记，这与一般的导线点的埋设方法基本一样。
但是由于洞内狭窄，施工及运输繁忙，且照明差，标志露出地面极易遭到破坏，故标石顶面应埋在地面以下5~10cm的位置，为了以后便于找到点，应在对应的墙面上用红油漆注明点号，并以箭头指示桩位。
导线点兼作高成点使用时，标点顶面应高出周围路面一点。
洞内导线测角和测边：
（1）洞口内、外两个测站的测角，应给与足够的重视。
由于洞口内、外温差大，空气密度变化剧烈，使得测角时，目标成像极不稳定，严重影响照准精度，而且折光影响异常显著，给洞口内、外两个测站的测角带来极大的困难。
而这两个测站又距贯通面最远，其测角误差对贯通影响最大。
因此，洞口内、外两个测站的测角，应安排在最有利的观测时间进行。
通常可选在大气稳定的夜间或阴天。
（2）由于洞内导线边短，仪器对中和目标偏心对测角的影响较大，因此，测角时在测回之间，仪器和目标均应重新对中，以减弱此项误差的影响。
为了减小照准误差和读数误差，在观测时可采用瞄准两次、读数两次的方法。
（3）洞内导线的角度、边长用全站仪测定。
洞内导线的平差与一般导线的平差并无不同，但是，隧道在掘进中，凡是已构成闭合图形的导线环，都应进行平差计算，算出导线点平差后的坐标值。
当隧道全部贯通后，应对洞内导线网重新观测和平差，用以最后确定隧道中线。
洞内导线点、网应定期与洞外导线点网进行连测，以便随时校核洞内导线点由于位移引起的变化。
洞内水准测量：
洞内水准测量的目的，是为了在洞内建立一个与地面统一的高程系统，以作为隧道施工放样的依据，确保隧道在竖向正确贯通。
洞内水准测量的方法基本和地面一样，但由于隧道施工的具体情况，其测量又具有以下特点：
（1）在隧道贯通之前，洞内水准路线均为支水准路线，因此必须用往、返测量进行校核。
由于洞内施工场地狭小，运输频繁和施工繁忙，还有水的侵害，会影响水准点的稳定性，故应经常性的与洞外水准点进行复测校核，及时调整水准点的高程。
（2）为了满足洞内衬砌施工的需要，水准点的密度一般要达到安置仪器后，可直接后视水准点就能进行施工放样而不需转站。
洞内导线点也可以作为水准点。
（3）在隧道贯通后，在贯通面附近设置一个水准点。
由隧道进口和出口水准点引进的两水准路线均连测到这个点上。
这样这个点上就得到了两个高程，根据进出口的距离就可以计算出调整后的水准点高程，以调整后的水准点高程作为未衬砌地段的施工放依据。
以上为洞内高程控制采用水准测量的方法，但也可以采用光电测距三角高程测量的方法，其精度也可以达到四等。
2、施工断面的放样（掌子面测量）
开挖断面时，先必须要确定出断面各部位的高程和断面开挖宽度尺寸，以定出隧道的走向和轮廓位置。
在开工之前先进行内业工作，即在电脑上绘出隧道各特征断面的电子轮廓图，在图上标出隧道各个高度的轮廓距中线的宽度。
（浅埋段，深埋段，加宽段，车行横洞，人行横洞）如下图所示：
（1）放样时在距掌子面合适的地方选好位置立仪器，采用后方交会设站。
（2）先进行中线定位，测量时先用仪器对准中心位置进行坐标测量，然后通过坐标反算得出里程，再根据里程计算出设计标高和拱顶标高。
在通过正算进行放样和标高控制，及可以放出拱顶位置。
（3）隧道腰线位置的确定。
仪器对准掌子面任意测量，然后反算里程和实测高程到设计高程的距离，再将实测高度调整到绘出的已知高度，再根据已知里程和该高度时的宽度进行正算放样。
接着将各腰部点连接起来，即为拱部断面的轮廓线。
3、二衬和仰拱测量
拱部衬砌的放样主要是将台车安置在正确位置上。
拱部分段进行衬砌，一般直线段按12m左右，曲线段10m左右进行分段。
（1）在二衬台车向前移动之前，要进行隧道底轴线放样，次轴线指导二衬台车轨道位置，以防台车左右偏位。
（2）测量时主要控制隧道轴线，净空和宽度。
底部宽度和高程控制，宽度和标高一般控制在电缆沟顶面位置，测量时用仪器红外线对准模板测量坐标，然后进行反算，得出里程，再根据该里程的设计宽度正算坐标和高程后进行放样，放样时调整好仪器角度，打开红外线，左右移动模板，让红外线对准模板边，这时调整仪器竖直角，让实测高程和设计高程一致，上下调整二衬台车模板，让红外线对准模板电缆沟顶部位置即可。
每个点要重复测量两次，以防调下一点时前面调好的点发生变动。
（3）仰拱开挖完，立好模板后就可以测量了，此时测量方法与掌子面的测量方法相同。
仰拱测量的主要目的是控制隧道底轴线高程和宽度。
测量时也是先测坐标反算里程，再根据里程计算宽度和标高进行放样。
四、监控量测
4.1量测目的
（1）隧道施工监测是新奥法的重要组成部分，在隧道施工中，通过对隧道围岩动态的监控量测（洞口地段还应对地表沉降进行观测），掌握围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果调整设计支护参数，指导施工;
（2）确保施工安全及结构的长期稳定性;
（3）确定二次衬砌施做时间;
（4）监控工程对周围环境影响;
（5）积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据;
（6）通过量测预见事故和险情，以便及时采取措施防止事故发生，确保隧道安全，达到隧道施工安全、节约工程投资的目的。
4.2量测项目
根据猴子岩隧道的地质、围岩特点，设计考虑进行如下项目的量测：
4.2.1必测项目
（1）洞内、外观察
（2）周边收敛
（3）拱顶下沉
（4）地表下沉
（5）瓦斯监测（临近天然气井前后200m范围内）
（6）爆破震动（临近天然气井、气管、增压站及临近结构物）
4.2.2选测项目
（1）钢架内力及外力
（2）围岩体内位移（洞内设点）
（3）围岩体内位移（地表设点）
（4）围岩压力
（5）两层支护间压力
（6）锚杆轴力
（7）支护、衬砌内应力
（8）围岩弹性波速
（9）渗水压力、水流量
（10）地表下沉（洞口段、浅埋段（h0≤2b））
表4-1监控量测项目表
序号
监控量测项目
常用的测量仪器
备注
1
洞内、外观察
现场观察、数码相机、罗盘仪
2
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
3
净空量测
收敛计、全站仪
4
地表沉降
水准仪、铟钢尺或全站仪
5
洞口边坡位移
全站仪
附：
表中均为必测项目。
4.3人员组织
项目部人员负责全线监控量测的组织协调和人员安排，各隧道施工队负责监控量测桩点的埋设和日常监测工作，项目部负责数据处理与分析及上报工作。
监控量测工作是专业化较强的工作，为了确保监控量测数据的准确可靠，达到应有的精度，项目部成立现场监控量测小组。
现场监控量测小组应由熟悉监控量测工作的人员组成，且要求人员相对固定，避免人员频繁交接，确保数据资料的连续性，现场应配置专门的人员进行埋点、测试数据处理、信息反馈及仪器维修、保养工作并及时向相关部门报告监控量测结果。
4.4监控量测配备的仪器和设备
监控量测的测试精度应满足设计要求。
拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧道隆起测试精度为0.5～1mm，围岩内部位移测试精度为0.1mm。
根据上述要求各隧道施工架子队配备监控测量仪器。
要求各隧道施工队必须配置符合精度要求的全站仪和水准仪及数显收敛计至少1台。
其他仪器如普通水准仪、钢挂尺等必须满足监控量测需要。
4.5监控量测断面、测点布置、监控量测的频率及监控量测
4.5.1地表沉降点
浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖同一断面里程。
一般条件下，地表沉降测点纵前向布间设距。
应地按表表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。
一般情况下地表沉降观察点的纵向间距见表4-2地表沉降点纵向间距。
表4-2洞口段及浅埋段地表下沉量测断面间距表
隧道埋深H0（m）
量测断面间距（m）
2.5B＞H0＞2B
20～50
B＜H0≤2B
10～20
H0≤B
5～10
注：
H为隧道埋深，B为隧道开挖宽度。
地表沉降测点横向间距为2～5m。
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于H+B,地表有控制性建（构）筑物时,如尤溪隧道出口公路，量测的范围应适当的加宽。
其测点布置见图4-3地表沉降点布置示意图，地表观测断面数量至少2个。
图4-3地表沉降点布置示意图
4.5.2拱顶下沉测点和净空变化测点
拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。
监控量测断面间距按表4-4的要求布置。
拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。
当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点。
表4-4必测项目监控量测断面间距
围岩级别
断面间距（m）
Ⅴ
5～10
Ⅳ
10～30
Ⅲ
30～50
注：
Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。
4.5.3净空变化量测测线数
可参照表4-5、图参照图4-6布置。
4-5净空变化量测测线线数
地段
开挖方法
一般地段
特殊地段
全断面法
一条水平测线
---
台阶法
每台阶一条水平测线
每台阶一条水平测线，两条斜测线
分部开挖法
每分部一条水平测线
CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线
4.5.4测点布置要求
不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。
4.5.5监控量测频率及监控量测基准
（1）监控量测频率
必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分按表4-7和表4-8确定。
由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。
出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。
表4-7按距开挖面距离确定的监控量测频率
监控量测断面距开挖面距离（m）
监控量测频率
（0-1）B
2次/d
（1-2）B
1次/d
（2-5）B
1次/2-3d
＞5B
1次/7d
注：
B为隧道开挖宽度。
表4-8按位移速度确定的监控量测频率
位移速度（mm/d）
监控量测频率
≥5
2次/d
1～5
1次/d
0.5～1
1次/2-3d
0.2～0.5
1次/3d
＜0.2
1次/7d
（2）监控量测控制标准
监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制定。
隧道初期支护极限相对位移可参照表4-9选用。
表4-9双线隧道初期支护极限相对位移
围岩级别
隧道埋深h（m）
H≤50
50＜h≤300
300＜h≤500
拱脚水平相对净空变化（%）
Ⅱ
—
0.01-0.03
0.01-0.08
Ⅲ
0.03-0.10
0.08-0.40
0.30-0.60
Ⅳ
0.10-0.30
0.20-0.80
0.70-1.20
Ⅴ
0.20-0.50
0.40-2.00
1.80-3.00
拱顶相对下沉（%）
Ⅱ
—
0.03-0.06
0.05-0.12
Ⅲ
0.03-0.06
0.04-0.15
0.12-0.30
Ⅳ
0.06-0.10
0.08-0.40
0.30-0.80
Ⅴ
0.08-0.16
0.14-1.10
0.80-1.40
注：
①本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。
表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。
②拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。
③墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.1～1.2后采用。
位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表4-10要求确定。
表4-10位移控制基准
类别
距开挖面1B（U1B）
距开挖面2B（U2B）
距开挖面较远
允许值
65%U0
90%U0
100%U0
注：
B为隧道开挖宽度，U0为极限相对位移值。
根据位移控制基准，按表4-11分为三个管理等级。
表4-11管理等级
管理等级
距开挖面1B
距开挖面2B
Ⅲ
U＜U1B/3
U＜U2B/3
Ⅱ
U1B/3≤U≤2U1B/3
U2B/3≤U≤2U2B/3
Ⅰ
U＞2U1B/3
U＞2U2B/3
注：
U为实测位移值。
地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取最小值。
采用分布开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑个分部的相互影响。
围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。
一般情况，二次衬砌的施做应在满足下列要求进行：
①隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；
②隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。
对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。
4.6监控量测方法
4.6.1一般规定
现场监控量测根据实际情况应由各隧道架子队负责现场观测记录，项目部处理数据和日常监督检查。
现场监控量测应根据已批准的监控量测实施细则进行测点埋设、日常量测和数据处理，及时反馈信息，并根据地质条件的变化和施工异常情况，及时调整监控量测计划。
4.6.2量测方法
（1）洞内、外观察
施工过程中应进行洞内、外观察。
洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。
开挖工作面观察应在每次开挖后进行，及时绘制开挖工作面地质素描图、数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表，并与勘查资料进行对比。
初期支护状态的观察和裂隙描述，对直接判断围岩的稳定性和支护参数的检验是不可缺少的。
应注意观测初期支护的变形以及渗水情况，及时发现及时治理，避免工程事故的发生。
洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建（构）筑物进行观察。
实践证明，开挖工作面的地质素描和数码成像对于判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件是十分重要的，必要时进行物理力学实验，获得围岩的具体力学参数，为施工阶段围岩分级和科学的信息化施工提供有效的参考依据。
在进行地质素描及数码成像的时候，工作面应有良好的照明和通风条件，以保证地质素描及数码成像的效果。
（2）变形监控量测
变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法。
隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。
测点应埋设应符合相关规定的测线两端。
①采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。
本计划要求初期支护有拱架必须焊接在拱架上，无拱架按照锚杆施工要求进行钻孔预埋，埋设的粘结力大于测量拉力的10倍且长度不少于30cm。
②采用全站仪量测时，测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。
量测方法包括自由设站和固定设站两种。
拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。
在隧道拱顶轴线附近通过焊接或钻孔预埋测点。
测点应与隧道外监控量测基准点进行联测。
采用全站仪量测时，测点及量测方法同上。
拱顶下沉量测同位移变化量测一样，都是隧道监控量测的必测项目，最能直接反映围岩和初期支护的工作状态。
目前拱顶下沉量测大多数采用精密水准仪和铟钢挂尺等。
拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩（为了保证量测精度，常常在左右各增加一个测点，即埋设3个测点），吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。
可用直径6mm钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。
测点的大小要适中。
过小测量时不易找到：
过大，爆破易被破坏。
支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快从新设置，以保证数据不中断。
拱顶下沉量测示意图见图4-12。
图4-12拱顶下沉测量示意图
拱顶下沉量的确定比较简单，即通过测点不同时刻相对标高h求出两次量差的差值△h，即为该点的下沉值。
读数时应该读三次，然后取其平均值。
具体记录表格见后。
拱顶下沉量测也可以用全站仪进行非接触量测，特别对于断面高度比较高的隧道，非接触量测更方便，其具体量测方法与三维位移量测方法类似。
地表下沉量测一般用精密水准仪和铟钢尺进行测量，量测结果能反映浅埋隧道开挖过程中地表变形的全过程，其量测精度一般为±1mm。
浅埋隧道地表下沉量测的重要性，随隧道埋深变浅而增大。
地表下沉量测断面宜于洞内周边位移和拱顶下沉量测设置在同一截面，当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。
在隧道纵向（隧道中线方向）至少布置一个纵向断面。
在横断面上至少应布置7个测点，两测点的距离为2～5m。
在隧道中线附近测点应布置密一些，远离隧道中线应疏一些。
地表下沉量测方法和拱顶下沉量测方法相似，即通过测点不同时刻标高h，求出两次量测的差值△h，即为该点的下沉值。
需要注意的是，参考点（基准点）必须设置在工程施工影响范围以外，以确保参考点，（基准点）不下沉，并在工程开挖前对每一个测点读取初始值。
一般在距离开挖面前方H+h处（H为隧道埋深，h为隧道开挖高度）就应对相应测点进行超前监控测量，然后随着工程的进展按一定的频率进行监控量测。
在读数时各项限差宜严格控制，每个测点读数误差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。
首次观测时，对测点进行连续三次观测，三次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。
当所测地层表面立尺比较困难时，可以在预埋的测点表面粘贴膜片式反射器作为测点靶标，然后用全站仪进行非接触量测。
地表测量的重要性见表4.6-12。
表4-13地表沉降量测的重要性
埋深
重要性
测量与否
3B＜H
小
不必要
2B＜H＜3B
一般
最好量测
B＜H＜2B
重要
必须量测
H＜B
非常重要
必须列为主要量测项目
4.7监控量测的点位现场标示
所有监控量测点位按照本细则进行布置外，必须进行标示。
对洞口和浅埋段及地表沉降监测点及边仰坡监控点必须按序号进行标示，数据资料按点位序号进行编排。
标示牌要求见图6-13,要求白底红字，单位为cm。
隧道内监控量测点：
设在风管的相反侧，标明监控量测点的里程具体见图6-13，要求白底红字，单位为cm。
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