隧道施工测量方案设计

一、工程概况湖南益阳市桃江县现修建一条道路，道路全长1.6Km，包括785m道路和815m隧道。

隧道位于线路交点JD1与JD2间连线的直线上，里程桩号为K0+650～K1+465，全长815m，为中长隧道。

单向纵坡i=-1.98%，设计开面为四心挖断圆拱形，上半圆R=7.026m/7.096m，左右边墙R=12.526m/12.596m，仰拱R=15.300m。

桃江县位于湘中偏北,资江下游,属山、岗、丘、平原并有的丘陵地。

西南、西北多山,东北地势平坦,平均海拔200米。

该工程位于西北部，所在地地质结构稳定，地震烈度低，居民稀少。

二、测量作业任务和内容测量工作是土建工程的重要组成部分，为工程施工提供准确的定位信息、实时监控量测施工进程地面、隧道相关变化量及周围构筑物、管线等的影响变化，为工程施工提供必要的测量数据，根据测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保工程顺利准确进行，确保施工安全。

在本次工程项目中，测量作业的任务主要分为两大部分：隧道控制、施工放样。

三、测量作业依据1《工程测量规范》（GB50026-2007）；2《公路勘测规范》（JTG C10-2007）；4 公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）；5 隧道施工设计图纸（主要是隧道轴线平面控制点及曲线要素表、纵断面设计高程数据和施工设计图）；6 已有地形图及相关资料四、控制测量隧道平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、辅助坑道位置、以及线路通过地区的地形和环境条件等，采用GPS测量、导线测量、三角形网测量及其综合测量方法。

高程控制测量可采用水准测量、光电测距三角高程测量。

4.1：洞外控制测量隧道的设计位置，一般是以定测的精度初步标定在地面上。

在施工之前必须进行施工复测，检查并确认两端洞口的中线控制桩（也称为洞口投点）的位量两部分。

4.1.1控制点的置，它是进行洞内施工测量的主要依据。

主要包括平面控制测量和高程控制测设置1、在每个洞口应测设不少于3个平面控制点（包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点）2个高程控制点。

2、直线隧道上，两端洞口应各确定一个中线控制桩，以两桩连线作为隧道的中线；3、在曲线隧道上，应在两端洞口的切线上各确定两个间距不小于200 m的中线控制桩，以两条切线的交角和曲线要素为依据，来确定隧道中线的位置。

4、平面控制网应尽可能包括隧道各洞口的中线控制点，这样既可以在施工测量时提高贯通精度，又可减少工作量。

5、同时进行高程控制测量,联测各洞口水准点的高程，以便引测进洞，保证隧道在高程方向准确贯通。

4.1.2洞外平面控制测量洞外平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境等条件进行，可采用的方法有：中线法、精密导线法、三角锁网法、GPS测量。

1．中线法（平面控制简单、直观，精度不高）适用于长度较短或贯通精度要求不高的隧道。

方法：就是将隧道中线的平面位置，测设在地表上，经反复核对改正误差后，把洞口控制点确定下来，施工时就以这些控制点为准，将中线引入洞内。

在直线隧道，于地表沿勘测设计阶段标定的隧道中线，用经纬仪正倒镜延伸直线法测设中线；在曲线隧道，则按曲线测设方法，首先精确标出两端切线方向，然后测出转向角，将切线长度正确地标定在地表上，再把线路中线测设到地面上。

经反复校核，与两端线路正确衔接后，再以切线上的控制点（或曲线主点及转点等）为准，将中线引入洞内。

2．精密导线法在隧道进、出口之间，沿勘测设计阶段所标定的中线或离开中线一定距离布设导线，采用精密测量的方法测定各导线点和隧道两端控制点的点位。

在进行导线点的布设时，除应满足上面要求外，导线点还应根据隧道长度和辅助坑道的数量及位置分布情况布设。

导线宜采用长边，且尽量以直伸形式布设，这样可以减少转折角的个数，以减弱边长误差和测角误差对隧道横向贯通误差的影响。

为了增加检核条件和提高测角精度评定的可行性，导线应组成多边形导线闭合环或具有多个闭合环的闭合导线网，在一个控制网中，导线环的个数不宜少于4个；每个环的边数宜为4～6条。

导线可以是独立的，也可以与国家高等级控制点相连。

导线水平角的观测，宜采用方向观测法，测回数应符合表1的规定。

导线测量主要技术要求表一当水平角为两方向时，则以总测回数的奇数测回和偶数测回分别观测导线的左角和右角。

左、右角分别取中数后应按式(1)计算圆周角闭合差⊿，其值应符合表二的规定。

再将它们统一换算为左角或右角后取平均值作为最后结果，这样可以提高测角精度。

⊿＝［左角］中﹢［右角］中﹣360° (1)测站圆周角闭合差的限差（″）表二导线环角度闭合差，应不大于按下式计算的限差：（2）式中 m——设计所需的测角中误差（″）；n——导线环内角的个数。

导线的实际测角中误差应按下式计算，并应符合控制测量设计等级的精度要求。

（3）导线环（网）的平差计算:一般采用条件平差或间接平差。

当导线精度要求不高时，亦可采用近似平差。

用导线法进行平面控制比较灵活、方便，对地形的适应性强。

3.三角锁网法将测角三角锁布置在隧道进出口之间，以一条高精度的基线作为起始边，并在三角锁的另一端增设一条基线，以增加检核和平差的条件。

三角测量的方向控制较中线法、导线法都高，如果仅从提高横向贯通精度的观点考虑，它是最理想的隧道平面控制方法。

由于光电测距仪和全站仪的普遍应用，三角测量除采用测角三角锁外，还可采用边角网和三边网作为隧道洞外控制。

但从其精度、工作量等方面综合考虑，以测角单三角形锁最为常用。

经过近似或严密平差计算可求得各三角点和隧道轴线上控制点的坐标，然后以这些控制点为依据，可计算各开挖口的进洞方向。

4．GPS测量隧道洞外控制测量可利用GPS相对定位技术，采用静态测量方式进行。

测量时仅需在各开挖洞口附近测定几个控制点的坐标，工作量小，精度高，而且可以全天候观测，因此是大中型隧道洞外控制测量的首选方案。

隧道洞外控制测量技术要求应满足表3规定。

平面控制测量设计要素表三4.1.3洞外高程控制测量洞外高程控制测量，是按照设计精度施测各开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，以保证在高程方向按规定精度正确贯通，并使隧道各附属工程按要求的高程精度正确修建。

高程控制方法：1）常采用水准测量方法，2）四、五等高程控制亦可采用光电测距三角高程的方法进行。

（但当山势陡峻采用水准测量困难时，）高程控制路线：应选择连接各洞口最平坦和最短的线路，以期达到设站少、观测快、精度高的要求。

每一个洞口应埋设不少于2个水准点，以相互检核；两水准点的位置，以能安置一次仪器即可联测为宜，方便引测并避开施工的干扰。

高程控制水准测量的精度：一般参照表4的洞外部分即可。

表四等级水准测量的技术要求表五等级MΔ（mm）M W（mm）仪器型号木水准尺观测方法观测顺序观测次数往返较差或闭合差（mm）与已知点联测环线或附合平丘地山地四±5 ±10 DS3 双面中丝读数法后后前前往返往±20L1/2±5n1/2五±10 ±20 DS3双面单面中丝读数法—往返往±30L1/2±10n1/24.1.4 本工程洞外控制测量方案本工程由于通视条件差，故洞外控制测量在导线控制和GPS控制之间做选则。

根据洞外导线控制测量设计方案和GPS控制测量设计方案的对比，拟定最终确定采用GPS 控制测量的布设方案。

因为：1.导线测量网形设计太单一，多余观测条件少，不足宜检核。

外业观测时间较长，局部导线边离隧道中线较远和相临点间无法通视的困难，有时可能还要受到天气的影响。

而GPS技术不仅具有精度高，工期短的优点，而且由于GPS 测量本身的特点，网型结构简单，点的疏密和边长的长短都可适当选取，既保证了两边洞口各点的GPS 点间通视又解决常规测量中点位之间无法通视的困难，选点灵活，不需要高标，同时还可解决外业施测受天气影响的困难。

2.由于现在GPS 测量技术要求高，作业周期短，并且有两台接收机同时作业，在作业前有周密的计划，和有完善的协调组织工作，能合理安排，协调作业，认真细致地进行工作，使观测工作有条不紊地进行等等，从而为高精度、高效率的成果得到更充分的保证。

虽然导线测量的经费比GPS网的经费低，但是相差不多，从精度的角度和各方面的因素考虑导线方案不如GPS方案GPS平面控制：建立隧道GPS控制网的基本要求1) 建立GPS隧道控制网同样关注网内控制点间相对精度，虽然GPS测量本身不要求点间相互通视，但部分点需用常规仪器施工引测故仍然要求某些点间布测相互通视，如洞口需布设至少3个控制点，并至少两方向通视。

2) 隧道进行GPS控制网施测前应进行网形设计即GPS控制网设计和GPS观测网设计GPS控制网设计系根据工程控制及施工测量要求特点、测区实际情况(线路形状、洞口及地貌特点、测站道路交通及通讯状况等)、点间基线长度、控制区域等因素布设控制点位，把所选定的控制点以环形网(大地四边形、三角形、多边形)结构确定后进行同步环观测，同步观测环路之间以接边或接网的方式扩网，从而形成封闭式的整体GPS观测网；GPS观测网设计则是在GPS控制网设计后进行，其结合观测所用接收机的性能及台数、测站交通及站问通讯联络情况、测站处可视卫星数量及分布时段等因素来所设计如何完成控制网的观测。

其中包括按星历编制测前卫星预报计划及观测时段选择、编制作业观测时刻调度计划。

3)GPS网的基准设计GPS测量的直接观测量不是测点问的边长和角度，且其直接观测成果是属于WGS一84系下的，施工实用的坐标系统一般为地方坐标系的坐标值，因此GPS网平差后需要把GPS网成果转化为地方坐标系中的坐标成果。

GPS网应明确其所用位置基准(起算点坐标)、方位基准(已知边方位角)和尺度基准(已知边距离及统一的距离度量单位)，且同测区实际相符。

4)隧道控制网坐标系统可以是国家高斯平面坐标系统(如Beijing54，Bei—jing80等)或任意经度的中央子午线高斯平面坐标系统，但一般仍较多采用独立坐标系统。

同常规测量网一样为了施工方便，常以隧道主轴线进口至出口方向为X轴正向，隧道的某一线路中线里程为X 坐标起算值，右旋90。

确立y坐标轴，坐标原点处y坐标值可以为正常数也可为0。

取隧道设计路面的平均高程面为坐标系统投影面。

5)为保证观测值成果精度及质量可靠性，GPS工程网选点及布网需要遵循原则①GPS网点尽量选在交通方便地方，边长大于800 m，主要控制点间距应大于1 000 m。

②GPS网点应尽量设在视野开阔地带，同时站点周围视场角应不低于15。

③隧道GPS网洞口控制点应进行同步观测，同步观测的卫星颗数>4，越多越好且PDOP<6。

④GPS网点避开强反射地面如水域、平滑地面及强反射环境(斜面山坡、漏斗形谷地等)以减少多路径影响，应避开高压输电、变电及大功率发射台如电视转播、通讯基站等强电磁设施以防防止信号干扰。