隧道工程测量

隧道测量

第一节隧道施工测量的内容及其作用

隧道施工测量一般是包括在地面上建立平面的与高程的控制网。随着施工的进展，将地面上的坐标、方向和高程传递到地下去，在地下进行平面的与高程的控制测量，再根据地下控制点进行施工放样，指导开挖、衬砌施工。进行这些测量工作的目的，就是要在地下标定出工程的设计中心线与高程，为开挖、衬砌指定出方向、位置；保证在两个相向开挖面的掘进中，施工中线及高程能够正确贯通，符合设计要求；保证开挖不超过规定界限；

因为铁路隧道是整个铁路的一部分，所以当线路定测以后，隧道两端洞口的位置就确定下来，而用标桩固定在地面上。

对于直线隧

道来说，如图9

－2，A、D为隧

道两端洞口点，

它们的位置是利

用线路上的直线

点ZD1、ZD2、及ZD3、用经纬仪以正倒镜法放样出来的。直线隧道的方向，就根据A、D两点来确定。因此，在建立地面控制网时，必须将它们作为控制点，如果因为地形的限制，不能将它们做为首级控制网的点子，也要用插入点的方法测定它们的位置。这样就可以根据控制点的坐标，求得在两端洞口处进洞拨角的数值，用以在施工时指导进洞的方向。

对于曲线隧道而言，控制网的作用一方面要保证隧道本身的正确贯通，另一方面还要控制前后两条切线的方向，使它们不产生移动而影响

前后直线线路的位置如图9-3。这时除了将洞口的两点A、D包括在控制网中以外，还应该将两切线上的点子ZD1、ZY、ZD3及ZD4也包括在控制网内，这样就可以精确地测定两条切线的交角，从而精确地确定曲

线元素，

以保证在

地下开挖

中放样数

据的正确

性。

隧道中线上各点的坐标都是根据地面控制网的坐标系统计算的。以后根据施工的进展，将地面上的坐标系统通过洞口、竖井或斜井传递到地下，在地下坑道中再用导线测量方法建立地下控制系统。隧道中线上各点的位置以及地下其它各种建筑物的位置，都根据地下控制点以及由它们的坐标所算得的放样数据进行放样。应用这种放样方法时，由于布设了地面和地下控制网可以控制误差的积累，从而保证贯通精度。

第2节隧道贯通测量的要求

1 贯通误差的定义

1) 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。

2) 纵向贯通误差

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），

3) 高程贯通误差

贯通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）。

4) 横向贯通误差

贯通误差在垂直于中线方向的投影长度成为横向贯通误差（简称横向误差），在实际上最重要的是横向误差。因为横向误差如果超过了一定的范围，就会引起隧道中线几何形状的改变，甚至洞内建筑物侵入规定限界而使已衬砌部分拆除重建，给工程造成损失。

2各项贯通误差的允许数值，

《铁路测量技术规则》对于贯通误差规定为： 1) 横向误差规定

当两向开挖的洞口间长度为4km 及4km 以下时为100mm （即中误差为±50mm ）在4～8km 时为150mm （即中误差为±75mm ），在8km 以上时应根据现有的测量水平另行酌定。 2) 高程误差规定

对于高程误差规定不超过±50mm （即中误差为±25mm ）。 3) 纵向误差的限值

对于纵向误差的限值，一般都不作明确规定，如果按照定测中线的精度要求，则应小于隧道长度的1/2000。 3 贯通误差的分配

系将地面控制测量的误差做为影响隧道贯通误差的一个独立因素，而将地下两相向开挖的坑道中导线测量的误差各为一个独立因素。设隧道总的横向贯通误差的允许值为⊿，则得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：设用地下导线测得的工作面处控制点坐标，相对于支导线在洞口之起始点有横向误差m1，用地面控制网联测两洞口两点坐标的相对横向误差为m2。则有：

2∆=212m +22m =3m q

∆±=∆±

=58.03

q m

对于通过竖井开挖的隧道，考虑到两个竖井定向的误差，上式为：

2∆=212m +22m +223m =5m q

∆±=∆±

=45.05

q m

设隧道的总的高度贯通中误差的允许值为⊿h ，则地面水准测量的误

差所引起的高程贯通中误差的允许值为

h h h m ∆±=∆±

=71.02

第二节 地面控制测量的误差对于隧道贯通误差的影响

隧道施工控制网的主要作用是保证地下相向开挖工作面能正确贯通。它们的精度要求，主要取决于隧道贯通精度的要求、隧道长度与形状、开挖面的数量以及施工方法等。

一 导线测量隧道贯通误差的简明估算

1．由于导线测角误差而引起的横向贯通误差为： 2

∑′

′±

=x ββy R ρm m （9-9）

式中m "β为导线测角的中误差，以秒计算；

2∑x R 为测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和；

2．由于导线量边误差而引起的横向贯通误差为： 2∑±

=y l

l y d l

m m （9-11）

式中

l

m l

为导线边长的相对中误差。 2

∑y d 为各导线边在贯通面上投影长度平方的总和。

即得导线测量的总误差在贯通面上所引起的横向中误差为：

22222

∑)(+∑)′′(±= +±=y

l x βz

y βy y d l

m R ρm m m m （9-13） 二 控制网的隧道贯通误差严密算法

1 先列出地下导线起始点横坐标误差函数式和地下导线起始方位角误差函数式，计算它们对横向贯通的综合影响，作为总的误差函数式。

2 按最小二乘法，顾及具体网形，计算该函数式误差的大小。 第三节 地面控制网的布设方案及布测精度 洞口投点

隧道洞外的控制测量，应在施工开始前布测。平面控制网可以结合隧道的长度和平面形状以及路线通过地区的地形情况，采用三角测量、三边测量、边角测量、导线测量、GPS 测量。目前更多的是采用导线测量和GPS 测量，三角测量、三边测量、边角测量己较少采用。 无论用何种方法施测的隧道控制网，在隧道的每一个入口处，都要布测一个控制点，该点也可以是加密点(如图9-2中的A 点和D 点)。这些点称之为洞口投点，为了使洞内导线有起始方向和检测校核方向，在每个洞口还应至少再布测两个控制点，并且与洞口投点相互通视，与洞口投点的高差不宜过大。 一、隧道三角测量布设精度：

隧道三角网观测的精度要求，在《铁路测量技术规则》中列出了三角测量的等级，如表9-10所示。该表也可以作为实际工作的参考。

表9-10