隧道施工测量技术要求
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隧道施工测量技术要求
1、总述
隧道施工控制测量分为隧道洞外控制测量、隧道洞内控制测量、洞内、外联系测量、贯通测量等部分。
2、隧道洞外控制测量
隧道洞外平面控制网的布网方案有三角形网、导线网、GNSS网等形式。应在洞口处设点以给出精确的进洞方向，洞口点附近的短边尽量采用精密测距仪测边，并一起平差。
隧道洞外高程控制测量的任务是在各洞口（或井口）附近设立2-3个水准基点，以便于向洞内传递高程之用。高程控制测量的方法可采用水准测量、光电测距三角高程测量。一般在平坦地区采用等级水准测量，在丘陵及山区采用光电测距三角高程测量。
3、隧道洞内控制测量
隧道洞内控制测量包括洞内平面控制测量和洞内高程控制测量。
洞内平面控制测量由于受地下工程条件的限制，只能布设导线。
洞内高程控制测量方法有水准测量、三角高程测量。
（1）洞内平面控制测量中洞内导线的特点与布设如下：
洞内导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统，并与洞外平面控制网联测。依据该控制系统可以放样出隧道（或坑道）中线及其衬砌的位置，从而指示隧道（或坑道）的掘井方向。
洞内导线的起始点通常位于平峒口、斜井口以及竖井的井底车场，而这些点的坐标是由地面控制测量或联系测量测定的。地下导线等级的确定取决于地下工程的类型、范围及精度要求等。
洞内导线的类型有附合导线、闭合导线、方向附合导线、支导线及导线网等。当坑道开始掘进时，首先敷设低等级导线给出坑道的中线，指示坑道掘进。当巷道掘进300-500m时，再敷设高等级导线检查已敷设的低等级导线是否正确，所以应使其起始边（点）和最终边（点）与低等级导线边（点）相重合。当巷道继续向前掘进时，以高等级导线所测设的最终边为基础，向前敷设低等级导线和放样中线。
（2）洞内高程控制测量： 洞内高程控制测量的任务是，测定地下坑道中各高程点的高程，建立一个与洞外统一的地下高程控制系统，并与洞外高程控制网进行联测，作为地下工程在竖直面内施工放样的依据，解决各种地下工程在竖直面内的几何问题。洞内高程控制测量的等级应根据隧道长度选取，可分为水准测量和三角高程测量。
洞内水准测量的作业方法同洞外水准测量相同，测量时应使前后视距离相等。由于坑道内通视条件差，仪器到水准尺的距离不宜大于50m。水准尺应直接立于导线点（或高程点）上，以便直接测定点的高程。
4、隧道洞内、外联系测量
在隧道施工测量中，联系测量是非常重要的一个过程。
它的作用就是，在地下工程中，为使地面与地下建立统一的坐标系统和高程系统，应通过平峒、斜井及竖井将地面的坐标系统和高程基准传递到地下，该项工作称为联系测量。联系测量分为平面联系测量和高程联系测量。
（1）联系测量的作用如下：
1）保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保隧道的贯通；
2）确保地下工程与地面建（构）筑物、铁路、河流等之间的相对位置关系，保证地下工程和地面设施的安全。
（2）隧道施工联系测量的方法：
平峒、斜井的平面联系测量可采用导线测量方法直接导入；高程联系测量可采用水准测量、三角高程测量方法直接导入。
竖井联系测量的平面联系测量（亦称竖井定向测量）可采用几何定向法和陀螺经纬仪法。高程联系测量常用的方法有长钢尺法、光电测距仪法和铅直测距法等。
1）几何定向法
采用几何定向法进行联系测量时，有一井定向法和二井定向法两种形式。
一井定向法，是通过一个竖井进行的几何定向，就是在竖井井筒中悬挂两根钢丝垂球线，在地上，利用地面控制点测定两垂球线的坐标及其连线的方位角，在井下，通过测角量边把垂球线与地下定向基点连接起来，计算确定地下定向基点的坐标和起始边的方位角。
两井定向法，是当地下工程有两个竖井，且两个竖井之间巷道相通并能进行测量时，应采用两井定向。与一井定向不同的地方是，两井定向是在两井筒各悬挂一根钢丝垂球线。在两井定向中，由于两垂球线的距离远远大于一井定向的距离，因而其投向误差也大大减小。
2）陀螺经纬仪定向法
陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪集成在一起的测量仪器。它利用陀螺仪本身的物理特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定任意测站上任意方向的大地方位角。在南北半球纬度不大于75°的范围内，一般不受时间和环境等条件的限制，可以实现快速定向。这也是目前在隧道施工测量中最常用的方法。
3）长钢尺法高程传递
将经过检定的钢尺挂上重锤（其重量应等于钢尺检定时的拉力），自由悬挂在井中。分别在地面与井下安置水准仪，首先在A、B点水准尺上读取读数a、b。然后在钢尺上读取读数m、n（为防止钢尺上下弹动产生读数误差，地面与地下应同时在钢尺上读数）。根据水准测量的原理，则很容易就能计算出B点高程。
4）光电测距仪法和铅直测距法比较简单，由于使用了光电测距方法，安置好仪器，直接进行读数既可，然后再经过简单解算，就可以求出联系测量中的传递高程
经过地面控制测量、联系测量、地下控制测量几个过程，把隧道施工的控制系统引入地下隧道中，指挥工人们进行施工。在地下施工过程中，由于有时会采用两个或多个相向或同向掘进的工作面同时进行工作，为使其按照设计要求在预定地点正确贯通则需要进行贯通测量。贯通测量是保证地下工程顺利、正确的实现设计要求而进行的测量工作。
5、隧道贯通测量
（1）地下工程的贯通形式通常有：
1）两个工作面相向掘进，称为相向贯通；
2）从一端向另一端的指定地点掘进，称为单向贯通；
3）两个工作面同向掘进，称为同向贯通或追随贯通。
在贯通测量中，贯通误差的方向及其影响是我们特别需要注意的。
（2）对于平、斜隧（巷）道贯通，贯通误差的方向及其影响如下：
1）纵向贯通误差。水平面内沿中心线方向的贯通误差分量，仅对贯通有距离上的影响，故对其要求较低。 2）横向贯通误差。水平面内垂直于中心线方向的贯通误差分量，对隧（巷）道质量有直接影响，需重点控制。
3）高程贯通误差。铅垂线方向的贯通误差分量，对坡度有影响，若采用水准测量方法，一般较容易控制。
了解了贯通误差对地下施工工程贯通的影响后，就可以根据工程需要进行误差的控制。由此可以根据使用仪器、观测方法，确定误差传播规律，选择正确的贯通测量的工作步骤。
（3）贯通测量的工作步骤有如下几点。
1）调查了解待贯通隧（巷）道的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。
2）依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中的要求时，应分析其原因，并采取提高实测精度的相应措施，返工重测。
3）根据有关数据计算贯通隧（巷）道的放样元素，实地标定隧（巷）道的中线和腰线。
4）根据隧（巷）道掘进的需要，及时延长隧（巷）道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结果及时调整中线和腰线。
5）隧（巷）道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段隧（巷）道的中线、腰线进行调整。
6）重大贯通工程完成后，应对贯通测量进行精度分析与精度评定，编写技术总结。
