工程测量技术在隧道施工中的应用.doc

黄河水利职业技术学院
毕业论文（设计）

工程测量技术在隧道施工中的应用

学生姓名： 席利宁 学号：
指导教师： 陈旭 职称： 讲师
专 业： 工程测量技术
系（部）： 测绘工程系

二○一四年五月
黄河水利职业技术学院毕业设计指导教师意见
2023年 5月 19日
学生姓名
席利宁
专业
工程测量技术
班级
工测1105
设计题目
工程测量技术在隧道施工中的应用
指导教师意见：

是否批准参见答辩：
批准（ ） 不批准（ ）

指导教师署名：
工程测量技术在隧道施工中的应用
席利宁
(黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003)

摘 要

隧道测量技术在过去的十数年里有了长足的发展，其表现是自动化限度越来越高，测量仪器的体积越来越小，重量越来越轻，测量速度越来越快，工作效率越来越高。在大地和工程测量方面，最具代表性的发展是全站仪和 GPS 的广泛应用，以及将这两种技术与计算机技术的融合。隧道测量技术是指针对隧道勘察设计，施工和竣工验收及隧道运营期间所展开的有关测量活动，这些测量工作有些与通常意义上的工程测量有关，如隧道施工控制测量，放样测量，断面测量等，有些与地质勘察和灾害监测有关，如隧道施工地质超前预报探测和变形监测，尚有一些与工程质量有关的监测，如混凝土厚度检测，混凝土质量检测，隧道衬砌检测，运营隧道内表面状态检测。 随着科技的不断进步，测量工作所涵盖的范围越来越广，测量工作对工程的成败和盈亏起着举足轻重的的地位。
本文以正在施工的乌东德水电站隧道为例，介绍有关全站仪在隧道施工测量中的应用。

关键词：隧道工程; 控制测量;断面测量;超欠挖测量;监控测量

第1章 绪论 1
1.1隧道施工测量的内容和作用 1
1.2隧道施工测量现状 1
第2章 乌东德水电站右岸工程概况 3
2.1地理位置 3
2.2地质条件 3
第3章 控制测量 8
3.1 控制测量的概念 8
3.1.1目的与作用 8
3.1.2 控制测量分类 8
3.1.3 有关名词 8
3.2 工程概述 8
3.3 观测依据 9
3.4 平面坐标和高程系统 9
3.5 资源配置 9
3.6 平面、高程控制网校测及加密方案 10
3.7 观测实行措施 12
3.8内业数据解决 13
3.9导线控制点精度 14
第4章 隧道施工断面测量 15
4.1 隧道断面测量工作准备 15
4.2断面测量 15
第5章 超欠挖测量 17
5.1 超欠挖产生的因素 17
5.2 隧道超欠挖的控制措施 18
5.3 隧道超欠挖程序 19
第6章 监控测量 20
6.1 监控测量的概念 20
6.1.1隧道监控量测的必要性 20
6.1.2隧道施工监控量测的目的 20
6.2 一般规定 21
6.3 监测依据 21
6.4 监测内容 21
6.5监测方法及过程 22
6.5.1 全站仪测点的埋设安装 23
6.5.2 测点布置及观测规定 24
6.5.3 仪器读数 25
第7章 结束语 26
参考文献 28
致谢 29
附录1 30
附录2 34

工程测量技术在隧道施工中的应用

第1章 绪论
1.1隧道施工测量的内容和作用
1．洞外控制测量：在洞外建立平面和高程控制网，测定各洞口控制点的位置；
2．洞内外联系测量：将洞外的坐标、方向和高程传递 到隧道内，建立洞内、洞外统一坐标系统；
3．洞内控制测量：涉及隧道内的平面和高程控制；
4．隧道施工测量：根据隧道设计规定进行施工放样、指导开挖；
5．竣工测量：测定竣工后实际中线位置和断面净空及各建、构筑物的位置尺寸。
1.2隧道施工测量现状
隧道施工测量重要是施工放样测量，断面和竣工验收测量。施工放样测量是以线路中线测量为其核心和基本，随着隧道施工技术的发展和对施工质量以及精度规定的提高，施工放样测量所涵盖的领域越来越广，今天我们讨论施工放样测量时，很自然的会联想在掌子面炮孔放样，激光导向测量隧道轮廓放样，钢拱定位，锚杆定位测量，模板放样以及避车洞、人行横通道放样等。隧道施工放样测量通常需要借助经纬仪全站仪来完毕，普通经纬仪全站仪能较好的满足线路中线测量的需要但对于隧道施工中的结构放样测量由于缺少相应的测量软件和自动化功能，使得其测量效率减少，难以满足现代化的隧道施工放样测量的需要为了满足隧道施工测量的多种需求，瑞士伯安测量技术公司开发了基于 LEICA TPS1100/1200 系列全站仪的隧道施工放样测量软件 TMS SETOUT集多种放样任务于一“人”，大大提高了隧道施工放样测量的效率。
隧道断面测量重要涉及断面放样，超欠挖控制，净空检查，实际断面形状测量及断面图绘制等内容。隧道断面测量在过去几十年里有了长足的发展，对于今天的隧道施工来说，隧道断面测量已经不是什么新鲜的东西。尽管如此，很有必要回顾一下隧道断面测量的发展。
随着着计算机技术和电子测距仪的发展，瑞士安伯格测量技术公司一方面研制出专门针对隧道断面测量的专用测量仪器AMTPROFIE2023 断面仪，由于这两种仪器大大提高了隧道断面测量的功效，一经投放市场，受到用户的热烈欢迎。90 年代安伯格测量技术公司又推出了更新一代的断面测量产品AMT PROFILE3000 和 AMT PROFILE4000 型，这两种型号的产品 90 年代中期被介绍到中国，在中国很多重点工程中得到了应用，在指挥隧道施工和质量控制等各方面发挥了重要作用，如二滩水电站，小浪底水电枢纽工程，秦岭铁路隧道，陕西高速公路隧道等，其中二滩水电站和小浪底枢纽工程由外国施工公司负责施工总承包，对在中国分包施工公司的施工质量管理和控制等方面的许多做法给中国公司留下了深刻的印象。
进入 21 世纪以后，随着全自动全站仪的技术 发展，使得以全站仪为基础的隧道隧道断面测量成为也许。一种全新的 LEICA AMT 隧道测量系统应运而生，LEICA AMT隧道测量系统是安伯格测量技术公司与莱卡测量系统股份公司强强联合的结晶，她吸取了前六代隧道断面测量系统的精髓，并赋予全新的设计理念，以智能化的应用软件配合LEICA TPS1100/1200 系列的通用全站仪，实现一机多用，能同时完毕隧道断面测量和施工放样测量等多种测量任务

第2章 乌东德水电站右岸工程概况
2.1地理位置
乌东德水电站是金沙江下游河段（攀枝花市至宜宾市）四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的最上游梯级，坝址所处河段的右岸从属云南省昆明市禄劝县，左岸从属四川省会东县。电站上距攀枝花市213.9km，下距白鹤滩水电站182.5km，与昆明、成都的直线距离分别为125km和470km，与武汉、上海的直线距离分别为1250km和1950km。乌东德水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，电站装机容量10200MW，数年平均发电量389.3亿kW.h。
本工程为Ⅰ等大（1）型工程，枢纽工程主体建筑物由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物等组成。
挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，坝顶高程988m，最大坝高270m；泄洪采用坝身泄洪为主，岸边泄洪洞为辅的方式。
电站厂房布置于左右两岸山体中，均靠河床侧布置，各安装6台单机容量为850MW的混流式水轮发电机组，总装机容量10200MW。重要建筑物有进水口、引水隧洞、主厂房及安装场、主变洞、母线洞、电缆廊道、尾水调压室、尾水隧洞、尾水出口、出线竖井及平洞、地面出线场、交通洞、通风排风（烟）系统、集水井排水管道洞及厂外排水系统等。引水系统采用一机一洞、尾水系统采用二机一室一洞布置，左右岸各有2条尾水隧洞与导流洞结合。
2.2地质条件
厂房区重要涉及主厂房、主变室和调压室，厂房区三大洞室平行布置，洞轴线方向为65°。
（1）主厂房
① 工程地质条件
主厂房位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离约120m，上覆岩体厚，埋深210m～390m。主厂房穿越Pt2l3-1～Pt2l3-4地层，重要为中厚层～厚层层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩，岩层倾向175°～185°，倾角70°～80°，轴线与岩层走向夹角约20°～30°，主厂房区中见一条相对较大断层，即f42，位于主厂房靠山里侧，断层延伸长约600余米。厂房区裂隙总体上不发育，记录显示主厂房优势裂隙有2组，第1组裂隙优势产状为266°∠45°，第2组裂隙优势产状为282°∠22°。围岩重要为微新岩体。总体上岩溶不发育，Pt2l3-3中发育K1、K4、K6、K8、K9等5个规模小的溶洞，顺断层、裂隙及层面发育，其中K6相对较大，呈溶缝状，溶洞长1.5m，宽0.6m，可见高度5m。勘探钻孔（ZK501、ZK502、ZK503）局部揭露到Pt2l3-3地层中的A类角砾岩，其中少数为B类，角砾岩位于主厂房与主变室之间局部岩体中，沿洞室轴向延伸约60m～80m，角砾岩顶高程824.52m，底部高程741.32m，其中B类角砾岩延伸长约20m～30m，顶高程812m左右，底高程788.8m左右。主厂房绝大部分处在地下水位以下。右岸厂房部位最大水平主应力量值集中为5~8MPa，最大值为9.7MPa，平均值为6.5MPa，最大水平主应力方向为NE81°，与洞轴线夹角为16°左右；最小水平主应力量值集中为3~6MPa，最大值为6.5MPa，平均值为4.5MPa。
② 洞室围岩工程地质分类
右岸主厂房各边墙及拱顶洞室围岩工程地质分类详见表2.2.1，右岸主厂房以Ⅱ类围岩为主，次为Ⅲ类围岩。
表2.2.1 右岸主厂房三壁围岩分类成果记录
部位
围 岩 分 布
各类围岩面积比例（％）
Ⅱ
Ⅲ
下游边墙
桩号
165.3~333
0~165.3
57.8
42.2
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
顶板
桩号
135.5~333
0~135.5
59.3
40.7
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
上游边墙
桩号
0~32.3
32.3~199.6
46.9
53.1
199.6~333

围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
围 岩 分 类 合 计（％）
53.4
46.6
③ 重要工程地质问题及评价
主厂房II类围岩占53.4%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；Ⅲ类围岩约占46.6%，Ⅲ类围岩局部稳定性差，围岩强度局限性局部也许产生塑性变形。主厂房内端墙发育断层f42，也许与优势裂隙构成半定位块体，体积约600m3，在施工过程中，受爆破等因素影响块体稳定性较差。此外，局部也许存在B类角砾岩的稳定问题。
由于右岸主厂房洞室轴线与地层走向夹角较小，约20°～30°，因此在开挖后，边墙也许因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。
主厂房围岩为Pt2l3-1～Pt2l3-4地层，其中Pt2l3-1、Pt2l3-3以灰岩为主，岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，主厂房绝大部分处在地下水位以下，受顺层溶蚀影响，施工中地下水也许沿岩溶缝隙和小的溶洞进入主厂房中，形成一些局部脉状集中式涌水，初步估算涌水量约1.2×104m3/d。
（2）主变室
① 工程地质条件
主变室亦位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离120m，上覆岩体厚，埋深250m～370m。主变室围岩为Pt2l3-3～Pt2l3-5厚层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩。岩层岩层倾向175°～185°，倾角70°～80°，轴线与岩层走向夹角约20～30°。主变室边墙附近未见较大断层出露。围岩总体上岩溶不发育，重要局部存在顺层面的溶缝，在Pt2l3-3地层中可见规模小的顺层延伸的溶洞，主变室部分处在地下水位以下。主变室地应力特性与主厂房相同。
② 洞室围岩工程地质分类
主变室围岩以Ⅱ类为主，少量为Ⅲ类围岩，见表2.2.2。
表2.2.2 右岸主变室三壁围岩分类成果记录
部位
围 岩 分 布
各类围岩面积比例（％）
Ⅱ
Ⅲ
下游边墙
桩号
0~176.8
176.8~260
68
32
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
顶板
桩号
0~195.6
195.6~260
75.7
24.3
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
上游边墙
桩号
0~231.2
231.2~260
88.9
11.1
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
围 岩 分 类 合 计（％）
77.9
22.1
③ 重要工程地质问题及评价
主变室围岩以Ⅱ类为主，约占77.9%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；Ⅲ类围岩占22.1%，局部稳定性差，围岩强度局限性局部也许产生塑性变形。此外，局部也许存在B类角砾岩的稳定问题。
由于右岸主变室洞室轴线与地层走向夹角较小，约20°～30°，因此在开挖后，边墙也许因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。
主变室围岩为Pt2l3-3～Pt2l3-5地层，其中Pt2l3-3地层约占主变室的一半，岩性重要为厚层灰岩，灰岩岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，主变室部分位于地下水位以下，在施工过程中，地下水也许沿岩溶缝隙、孔洞形成一些脉状的集中式涌水，初步估算右岸主变室的涌水量Q=0.3×104m3/d。
（3）调压室
① 工程地质条件
调压室亦位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离100m，上覆岩体厚，埋深180m～350m。主变室地层为Pt2l3-3～Pt2l3-5厚层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩，岩层倾向175°～185°，倾角70°～80°，轴线与岩层走向夹角约20～30°。未见较大断层发育，断层f100-2、f100-3位于调压室下游边墙附近，其规模小，与调压室轴线夹角分别为47°、55°。围岩总体上岩溶不发育，局部存在顺层面的溶缝，勘探平洞PD8揭露了A类角砾岩，位于调压室顶拱（外端墙）附近，调压室大部分处在地下水位以下。调压室地应力特性与主厂房相同。
② 洞室围岩工程地质分类
调压室以Ⅱ类围岩为主，次为Ⅲ类围岩（表2.2.3）。
表2.2.3 右岸调压室三壁围岩分类成果记录
部位
围 岩 分 布
各类围岩面积比例（％）
Ⅱ
Ⅲ
下游边墙
桩号
0~94.3
94.3~255.6
36.9
63.1
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
顶板
桩号
73~132
0~73
33.2
66.8

132~255.6
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
上游边墙
桩号
0~218.3
218.3~255.6
85.4
14.6
围岩类别
Ⅱ
Ⅲ
围 岩 分 类 合 计（％）
56.9
43.1
③ 重要工程地质问题及评价
调压室顶拱及下游边墙围岩以III类为主，上游边墙围岩以II类为主；II类围岩占56.9%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；Ⅲ类围岩占43.1%，局部也许产生块体失稳。在调压室下游边墙附近，断层f100-2与优势裂隙也许构成半定位块体，方量约100～300m3，在施工过程中，受爆破等因素影响块体稳定性较差。
由于右岸调压室洞室轴线与地层走向夹角较小，约20°～30°，因此在开挖后，边墙也许因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。
调压室部分围岩为Pt2l3-3厚层灰岩，岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，而调压室部分处在地下水位以下，在开挖过程中局部也许产生涌水问题，初步估算涌水量约0.9×104m3/d。

第3章 控制测量
3.1 控制测量的概念
3.1.1目的与作用
1. 为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网
2. 控制误差的积累
3. 作为进行各种细部测量的基准
3.1.2 控制测量分类
1. 按内容分：平面控制测量、高程控制测量
2. 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级
3. 按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量
3.1.3 有关名词
1. 小地区：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。
2. 控制点：具有精确可靠平面坐标参数或高程参数的测量基准点。
3. 控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形或路线。
4. 控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。
3.2 工程概述
乌东德水电站位于云南省禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，装机容量10200MW，数年平均发电量401.1亿kW/h，正常蓄水位975m，相应库容58.63亿m3。
第一层排水廊道呈封闭式“”字形布置，中间三条排水廊道位于主厂房及主变洞顶拱上方围岩中。第二、三层排水廊道呈封闭式“日”字形布置。 上游排水幕距主厂房上游边墙26.4m，下游排水幕距调压室下游边墙25.0m，靠山内侧排水幕距主厂房端墙15.0m，靠河床侧排水幕距主厂房端墙15.0m，距沿防渗帷幕排水幕最小14m。中间第二、三层排水廊道位于调压室与主变洞之间，距主变洞下游边墙20m。
厂外排水廊道断面为城门洞型，普通断面开挖尺寸为3.00m×3.50m（宽×高），兼做混凝土运送通道的断面开挖尺寸为4.50m×5.20m（宽×高），与施工支洞结合段的断面开挖尺寸为8.50m×6.50m（宽×高） ，洞内路面为20cm厚的混凝土路面，两侧设净尺寸20cm×15cm（宽×高）的排水沟。
3.3 观测依据
1. 《水电水利工程施工测量规范》（DL/T5173—2023）；
2. 《中、短程光电测距规范》（GB/T 16818-1997）；
3. 乌东德水电站右岸导流洞工程下游段施工测量方案
4. 《关于印发“乌东德水电站工程施工测量管理办法（试行）”的告知》（乌筹技[2023]12号）
3.4 平面坐标和高程系统
平面坐标为金沙江独立坐标系；高程系统为1956黄海高程系，高程投影到坝区960m。
3.5 资源配置
针对洞挖控制点的重要性，测量部专设测量控制组，就控制网点的技术方案制定、实行、测量控制网点成果报告的整理负责全面质量管理；副部长协助控制项目的具体实行（设备配置见下表3.5）。
表3.5 设备配置表
序号
仪器设备名称
型号
数量
检定日期
1
全站仪
LeicaTCR1202
1台
2023.03.22
2
空盒气压计
DYM3
1台
2023.11
3
温度计

1个

4
对中基座、觇牌、棱镜

3套

5
对讲机

4部

说明
设备均进行了计量检定，各项指标均符合精度规定。
3.6 平面、高程控制网校测及加密方案
根据第二层排水廊道的布置特性及已形成的主厂房控制点及施工支洞布局特性；控制组严格按照以下测量控制网点的施工测量程序进行：熟悉图纸→现场踏勘→方案拟定→具体实测→内业检查→成果计算→提交报告。
根据主厂房与右厂1-2#施工支洞内已形成的控制网点YC06，YC07与第二层排水廊道的互相关系，我部选用YCO6、YC07永久控制点作为加密导线控制网起算数据引测至中层排水廊道施工面。由于该部位导线工程暂无闭合导线测设条件，故在洞室导线布过程中采用了四等高程、平面加密控制网同时进行，以支导线形式布测至顶层排水廊道现有工作面，待支导线完毕以后选用洞内最长导线以坐标闭合法回归到厂房YC07点进行坐标差值的比对，其比对差值作为本次控制网精度评析。

高程、平面控制测量指标
表3.6.1 水平角方向观测法技术规定
表表3.6.2 边角组合网、测边网技术规定

表3.6.3 测距作业技术规定

表3.6.4 观测、记录及计算数字取位规定

表3.6.5 光电测距附合（闭合）导线技术规定

表3.6.6 光电测距三角高程导线测量的技术规定

表3.6.7 内业计算数字取位规定

表3.6.8 全站仪测量斜距和高差的测回数规定

3.7 观测实行措施
1）由于洞内外光线的不同，对控制网施测的影响较大，因此在洞内测设时采用了多次测量取均值的方式进行了外业数据采集工作。
2）观测前仪器及前视棱镜严格对中、整平；测前、测后各量一次仪器高和棱镜高，高度量至毫米；记录人员认真仔细记录好每站的点名和仪器高及棱镜高。
3）洞内均为地面点钢筋点，对中整平由2人单独校准，减小对中误差。
4）隧洞内观测前采用临近测站停止施工和选择车辆较少的时段观测，减小外界干扰对施测数据精度的影响；并采用觇牌对向照光，减少折光影响。
5）高程网与平面网同时进行，对超限测站进行补测或重测。
3.8内业数据解决
对外业观测记录手簿两人分别进行了100%的检查，检查无误，依据规范规定对边长进行气象改正、常数改正、投影改正；然后将数据输入南方平差易2023软件进行平差及坐标成果的计算

表3.8.1 第二层排水廊道洞内导线坐标表
序号
工程部位
加密点号
X（m)
Y(m)
H(m)
备注
1
右岸厂房
YC06
2912706.8476
562837.2617
848.3089
标敦
2
右岸厂房
YC07
2912763.2498
562800.7480
848.9351
标敦
3
中层上游
ZS1
2912763.5339
562802.0152
847.5227
地面钢筋头
4
中层上游
ZS2
2912794.3407
562796.0873
843.4337
地面钢筋头
5
中层上游
ZS3
2912814.9216
562819.7998
839.0383
地面钢筋头

图3.8.1 第二层排水廊道控制网平面示意图

3.9导线控制点精度
校测控制点成果较差对照表（表3.9）
加密点号
X（m)
Y(m)
H(m)
偏差X(mm)
偏差Y(mm)
偏差H(mm)
YC07（首级点）
2912763.2498
562800.7480
848.9351
-3.8
2.2
2.0
YC07（校核点）
2912763.2536
562800.7458
848.9331

第4章 隧道施工断面测量
4.1 隧道断面测量工作准备
隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工程很多，且洞内作业面狭小，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。花几十万买一台隧道断面仪，仅能用于隧道断面测量，投资太大，为节省投资可采用全站仪配时空经纬系列软件来完毕。用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用电脑，也可用可编程计算器(CASIO5800)进行分析。采用可编程计算器进行分析，内外业用时最少，测量工作对工程作业时间影响最小。一方面要在隧道洞口正前方 10m 左右处，后方交会一导线点。这点必须满足由附近三个导线点交会而成，夹角不小于 30 度，导线边长不小于 500m。以保证隧道施工的准确性。
4.2断面测量
徕卡TCR1201全站仪机内配置有两个程序可以进行断面测量。一个是在所测断面内的任一位置安设仪器，可用后方交会、自由测站或已知站点设站，拟定仪器的三维坐标及设立方位角，然后启动断面测量程序，设立好有关参数后，仪器在司服马达的驱动下照准布于隧道轴线法线的竖直平面旋转一周，同时按设立间隔距离测取仪器到各测点的距离及角度，并存储于仪器内存或PC卡上，即完毕一个断面的外业测量工作（图4.2.1所示）；另一断面测量程序是仪器不一定安顿在所测断面垂直面内，建站工作同前，可测取仪器免棱镜测程内的所有需测的断面。此方法优点在于不用频繁搬动仪器，可测取任一需测断面，但开挖后的断面表面凹凸不平，断面每个点位的测取需反复多次。对衬砌后轮廓规则的断面此法测量速度将大大快于前一种方法。
将不同断面的外业测量记录输入装有相应断面测量后解决软件的计算机，计算机通过度析、计算与理论断面比较等解决过程，最后输出实测及理论断面比较图形、断面面积、超、欠挖面积等有关参数（见图4.2.2）。

图4.2.1 围岩净空位移监测示意图

图4.2.2断面测量成果输出图

第5章 超欠挖测量
5.1 超欠挖产生的因素
(1) 围岩地质条件
在地下隧洞的开挖工程中，不可避免的存在超欠挖现象，岩体的地质特性是导致超 欠挖的重要因素之一。围岩地质条件重要指围岩的节理、裂隙、水等非主观因素。由于 围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等，爆破后岩体不沿周边炮孔的轮廓线破 坏，而极有也许沿这些结构面或软弱面破坏，形成主观上很难控制的超欠挖
(2)测量放线
控制好开挖轮廓线的精度是测量放线的首要任务，也是控制超欠挖的一个重要因 素。由于隧道内能见度有限，测量放线人员进入隧道内测量，前后视点照准困难导致误 差。同时掌子面凹凸不平，画轮廓线时容易出现偏离。掌子面开挖轮廓线的放样精度直 接影响到爆破效果，由于周边孔的孔位是定位在放样的轮廓线上，轮廓线产生偏差，孔 位自然会产生偏差，因而导致隧道超欠挖。
(3)钻孔精度
钻孔精度是整个钻爆法施工的首要环节。由于工作面是一个不平整的岩石面，部分 钻孔位置不容易在指定孔位定位，有的钻孔位置岩石破碎、夹泥，容易出现夹钻或塌孔 等情况，只有在指定孔位附近再行补孔，加之各种人为因素，导致孔位存在或大或小的 偏差。同时部分钻工只考虑开孑乙容易、操作方便而不在指定孔位钻孔，特别是周边孑 L距控制不妥，或钻杆的外插角控制不好，容易导致超欠挖严重，这些情形多余现在拱 顶、腰线和边墙底部等部位。
(4)爆破技术
产生超欠挖的另一重要因素是爆破设计参数选择不妥。其中涉及:掏槽方式不合理， 会直接影响掏槽爆破效果，由于没有爆出足够的临空面，影响其他孔的爆破效果;周边 炮孔间距不合理，孔距过大容易导致欠挖;周边孔的装药结构和药量控制不妥，假如 单孔药量过大的话，容易导致超挖;起爆网络的设计和连接。
(5)现场管理
在控制隧道超欠挖中，建立一个比较完善、统一的质量保证体系，对作业全过程及 相关因素实行严格科学的管理是非常重要的。爆破作业现场管理重要指人员安排、作业 组织、技术交底与指导、质量检测、信息反馈、经验总结及相应的规章和技术标准的制 定等。管理的目的就是要把众多的因素置于可控的状态，达成爆破设计的基本规定。
5.2 隧道超欠挖的控制措施
(1)根据围岩地质条件和爆破效果，进行爆破参数调整
围岩地质条件是客观存在的，是拟定爆破参数的重要依据之一。在隧道施工中，围岩地质条件是不断变化的，时常有软弱夹层、溶洞等不良地质情况出现。目前，爆破设计重要是采用经验类法比，并结合现场实验。在开挖过程中，随着围岩节理裂隙的变化，钻孔位置和角度、周边孔的参数等也应进行相应的调整。鉴于在掘进过程中围岩情况是不 断变化的，在每茬炮后应由地质工程师鉴定工作面围岩的变化。每茬炮爆破后，应认真 分析这一茬炮的爆破效果，并结合围岩的变化情况，对一茬炮的爆破设计做出相应的参 数调整。爆破后发现有较大超挖，无孔痕并在炮孔周边可见爆破裂隙，这说明药量偏高， 需要调小药量。爆破后光爆孔出现凹面，说明抵抗线太小，应适当加大光爆层厚度;反之如出现凸面，说明光爆层过厚，应适当减小。爆破后孑L口部分有半孔痕，其他部分 出现破碎圈，这说明炸药线分布过于集中或耦合系数选择不妥，应采用分散间隔装药。 本文依托工程中，HDl3+164.1处工作面围岩整体性较好，为弱风化的大理岩，下部有 少量地下水渗出，为II级围岩。根据地质条件，炮孔布置如图l所示。爆破后效果为: 残孔率达70%、孔底残留100cm左右。究其因素，重要是由于岩石较完整，掏槽部分岩 体未完全爆出，拱顶出现超挖现象。基于上述因素，在下一循环HDl3+165.5处的爆破 设计中做出调整:在两排掏槽孑L中间再增长一排掏槽孔，加大拱顶周边孔的间距，在 底部增长一排辅助孔。
(2)提高测量放线的精度
控制超欠挖重要是控制好开挖轮廓线的精度。在进行测量放样前应一方面熟悉设计文献， 掌握设计开挖断面各部位的尺寸，同时考虑预留沉落量和变形量。中线和标高的偏移， 将使断面轮廓线向一侧偏移，导致开挖断面一侧超挖、一侧欠挖，因此一方面要保证中线 和标高的准确口。
5.3 隧道超欠挖程序
主厂房
开挖放样程序(839.70以上开挖)：（程序名：CF-KW）
Lbl 0:?Y:?X:?H
835.01→Z: .……..圆心
845.29→G:”GJ”:G▲ .………拱角
If H>=G:
Then
If Abs(Y)=<15.312:
Then Pol(H-Z,Y)-19.99→D:”DG”:D▲ ………顶拱超欠挖（+超 –欠）
Else Pol(H-G,Abs(Y)-12.25)-4→D:”DG”:D▲
If end
Else Abs(Y)-16.25→B:”BQ”:B▲ ………边墙超欠挖（+超 –欠）
839.7-H→A:”DB”:A▲ ………底板超欠挖（+超 –欠）
If end
Goto 0

第6章 监控测量
6.1 监控测量的概念
监控量测是指在隧道施工过程中，对围岩、地表、支护 结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观测和量测工作。以了解和掌握围岩稳定状态及支护 结构体系可靠限度，保证隧道施工安全和结构的长期稳 定性，为隧道施工中变更围岩级别、调整初期支护和二次衬砌的参数、指导施工顺序、修正及优化设计提供依据，是实现信息化设计与施工不可缺少的一道工序。
6.1.1隧道监控量测的必要性
1. 由于隧道处在千变万化的岩体之中 ，其所受外力是不明确的，施工过程中应 采用量测手段掌握受力情况。
2.隧道在开挖、支护、成形、运营的 过程中，自始自终都存在受力状态变化这 一特性，监控量测可以了解变化情况。
3.隧道监控量测是隧道施工安全的哨兵，是保证隧道安全施工的前提条件。
4.监控量测是判断隧道支护结构稳定性、指导 软弱围岩隧道安全施工最重要的信息化手段。很多隧道的变形与坍方是由于没有进行量测、或没有使用量测成果才产生的，教训深刻。
6.1.2隧道施工监控量测的目的
1.保证安全：根据量测信息，预见事故和险情，防患于未然。
2.指导施工：分析解决量测数据，预测和确认隧道 围岩最终稳定期间及变形量，指导施工顺序、开挖预留变形量和施作二次衬砌时间。
3.修正设计：根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数和检查施工与设计措施的 可靠性。
4.环境监控：对工程施工也许产生的环境影响进行全面的监控，判断隧道施工对周边环境的影响限度。
6.2 一般规定
采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，并在施工中 认真实行。量测计划应根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所拟定的 量测目的进行编制。同时应考虑量测费用的经济性，并注意与施工的进程相适应。 监控量测应达成以下目的:
(1)掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业;
(2)通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计。 采用复合式衬砌的隧道，施工、设计单位必须紧密配合，共同研究，分析各项量测信息， 确认或修正设计参数
6.3 监测依据
1) 乌东德水电站右岸引水发电系统投标文献
2) 国家标准《地下洞室施工技术规范》（JTJ042-94）
3) 《水利水电工程测量规范》（DL/T5173--2023）.
4) 乌东德水电站右岸引水发电系统工程设计告知及技术核定单
6.4 监测内容
（1）监测断面及测点布置
根据右岸引水发电建筑物洞室开挖现场施工情况，将监测断面布置在地质条件较差、变形较大，对施工安全有影响的部位。具体监测可参见表6.3.1
表6.3.1 右岸引水发电建筑物洞室围岩收敛监测
序号
监测部位
围岩类别
断面设立
每个断面测点数
备注
2
主厂房
Ⅲ
1个监测断面/10-20m
11
14个断面
Ⅱ
1个监测断面/20-40m
11
3
主变洞
Ⅲ
1个监测断面/10-20m
5
8个断面
Ⅱ
1个监测断面/20-40m
5
5
尾水
调压室

纵径向（顺流向）
9
3个断面

横径向（垂直于流向）
8

（2）观测规定：
在洞室开挖或支护后的7～15天内，天天观测1～2次，但在下述情况下则加强观测次数（每个监测断面不少于30个测次）：
① 在观测断面附近进行开挖时，爆破前后都观测1次；
② 在观测断面作支护和加固解决时，增长观测次数；
③ 测值出现异常情况时，增长测次，以便对的地进行险情预报和获得关键性资料；
④ 当掌子面推动到距观测断面大于2倍洞跨度后，2天观测1次；变形稳定后，每周观测1次。
（3）人工巡视检查
根据右岸引水发电建筑物的具体情况和特点，制定检查程序。在巡视检查中如发现建筑物、洞室等部位表面有损伤、塌陷、开裂、渗流或其他异常迹象，立即上报，并分析其因素。
检查的次数：在施工期，正在施工的部位天天一次，未进行施工的部位每周一次。在爆破、开挖前后加密巡视。
巡视检查作好记录，发现问题及时上报监理人，必要时附上照片或简图。
（4）对协议范围内的临时监测项目进行具体的布设，并由监理人会签。
（5）对于临时监测实行和观测情况，向监理人定期提供可靠对的的原始数据、绘制典型测点的变形过程线及资料分析报告。
6.5监测方法及过程
监测中采用了全站仪自由设站监测的方式，，及时对观测数据进行整理分析，同时建立信息管理系统；观测资料整理分析控制见框图：

图6.4.1观测资料整理分析控制图
6.5.1 全站仪测点的埋设安装
（1）安装准备工作
① 观测设备采用tm30全站仪1台；测点为4cmx4cm的徕卡反射片，formation软件及围岩收敛分析后解决软件。
② 测点系统编号以设计监测布置方案为基础，对工程管辖区域内所有施工监测点实行统一编号，形成井然有序和易于辨别的测点编号系统，为数据解决电算化打下基础。
测点系统编号，由一组数字组成，数字由左向右分别表达测点所在断面、孔位和点位序