隧道施工准备及隧施工测量课件

隧道施工准隧道施工准备及隧施工及隧施工测量量任务一任务一 公路隧道施工准备及施工测量公路隧道施工准备及施工测量任务分解：任务分解：n一、了解隧道施工前的准备工作一、了解隧道施工前的准备工作 n二、学会隧道施工测量二、学会隧道施工测量u1.1.地面控制测量地面控制测量u2.2.地下控制测量地下控制测量 u3.3.贯通误差测量贯通误差测量 一、隧道施工前的准备工作一、隧道施工前的准备工作 p（一）技术准备（一）技术准备1审核设计文件。2控制桩的复核和复测。3施工调查。4确定施工方案。5培训专业人员。6编制实施性施工组织设计。p（二）物资准备（二）物资准备 对隧道施工中的各种材料、机械（具）需要量及其供应计划、来源、采购、运输等都要做到件件落实。特别要保证五大材（木材、钢材、水泥、油料、炸药）的需求。一、隧道施工前的准备工作一、隧道施工前的准备工作 p（三）施工场地布置（三）施工场地布置 根据洞口地形，做好材料堆放、临时房舍位置、运输线路、弃渣场地、专用机械及搅拌站场地等的规划。在施工场地布置时应注意以下几点：1洞口相邻工程（桥、涵）应优先安排，以减少对正洞施工的干扰，并开辟场地；2弃渣场要少占良田，并要避免弃渣危及已建墩台的安全。3机棚、料库等临时房屋位置要考虑材料加工的连续性和作业之间的相互关系；4砂、石、水泥场地要考虑便于装运，设计时应采用高站台、低货位；5生活区离工地要远近适当，且要尽量集中，要靠近水源并注意防洪。二、施工测量二、施工测量n隧道施工测量，分洞外地面控制测量和洞内控制测量。地面控制测量主要内容是:对设计单位所交付的洞外中线方向以及长度和水准基点高程等进行复核；洞内控制测量，依据经过校核过的隧道洞口投点，将其引伸入洞，作为隧道开挖和衬砌的依据。（一）隧道施工测量一般规定（一）隧道施工测量一般规定n1 1隧道施工测量精度隧道施工测量精度 隧道施工控制测量的精度，应以中误差衡量，最大误差(极限误差)规定为中误差的两倍。二、施工测量二、施工测量（一）隧道施工测量一般规定（一）隧道施工测量一般规定n2.2.隧道施工测量准备工作隧道施工测量准备工作 隧道施工测量时应做好下列工作:u长隧道设置的精密三角网或精密导线网，应定期对其基准点和水准点进行校核；u隧道洞外水准点、中线点应根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定；二、施工测量二、施工测量（一）隧道施工测量一般规定（一）隧道施工测量一般规定n3 3隧道洞内施工测量隧道洞内施工测量 隧道洞内施工测量，桩点必须稳定、可靠，且通视良好。水准点应设在不易损坏处，并加以妥善保护。测量仪器、工具在使用前应作检校，保护仪器和工具的技术状态符合使用要求。n4.4.隧道平面控制测量要求隧道平面控制测量要求 隧道平面控制测量的精度，隧道内两相向施工中线在贯通面上的极限误差，由洞外和洞内控制测量误差引起在贯通面产生的贯通误差影响值，洞内导线测角、测距的精度以及两洞口水准点间往返测高差不符值，均应符合公路隧道勘测规程(JGT C10)的规定。n5 5隧道竣工实测资料隧道竣工实测资料 隧道竣工后应提交贯通误差实测成果和说明、贯通测量技术成果书、净空断面测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量 地面控制测量的主要任务是测定洞口控制点的平面位置，并同道路中线联系，以便根据洞口控制点位置，按设计方向和坡度对隧道进行掘进，使隧道以规定的精度贯通。根据隧道的分级和地形状况,地面控制测量通常有中线法、导线法、三角锁法、全球定位系统(GPS)法等方法。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u中线法。对于长度较短的直线隧道可以采用中线法定线。中线法就是在隧道洞顶地面上用直接定线的方法，把隧道的中线每隔一定的距离用控制桩精确地标定在地面上，作为隧道施工引测进洞的依据。由于洞口两点不通视，需要在洞顶地面上反复校核中线控制桩是否精确地放在路线中线上。通常采用正倒镜分中延长直线法，从一端洞口的控制点向另一端洞口延长直线。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u中线法。图中A、D为定测时路线的中线点(也是隧道洞口的控制桩)，B、C等点为隧道洞顶的中线控制桩。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u(2)导线法。地面导线的测量方法与一般线路导线测量基本相同，但导线的布设须按隧道工程的要求来确定。直线隧道的导线应尽量沿两洞口连线的方向，布设成直伸形式，因直伸导线的量距误差主要影响隧道的长度，而对横向贯通误差影响较小。在曲线隧道测设中，当两端洞口附近为曲线时，则两端应沿其端点的切线布设导线点；中部为直线时，则中部应沿中线布设导线点；当整个隧道在曲线上时，应尽量沿两端洞口的连线布设导线点。导线应尽可能通过隧道两端洞口及各辅助坑道的进洞点，并使这些点成为主导线点。要求每个洞口有不少于三个的能彼此联系的平面控制点，以利于检测和补测。必要时可将导线布设成主副导线闭合环，对副导线只测水平角而不测距离。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u(3)三角锁法。l对长隧道或曲线隧道及上、下行隧道的施工控制网，以布设三角锁为宜，三角网的点位精度较导线点高，有利于控制隧道贯通的横向误差。l用三角锁布设隧道施工控制网时，一般布置成与路线同一方向延伸，隧道全长及各进洞点均包括在控制范围内，三角点应分布均匀，并考虑施工引测方便和使误差最小。基线不应离隧道轴线太远，否则将增加三角锁中三角形的个数，从而降低三角锁最远边推算的精度。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u(3)三角锁法。直线隧道以单锁为主，三角点尽量靠近中线，条件许可时，可利用隧道中线作为三角锁的一边，以减少测量误差对横向贯通的影响。曲线隧道三角锁以沿两端洞口的连线方向布设较为有利；较短的曲线隧道可布设成中点多边形锁；长的曲线隧道，包括一部分是直线、一部分是曲线的隧道，可布设成任意形式的三角形锁。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n1.1.平面控制测量平面控制测量u(4)全球定位系统(GPS)法。用全球定位系统(GPS)的定位技术来做隧道施工的地面平面控制时，只需要在洞口布设控制点和定向点，除了洞口点及其定向点之间因需要通视而应作施工定向观测之外，洞口与另外洞口之间的点不需要通视，与国家控制点之间的联测也不需要通视。因此，地面控制点的布设灵活方便，且其定位精度目前已能超过常规的平面控制网。二、施工测量二、施工测量（二）地面控制测量（二）地面控制测量n2.2.高程控制测量高程控制测量u隧道施工高程控制网一般用水准测量的方法测定控制点的高程。当布设地面导线时，若使用光电测距仪、全站仪，则采用三角高程测量较为方便。一般来说，在各洞口附近，应埋设两个以上的水准点，并与路线水准点联测。两端洞口之间的距离大于1km时，应在中间增设临时水准点,水准点间距以不大于1km为宜。u当两开挖洞口之间的水准路线长度短于10km时，容许高差不符值（mm）(L为单程路线长度，单位为（km)。如高差不符值在限差以内，取其平均值作为测段之间的高差。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量u将地面上建立的平面控制和高程控制传递到地下控制点。然后利用这些地下控制点，建立地下导线点和水准点，对洞内的中线方向及洞内的高程进行标定，以便及时修正隧道中线的偏差，控制掘进方向，保证洞内建筑物的精度和隧道施工中多向掘进的贯通精度。n1.1.地下导线测量地下导线测量u地下导线测量是建立洞内平面控制的主要形式。洞内导线的起始点通常都设在隧道洞口、平行导坑口、横洞或斜井口，它们的坐标在建立地面平面控制点时已确定。洞内导线点应尽可能沿路线中线布设。为了提高导线测量的精度和加强对新设置导线点的校核，洞内导线可组成多边形闭合环或主副导线闭合环（副导线只测角、不量边）。主导线点应埋设永久基桩，其埋设深度以不易被破坏和便于利用为原则。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n1.1.地下导线测量地下导线测量二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n2.2.导线延伸测量导线延伸测量 隧道掘进一般采用临时中线来控制，设立临时中线是为了在平面和高程上控制坑道断面的位置。故坑道内临时中线点间的距离较短，通常在直线上为10m，在曲线上为5m。u直线坑道的延伸测量。直线坑道的延伸测量。直线坑道的延伸测量多采用串线法进行，此法将指导开挖的临时中线点设在洞顶。施测时在中线方向上悬吊三条垂球线，以眼睛瞄准指导开挖方向，如图2-1-5所示。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n2.2.导线延伸测量导线延伸测量u直线坑道的延伸测量。直线坑道的延伸测量。采用该法时，作为标定方向的两条垂球线的间距不宜短于5m。当直线导坑延伸长度超过20m时，应用经纬仪检核一次,并用仪器设置一个临时中线点，以后仍用上法目测指示掘进。另外，对于直线坑道的延伸测量，在有条件的情况下,可配合使用激光指向仪指导掘进方向。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n2.2.导线延伸测量导线延伸测量u圆曲线坑道的延伸测量。圆曲线坑道的延伸测量。延伸的曲线测量原理同洞外曲线的测设基本相同，但导坑延伸的曲线测设方法有自己的特点。即由于洞内地域狭窄，施测时必须将曲线分段(一般以5m或10m为一段)，以缩短支距、减小偏角便于施测。l1)切线支距法。设圆曲线半径为R，分段曲线长为。则可按公式(2-1-2)计算出分段弧长L所对的圆心角，切线长、弦长和分段弧长终点的坐标。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n2.2.导线延伸测量导线延伸测量u圆曲线坑道的延伸测量。圆曲线坑道的延伸测量。l 1)切线支距法。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n2.2.导线延伸测量导线延伸测量u圆曲线坑道的延伸测量。圆曲线坑道的延伸测量。l2)后延弦线偏距法。现场测设时，先用前述的切线支距法定出1点，再用钢尺分别从B点及1点量弦线偏距及弦长交会出2点；以2点与1点的连线方向指导开挖，当挖足弦长距离后，沿2、1方向线由1点起向前量取弦,即可定出曲线上的2点。同法测设以后各点。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n3.3.地下水准测量地下水准测量u地下水准测量是将地面高程系统传递到洞内，建立一个与地面统一的高程系统。洞内水准测量,一般每隔50m左右设置一个固定水准点。为控制洞底和洞顶的开挖标高及满足衬砌放样要求，在两个水准点之间布设12个临时水准点。通常情况下，可利用导线点位作为水准点，有时也可将水准埋设在顶板、底板或洞壁上，但都应力求稳固和便于观测。水准点的高程测定，按三、四等水准测量方法进行。水准路线一般与洞内导线测量路线相同，在隧道贯通之前，洞内水准路线均属支线,需往返观测。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n3.3.地下水准测量地下水准测量u放样洞顶高程时，在洞底水准点上正立水准尺，以此为后视点，在洞顶倒立水准尺，以此为前视点，如图2-1-8所示，此时两点的高差仍为:。但应注意:后视读数为正，前视读数为负，然后用常规计算方法计算洞顶高程。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制的测量隧道开挖断面控制的测量 u隧道开挖断面的尺寸可在大样台上直接量取，可在分部绘制的1:20或1:10的大比例图上量取，亦可用计算方法求得。u对等截面衬砌开挖断面，可按几何关系算出。变截面曲墙衬砌的开挖断面，因计算过于麻烦，故多采用图解法。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制的测量隧道开挖断面控制的测量 u拱部断面拱部断面拱部断面用支距法控制，如图2-1-9，以拱顶外线的隧道中线为零点，沿中线从上向下(或从下向上)每隔0.5m向两侧量出支距L左、L右等，各支距端点的连线，即为断面开挖轮廓线，此法也称五寸台法。图解法就是用大比例尺(1:20或1:10)在坐标纸上绘出断面，在图上量取支距尺寸。断面的宽度是根据衬砌厚度及加宽值，再加上允许施工误差(一般每侧为5cm)确定。因此，在标准图上查阅断面尺寸表时，应注意选用比设计加宽值w大一级（10cm）的加宽值，即设计w=10cm时,要选用w=20cm的断面尺寸绘制断面图，并据以量取尺寸。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制的测量隧道开挖断面控制的测量 u拱部断面拱部断面实际应用时，在高度上也应包括允许施工误差，因而应用的外拱顶标高比设计高抬高5cm。应用前注意。先测出各断面实际外拱拱顶标高,以决定断面零点的位置,防止整个断面上抬或下落。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制的测量隧道开挖断面控制的测量 u墙部断面及底部断面墙部断面及底部断面 曲墙段自起拱线高程起，沿中线向下每隔0.5m向中线左右侧丈量支距，至路面高程为止，如图2-1-10所示。墙部断面绘制时，断面宽度仍应包括施工误差，即较设计加宽值大一级（10cm）绘制。高度也应包括施工允许误差(一般为5cm)。底部有仰拱时，由中线起向左右每隔0.5m由路面高程向下量取开挖高度。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制的测量隧道开挖断面控制的测量 u全断面开挖控制全断面开挖控制 目前大多数隧道按新奥法施工，多数为半断面或全断面开挖，并且断面开挖的控制仍如图2-1-9及图2-1-10所示。若为全断面开挖，应按图2-1-11所示，自路面向上、向下量取纵距，每隔0.51.0m量一次，曲墙部分可按图2-1-10所示方法，亦可按图2-1-11所示方法丈量支距。全断面开挖的断面尺寸，仍应考虑施工允许误差(5cm)。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-1-1）拱部放样）拱部放样 在拱部混凝土浇筑之前，架设拱架，以支承模板，形成衬砌轮廓，因此，拱架立设就成了控制衬砌断面的关键。拱部衬砌一般是按46m分段进行的，拱架也就以每段长度为一组，分组设立。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-2-2）墙部放样）墙部放样当边墙开挖至设计基底标高后，便可设立墙架(即墙部模板支撑)。如为先拱后墙法施工，由拱脚处吊垂线控制墙架位置。当墙架就位后，再测定隧道中线，丈量是否满足净空要求，若有不符，即应作调整。如为先墙后拱法施工，则只能根据隧道中线丈量净空宽度,放样，并要求在立好墙架之后，测定墙顶标高并做好标记，以控制墙顶浇筑高度。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-3-3）全断面衬砌）全断面衬砌 全断面衬砌中采用模板台车一般都是根据工程需要而临时制造，所以不可能有定型产品，其步骤可归纳如下:测量台车两端隧道中线点，并在此两点间挂线。台车模板拱顶吊垂线球，操纵顶模横向移动机构，使垂线与隧道中线重合。通过液压系统，调整模板上下、左右位置。重复以上步骤，检查无误后，台车定位即告完成。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-4-4）仰拱及铺底施工放样）仰拱及铺底施工放样仰拱断面与隧道拱圈成相反方向的弧形，检查断面开挖是否准确，安装仰拱模板仍使用样板法,如图2-1-13所示。样板是在大样台上制成，以路面高程为依据，按仰拱面计算的坐标值放样，用5cm 5cm方木钉成。检查开挖后的断面时，将样板横木上口与边墙上路面线比平，样板上画的线路中线与地面中线桩对准，此时量取弧形木下口至开挖面的距离，即可算出其开挖数值。安装仰拱模板时,注意将样板平行提高一个模板厚度，使模板背紧贴样板弧形木，这时模板面(即衬砌面)就符合设计高程。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-4-4）仰拱及铺）仰拱及铺底施工放样底施工放样不设仰拱的隧道应做铺底，但不设仰拱的隧道应做铺底，但在围岩坚硬不易风化、干燥无在围岩坚硬不易风化、干燥无水时，可以不做铺底，但应整水时，可以不做铺底，但应整平。欠挖部分的个别坚硬岩石平。欠挖部分的个别坚硬岩石允许侵入铺底允许侵入铺底5cm,5cm,超挖部分应超挖部分应用浆砌片石铺平。用浆砌片石铺平。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-5-5）洞门砌筑）洞门砌筑放样放样 如端墙坡度垂直时，其位置与如端墙坡度垂直时，其位置与洞门设计里程一致，可根据洞洞门设计里程一致，可根据洞门里程的中线桩，用经纬仪作门里程的中线桩，用经纬仪作隧道中线的垂直线隧道中线的垂直线(曲线上作该曲线上作该点中线的切线垂直线点中线的切线垂直线)，标出端，标出端墙在平面上的位置；若端墙有墙在平面上的位置；若端墙有坡度时，按设计坡度求出端墙坡度时，按设计坡度求出端墙基底里程基底里程:端墙基底里程端墙基底里程=洞门里程洞门里程HmHm二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n4.4.隧道开挖断面控制测量隧道开挖断面控制测量 u衬砌断面控制衬砌断面控制-5-5）洞门砌筑放样）洞门砌筑放样 n端墙若有扩大基础，则襟边部分尺寸需同时放线。在平面上根据经纬仪放出的纵横十字线量出襟边尺寸，用麻线绷紧定位；在立面上根据端墙坡度立坡度尺加以控制，或者下部以基底里程放的十字线为准，上部求出端墙顶部位置的里程，在此里程上放出十字线与端墙顶标高相交于两边边坡上，用麻线将这两点绷紧可得端墙坡度。n若采用先拱后墙砌筑时，应注意端墙坡度，求出起拱线和拱顶的里程，用上述方法放样，使洞门外露面的坡度与洞门端墙坡度衔接。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n5 5竖井联系测量竖井联系测量u竖井定向竖井定向就是通过竖井将地面控制点的坐标和直线的方位角传递到地下，井口附近地面上导线点的坐标和边的方位角，将作为地下导线测量的起始数据。竖井定向的方法一般采用连接三角形法。在竖井中悬挂两根细钢丝，为了减小钢丝的振幅，需将挂在钢丝下边的重锤浸在液体中以获得阻尼。阻尼用的液体黏度要恰当，使得重锤不能滞留在某个位置，也不因为黏度小而振幅衰减缓慢。当钢丝静止时，钢丝上的各点平面坐标相同，据此推算地下控制点的坐标。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n5 5竖井联系测量竖井联系测量u竖井定向竖井定向二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n5 5竖井联系测量竖井联系测量u竖井定向竖井定向二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n5 5竖井联系测量竖井联系测量u高程联系测量高程联系测量(导入高程导入高程)高程联系测量的任务是把地面的高程系统经竖井传递到井下高程的起始点。导入高程的方法有钢尺导入法、钢丝导入法、测长器导入法及光电测距仪导入法，在此仅介绍钢尺导入法。如图2-1-16所示，在竖井地面洞口搭支撑架，将长钢尺悬挂在支撑架上并自由伸入洞内。钢尺下面悬挂一定质量的垂球，待钢尺稳定时，开始测量。二、施工测量二、施工测量（三）地下控制测量（三）地下控制测量n5 5竖井联系测量竖井联系测量u高程联系测量高程联系测量(导入高程导入高程)导入高程均需独立进行两次(第二次需移动钢尺，改变仪器高度)，加入各项改正数后，前后两次导入高程之差一般不应超过5mm。实际计算中一般须加上尺长改正、温度改正、拉力改正和钢尺自重改正 二、施工测量二、施工测量（四）贯通误差测量（四）贯通误差测量 n在隧道施工中，往往采用两个或两个以上的相向或同向的掘进工作面分段掘进隧道，使其按设计的要求在预定的地点彼此接通，称为隧道贯通。由于施工中的各项测量工作都存在误差，从而使贯通产生偏差。贯通误差在隧道中线方向的投影长度称为纵向贯通误差；在横向即水平垂直于中线方向的投影长度称为横向误差；在高程方向上的投影长度称为高程误差。n纵向误差只对贯通在距离上有影响；高程误差对坡度有影响；横向误差对隧道质量有影响，通常称该方向为重要方向。不同的工程对贯通误差有不同的要求。n隧道贯通后，应进行实际偏差的测定，以检查其是否超限，必要时还要做一些调整。二、施工测量二、施工测量（四）贯通误差测量（四）贯通误差测量 n1 1中线延伸法中线延伸法 隧道贯通后把两个不同掘进面各自引测的地下中线延伸至贯通面，并各钉一临时桩。如图2-1-17(a)所示的A、B两点，丈量出A、B两点之间的距离，即为隧道的实际横向偏差。A、B两临时桩的里程之差，即为隧道的实际纵向偏差。n2.2.求坐标法求坐标法 隧道贯通后，两不同的掘进面共同设一临时桩点，由两个掘进面方向各自对该临时点进行测角、量边，如图2-1-17(b)所示。然后计算临时桩点的坐标，其坐标x的差值即为隧道的实际横向偏差；其坐标y的差值即为隧道的实际纵向偏差。贯通后的高程偏差，可按水准测量的方法，测定同一临时点的高程，由高差闭合差求得。二、施工测量二、施工测量（四）贯通误差测量（四）贯通误差测量 谢谢！