隧道测量方案.doc

   吉怀三标隧道测量方案
1 工程概况 
我标段拟建隧道为冲口隧道，该隧道位于凤凰县杆子坪乡东侧，设计为小间距隧道，最小间距位于怀化端，宽度为8.17米。洞轴线走向约184°，最大埋深约107m.。冲口隧道左线起讫桩号ZK10+630~ZK11+055,全长425m；平面线型为直线；纵坡为0.7%和-2%的人字坡。隧道右线起讫桩号YK10+660~YK11+065.696,全长405.696m；平面线型为直线；纵坡为0.69%和-2%的人字坡。隧道净宽10.75m，隧道净高5.0 m。本隧道选择采用拱部单心半圆，侧墙为大半径圆弧的单曲墙式内轮廓断面。其中岩性的V、Ⅲ类围岩占全线隧道的大部分。
    2 控制点的布设及施测
2.1控制点的布设
首先对设计院交付的GPS点位进行复测，依据复测点位在隧道口设置精密三角网，并对其基准点和水准点进行校核。洞外水准点、中线点根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点根据施工进度设定。洞内施工隧道测量，桩点必须稳定、可靠，且通视良好。水准点应设在不易破坏处，并加以妥善保护。洞内导线点采用地下挖坑，然后浇筑混凝土并埋入铁制标心的方法。这与一般导线点的埋设方法基本相同。但由于洞内狭窄，施工及运输繁忙，且照明差，桩志露出地面极易破坏，故标石顶面应埋在坑道底面以下10~20cm处，上面盖上铁板或厚木板。并在边墙上用红油漆注明点号，并以箭头指示桩位。导线点兼作高程点使用时，标心顶面应高出桩面5mm。
2.2控制点的施测
控制点施测主要为洞内施工测量,洞内导线根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口控制点纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差，不应超过测量等级的要求，后视方向的长度不宜小于300m。导线点尽量沿路线中线布设，导线边长在直线地段不宜短于200m；无闭合条件的单导线，应进行二组独立观测，相互校核。导线点按一级导线测量要求施测，水准点按四等水准点测量要求施测。
3 中线及高程点放样程序
工艺流程
洞外平面控制测量 洞外高程控制测量 洞内导线测量 洞内高程控制测量 隧道中线的测设 隧道施工放样 隧道贯通误差的测量与调整 竣工测量
3.1 洞外导线测量
洞外导线测量的主要任务是对设计院提供的隧道控制网进行复测，以保证隧道控制网的精度，
3.2 洞外水准测量，按四等水准测量施测
3.3 洞内导线测量
洞内导线测量的目的是以必要的精度，按照洞外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，定出隧道开挖的方向，保证相向开挖的隧道在规定的精度范围内贯通。
洞内导线的布设形式
洞内导线必须随隧道的掘进向前延伸，而且是在隧道贯通之前，就得依据导线测量路线中线，进行隧道施工放样，因此，洞内导线必须满足以下条件：
（1）应尽可能有利于提高导线临时端点（开挖面前的导线点）的点位精度。
（2）新设立的导线点必须有可靠的检核，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，及时觉察由于山体压力或洞内施工、运输等影响而产生的点位位移。
（3）结合实际情况和冲口隧道类型采用单导线施测，单导线测量方法是：假设A点为洞外平面控制点，1、2、3、4为洞内导线点。单导线的角度可采用左右角观测法，即在一个导线点上，用半数测回观测左角，半数测回观测右角。计算时再将所测角度统一归算为左角或右角，然后取平均值。观测右角时，仍以左角起始方向配置度盘位置。在左角和右角分别取平均值后，
（4）洞内导线测角和测边
洞内导线测角的方法与洞外导线基本相同，宜采用方向观测法。当只有两个方向时，可采用左右角观测法。但由于洞内外环境的特殊性，必需采取一些特殊的措施。
①洞口内外两个测站的测角，给予足够的重视。由于洞内外温差大，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。
③洞内测角的照准目标，采用站牌作为照明目标，将灯光直接照明站牌达到最佳的通视效果即可。洞内每次爆破之后，会产生大量的烟尘，影响成像，因此，测角必须等通风排烟，成像清晰后方可进行。
④对于隧道内有水的情况，做好排水工作。即在导线点桩志周围用黏土扎成围堰，将堰内积水排除，堰外积水引流排放。
⑤洞内导线测边与测角同步进行，均采用徕卡TC802全站仪测定。洞内导线的平差采用单导线平差，当隧道全部贯通后，对洞内导线网和洞外导线网联测，重新观测平差，最后确定隧道中线。
3.4洞内水准点测量
洞内水准测量的目的，是为了在洞内建立一个与洞外统一的高程系统，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与洞外水准测量基本相同，但由于隧道施工的具体情况，必须注意以下几点：
⑴在隧道贯通之前，洞内水准路线均为支水准路线，因此须用往返测进行检核。由于洞内施工场地狭小，运输频繁，施工繁忙，会有水的侵害，会影响到水准标志的稳定性，故应经常性地由洞外水准点向洞内进行重复的水准测量，根据观测结果以分析水准标志有无变动。
⑵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要迁站。洞内导线点也可用作水准点。一般情况下，水准点的间距不大于200m
⑶隧道贯通后，由进口水准点至出口水准点，整个水准路线复测一次，按附合水准路线进行平差计算。
3.5 隧道洞内中线的测设
⑴洞内中线测量在隧道施工过程中，是一项经常性的工作。隧道掘进洞内之后，首先须建立临时中线，以指导导坑的开挖。随后应测设正式中线，指导隧道的全面开挖和作为隧道衬砌工程的依据。
⑵洞内临时中线点的埋设，一般采用混凝土包裹木桩，其上钉小钉的桩志，点名为该点的里程桩号。正式中线点的桩志与洞内导线点的桩志相同，为混凝土金属标志。
⑶中线点的间距视施工需要而定，一般在直线段，临时中线点为20~40m一点，正式中线点位90~150m一点。
3.6隧道施工放样
⑴开挖断面的放样测量
隧道开挖断面必须确定断面各部位的高程，通常采用腰线法。并配合断面检测仪进行断面的开挖。
⑵衬砌放样
隧道各部位衬砌的放样，是依据路线中线，起拱线及路基高程定出其断面尺寸。所以在衬砌放样之前，首先应进行复合检查。
①拱部衬砌放样
拱部衬砌的放样主要是将拱架安置在正确位置上。拱部分段进行衬砌，一般按6~12m进行分段，地质不良地段可缩短至1~2m。拱部放样根据路线中线点及水准点，用全站仪和水准仪放出拱架顶的位置和起拱线的位置以及十字线（是指隧道中线与垂直线所形成的十字线），然后将分段两端的两个拱架定位。拱架定位时，应将拱架顶与放出的拱架顶位置对齐，并将拱架两侧拱脚与起拱线的相对位置放置正确。两端拱架定位并固定后，在两端拱架的拱顶及两侧拱脚之间绑上麻线。在对拱架逐个检查调整。
②边墙的衬砌放样
边墙衬砌先根据路线中线点和水准点，按施工断面各部位的高程，用仪器放出路基高程、边墙基底高程及边墙顶高程，对已放过起拱线高程的，再对起拱线高程进行检核。如为直墙，可从校准的路线中线按设计尺寸放出支距，即可立模衬砌。
③洞门仰坡放样
仰坡与边坡在坡面上放样方法相同。即先把仰坡的坡脚线（相当于边坡的路肩线）按设计数据在地面上确定下来，在得到坡脚线高程和平面位置之后，再根据设计的仰坡坡度，即可定出坡顶线。
④端墙和翼墙的放样
直立式端墙，洞门里程即是端墙里程。放样时将仪器置于洞门里程中线上，放出十字线或斜角线即是端墙位置。翼墙的放样是按照设计尺寸，在地面上放出翼墙基底的位置，再在端墙上标出翼墙墙面的坡度，据此绷上麻线，指导施工。
3.7隧道贯通误差的测定与调整
隧道贯通后，应及时地进行贯通测量，测定实际的横向、纵向和竖向贯通误差。若贯通误差在容许范围之内，就可认为测量工作已达到预期目的。不过，由于存在着贯通误差，它将影响隧道断面扩大及衬砌工作的进行。因此，应该采用适当的方法将贯通误差加以调整，从而获得一个对行车没有不良影响的隧道中线，并作为扩大断面、修筑衬砌以及铺设道路的依据。
⑴贯通误差的测定方法
采用中线法贯通的隧道，当隧道贯通之后，从相向测量的两个方向各自向贯通面延伸中线，并各钉一个临时桩A和B，量测出两临时桩AB之间的距离，即得到隧道实际横向贯通误差；AB两临时桩的里程之差，即为隧道的实际纵向贯通误差。
⑵贯通误差的调整
调整贯通误差，原则上应在隧道未衬砌地段上进行，一般不再变动已衬砌地段的中线。所以未衬砌地段的工程，在中线调整之后，均应以调整后的中线指导施工。冲口隧道为怀化端单侧施工，不是双向开挖，贯通误差调整为进口端，出口端中线连线为基准，各个断面坐适当调整。
3.8竣工测量
隧道竣工后，为了检查主要结构物和建筑物以及路线位置是否符合设计要求并提出竣工文件所需资料，也为将来运营中的维修工程等提供测量控制点，必须进行竣工测量。
⑴在进行竣工测量时，首先进行中线测量，从隧道一端至另一端。在测量时，直线地段每50米，以及以后需要加测断面处，打临时中线桩或标出。在检测时核对其里程及其中线的偏差。此外，对洞身断面变换处和衬砌类型变换处的里程也进行核对。在中线测量闭合后，于直线地段每200m左右埋设一个永久中线点。永久中线点埋设之后，在边墙上标明点的名称及里程。永久中线点的埋设同洞内导线点的埋设一样。
⑵洞内水准点短于一公里的隧道至少埋设一个或两端洞门附近各埋设一个。水准点的编号和高程应标记在隧道的边墙上。洞内水准点应符合在洞外水准点上，平差后确定各点高程。
⑶中线测量已在欲测断面处打有临时中线桩，据以测绘每个断面处隧道的实际净空，包括拱顶高程，路线中线左、右起拱的宽度，铺底或仰拱高程。测量的方法一般采用支距法，以路线中线为准。最后绘出断面净空图。
4 质量标准及技术要求
质量标准及技术要求按《JTGC10—2007公路勘测规范》规范要求对洞内外控制点测设。隧道总体实测项目如下表：
项次
检查项目
规定值或
允许偏差
检查方法和频率
1
车行道(mm)
±10
尺量：每20m(曲线)或50m(直线)检查一次
2
净总宽(mm)
不小于设计
尺量：每20m(曲线)或50m(直线)检查一次
3
隧道净高(mm)
不小于设计
水准仪：每20m(曲线)或50m(直线)测一个断面，每断面测拱顶和两拱腰3点
4
隧道偏位(mm)
20
全站仪或者其他测量仪器：每20m(曲线)或50m(直线)检查1处
5
路线中心线与隧道中心线的衔接(mm)
20
分别将引道中心线和隧道中心线延长至两侧洞口，比较其平面位置
6
边坡、仰坡
不小于设计
坡度板：检查10处

5 监控量测项目及仪器 
    5.1 量测项目的选定 
    本次 监控量测项目选定根据《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)的相关规定，在充分考虑各座隧道工程特点及围岩地质条件的基础上，并结合其他类似工程的监控量测经验，按照量测简便、结果可靠、成本低廉，同时便于施工单位采用等原则确定。 
    (1)必测项目 
    必测项目是为了在设计、施工过程中确保围岩稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性量测。此类量测通常测试方法简单，费用少，可靠性高，但对监视围岩稳定、指导设计施工却有巨大的作用。根据施工图纸要求量测任务中选择的必测项目有:超前地质预报、地质和支护状况观察、水平收敛及拱顶下沉测量、仰拱隆起测量。 
    (2) 选 测 项目 
    选测项目安装埋设比较复杂，量测项目较多、时间长、费用较大，但工程竣工后还可以进行长期观测。在本次量测任务中选择的选测项目有围岩体内位移(洞内设点)、二衬钢筋应力、孔隙水压力。 我标段冲口隧道属于短距离隧道，不考虑选测项目。
    (3 )地质超前预报 
    工程实例表明，由于用于隧道施工图设计的地质勘探报告主要是从宏观方面对隧道的类别进行判定，因此，为了准确地评定围岩级别，继而调整支护参数和衬砌类别，同时对前方存在断层、溶洞等不良地质现象进行预报，提前做好过渡这些不良地质地段的工程措施，必须利用地质超前预报对掌子面前方地质状况进行施工现场全程勘察。在本次测量任务中将利用结果准确、操作简捷、使用灵活的地质雷达进行地质超前预报。
   5.2 量测仪器的选定 
    在隧道监控量测中，仪器的选择决定着能否取得准确可靠的数据，甚至决定着监控工作能否顺利的完成。考虑本次所要监控隧道围岩均为硬岩，个别隧道施工环境较差，雨季有滴状出水，且各工地相距较远，量测工作量大等特点，在仪器选择上首先考虑功能与可靠性，其次为易操作性和便携性，最后兼顾性价比，最终选择仪器见表1。

    5.3 测点布置及量测方法 
    对量测测点的科学布置是监控测量方案设计的又一关键问题。对此应重点监测围岩质量差或局部不稳定块体、节理或地下水发育地段，以及特殊工程部位(如洞口处)。监测点的安装埋设应尽可能靠近隧道掌子面，以便尽可能完整获得围岩开挖后初期力学形态变化和变形情况。
    5.3.1 地质和支护状况观察 
    地质和支护状况观察分为开挖工作面观察和已施工区段观察2部分。开挖工作面观察在每次开挖后进行，内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、风化变质情况、断层分布、初期支护效果及涌水情况等。 
    已施工区段观察每天进行一次，内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况。每次观察除进行相关的记录外，均进行数码拍照，并及时整理成档。 
   5.3.2 拱顶下沉量测 
    拱顶下沉量测是在隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各2m处设置3个带挂钩的膨胀螺钉作为测桩;埋设前先用小型钻机在待测部位成孔，然后将膨胀螺钉拧紧即可。对于稳定性较差的围岩，测桩可在锚喷支护后布置，量测时可借用钢尺式收敛计及附带挂钩挂在测点上稳定后用高精度水准仪量测(图1)

5.3.3 周边位移量测 
    隧道围岩周边位移量测测点的埋设方法与拱顶下沉相似;对于预设点的断面，在隧道开挖爆破之后24h 内，按三角形沿隧道周边在拱顶和边墙部位分别埋设测桩;拱顶部分的测桩可利用拱顶下沉的钡1桩;隧道上台阶开挖阶段布设①②③测头，下台阶开挖后布置④ ⑤测头，共计6条测线。采用中铁西南科学研究院生产的SW-IV型钢尺式收敛计量测周边收敛变形。  
5.3.4 地质超前预报 
    地质雷达超前预报与STP地震预报法和掌子面取芯钻孔法相比较，具有结果准确、操作简捷、使用灵活等特点。量测任务中选用的是加拿大A-CUBED公司的EKKO-100型地质雷达。探测布置为在隧道上台阶掌子面每开挖7-8m进行一次超前预报。判断前方20m范围内的围岩地质情况，并确定围岩类别，以便制定正确的开挖及支护方法。 
6 量测频率 
    必测项目可在测点埋设后即读取初始读数，选测项目在混凝土初凝后测取初始读数，以后根据技术规范要求的采集频率和次数进行收集数据，但量测频率也须根隧道开挖进度和所量测数据的变化情况当的调整。同一断面尽量在每天同一时刻量测，即保证量测间隔相同。 
 7.测量复核措施及资料的整理：
7.1控制点进行有效的保护，避免被破坏，其点位不得发生位移，沉降等。
7.2细部放样采用不同人员、不同仪器，或钢尺进行，条件不允许的可独立施测两次。
7.3外业记录采用统一格式，装订成册，回到内业及时整理并填写有关表格，并由不同人员将原始资料及有关表格进行复核，对于特殊测量要有技术总结和相关说明。
7.4全站仪、水准仪等仪器必须标定并且有检验标定书，还要不定期对所使用仪器进行校核，确保仪器使用无误。
7.5导线点、水准点的测量复核记录、平差记录，各放样点的坐标、高程的计算书以及放样记录，所有测量资料统一编号，分类装订成册。
8.仪器的配备及人员的组成：
8.1主要仪器的配备情况
测量仪器配备一览表
序号
测量器具名称
型号规格
单位
数量
备注
1
全站仪
Jc802
台
1
工程开工即组织进场
2
自动安平水准仪
博飞Al422
台
1
3
钢尺
50m
把
2
4
钢卷尺
5m
把
10
5
塔尺
5m
把
2
8.2测量人员组成
项目技术负责人1名
测量技术员：2名
9.仪器保养和使用制度：
1. 仪器实行专人负责制，建立仪器管理台帐，由专人保管、填写。
2. 所有仪器必须每年鉴定一次，并经常进行自检。
3. 仪器必须置于专业仪器柜内，仪器柜必须干燥、无尘土。
4. 仪器使用完毕后，必须进行擦拭，并填写使用情况表格。
5. 仪器在运输过程中，必须手提，禁止置于有震动的车上。
6. 仪器现场使用时，司仪员不得离开仪器。
7. 水准尺不得躺放，三脚架水准尺不得作工具使用。
10.测量管理制度：
10.1所有测量人员必须持证上岗。
10.2上岗前必须学习和掌握《JTGC10—2007公路勘测规范》、《工程测量规范》、《公路隧道施工测量规程》公司技术部制定的《测量管理制度》等基本方案。
10.3到现场放样前，必须先熟悉图纸，对图纸技术交底中的有关尺寸进行计算、复核、制定具体的方案后方可进场施测。
10.4所有测量人员必须熟悉控制点的布置，并随时巡视控制点的保存情况，如有破坏应及时汇报。
10.5测量人员应了解工程进度情况，经常同有关领导和有关部门进行业务交流。
10.6经常与技术干部保持联系，及时掌握图纸变更洽商，并及时将变更内容反映的图纸上。
10.7爱护仪器，经常进行擦拭，检查时仪器保持清洁、灵敏，并定期维修。
10.8有关外业资料要及时收集整理。
10.9定期开展业务学习，努力提高测量人员素质。
10.10必须全心全意为项目部服务，必须将所测的点或线向项目部交代清楚。
10.11要进入隧道测量，必须遵守隧道安全人员的安排，并配带相关的安全着装，设施等。隧道内布点若有扰动围岩事先经相关技术人员许可。

中铁十五局集团公司
吉怀三标项目经理部
2009年6月24日