淺談隧洞施工測量

杜鑫垚

(中國水利水電第十三工程局有限公司，山東 德州 253000)

在水利工程建設(shè)中，為了施工導(dǎo)流、引水發(fā)電、泄洪、灌溉常常修建隧洞。隧洞屬于地下工程，往往有兩個以上的洞口，為加快施工進(jìn)度，幾個洞口同時開挖且互不通視。為保證隧洞貫通必須嚴(yán)格控制挖掘方向和高程。如果方向錯了就會左右錯開；高程錯了就會上下錯開，都達(dá)不到貫通的目的。

由于隧洞施工方法的不同，對測量的要求也不相同，下面淺談直線隧洞施工測量的程序、內(nèi)容、放樣方法。

一、隧洞施工測量的內(nèi)容

根據(jù)貫通精度要求以及地形、地質(zhì)等因素建立洞外的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。在洞內(nèi)建立與洞外控制系統(tǒng)一致的洞內(nèi)控制系統(tǒng)，根據(jù)洞內(nèi)布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)測設(shè)隧洞中線、斷面和高程，確保隧洞正確貫通，符合設(shè)計(jì)要求。

二、隧洞洞外控制測量

目的：決定隧洞洞口的位置，并確定中線掘進(jìn)方向和高程放樣提供數(shù)據(jù)。它包括平面控制測量和高程平面測量。

1平面控制網(wǎng)的布設(shè)與要求

水利工程中的隧洞多位于地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)，故多采用三角測量方法。三角網(wǎng)的圖形應(yīng)綜合考慮測區(qū)地形、洞軸線的形狀、相向開挖長度及施工方法等因素。對于直伸型隧洞，一般應(yīng)沿洞軸線布設(shè)成單三角鎖。三角點(diǎn)應(yīng)盡量靠近洞軸線，以減小測角誤差對橫向貫通的影響。

布設(shè)洞外控制網(wǎng)時應(yīng)注意布點(diǎn)的位置，點(diǎn)位不宜布設(shè)在可能產(chǎn)生形變的地點(diǎn)。隧洞的每個洞口都應(yīng)布設(shè)三角點(diǎn)。隧洞兩端進(jìn)出口的控制點(diǎn)，盡量埋設(shè)混凝土強(qiáng)制歸心測墩。

若采用導(dǎo)線作為平面控制時，導(dǎo)線宜構(gòu)成環(huán)形，由于電磁波測距儀器的廣泛使用，用電磁波測距導(dǎo)線作洞外控制是行之有效的方法。

當(dāng)隧洞為直伸型時，為減小導(dǎo)線測距誤差對橫向貫通的影響，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)盡量靠近洞軸線布設(shè)，且點(diǎn)數(shù)不宜過多，相鄰導(dǎo)線邊長的長度應(yīng)大致相等。

2高程控制網(wǎng)的布設(shè)與要求

隧洞地面的高程控制，一般采用水準(zhǔn)測量。水準(zhǔn)路線應(yīng)構(gòu)成環(huán)形或布設(shè)成兩條獨(dú)立水準(zhǔn)路線。在每個洞口至少應(yīng)埋設(shè)兩個永久性水準(zhǔn)點(diǎn)。洞外水準(zhǔn)路線的等級，可根據(jù)兩洞口間的水準(zhǔn)路線長度L來確定。當(dāng)L=5～13KM時，可布設(shè)四等水準(zhǔn)路線。L=13～16KM時，則布設(shè)成三等水準(zhǔn)路線。

三、通過平洞傳遞方向和坐標(biāo)

地面控制測量完成后，則可根據(jù)這些數(shù)據(jù)和成果指導(dǎo)隧洞開挖。首先根據(jù)洞口控制點(diǎn)的坐標(biāo)和它與其他控制點(diǎn)連線的方向，來推算指導(dǎo)隧洞開挖方向的起始數(shù)據(jù)。如果已知兩洞口控制點(diǎn)A和D都在隧洞中線上，則可按坐標(biāo)反算的方法求得兩個坐標(biāo)方位角αAB和αAD它們的差數(shù)β就是我們所要求的傳遞進(jìn)洞方向的數(shù)據(jù)。在A點(diǎn)后視B點(diǎn)，撥角β，即是進(jìn)洞的中線方向。

四、洞內(nèi)控制測量

洞內(nèi)控制測量分平面控制測量和高程控制測量兩種。平面控制測量一般采用導(dǎo)線測量，高程控制測量采用水準(zhǔn)測量。

（一）洞內(nèi)導(dǎo)線測量的特點(diǎn)：在隧洞開挖過程中逐步布設(shè)和測量。洞內(nèi)導(dǎo)線的起點(diǎn)一般為洞口點(diǎn)，它的坐標(biāo)由洞口控制點(diǎn)來測定。洞內(nèi)導(dǎo)線測量條件差，施工干擾大，時間緊。

（二）洞內(nèi)導(dǎo)線布設(shè)等級：中小型隧洞施工中，洞內(nèi)導(dǎo)線一般只布設(shè)施工導(dǎo)線和基本導(dǎo)線。

1施工導(dǎo)線:其邊長一般為30～50米。根據(jù)施工方法和隧洞橫斷面大小的不同，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)沿洞軸先附近布設(shè)在洞的頂板或底板堅(jiān)固的巖石上。

2基本導(dǎo)線：它與施工導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)統(tǒng)一考慮，其邊長為100～150米，基本導(dǎo)線的精度應(yīng)較施工導(dǎo)線精度高一個等級。也應(yīng)盡量靠近洞軸線布設(shè)。

（三）洞內(nèi)水準(zhǔn)測量：其觀測方法與洞外水準(zhǔn)測量相同。由于洞內(nèi)觀測條件較差，視線長度不應(yīng)大于50米。若水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在洞的頂板上。觀測時把水準(zhǔn)尺倒過來，用尺的底部頂緊水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志讀數(shù)。

五、隧洞開挖中的施工測量

隧洞開挖中的測量工作，主要是標(biāo)定洞內(nèi)的開挖方向。掌握開挖的坡度以及隧洞建筑物的施工放樣。此外，還要及時測量掘進(jìn)深度和計(jì)算開挖的土石方量。

（一）測設(shè)隧洞的開挖方向：

根據(jù)施工方法，洞截面的大小及施工程序，一般可采用中線法或串線法來指示開挖方向。中線法:根據(jù)洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)和隧洞中線點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，計(jì)算出放樣數(shù)據(jù)，采用極坐標(biāo)測設(shè)隧洞中線上2～3個點(diǎn)。設(shè)P1、P2為洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn)，T和B為隧洞中線上的點(diǎn)位。用坐標(biāo)反算公式求得邊長S1、S2，水平角βT和βB。在施工導(dǎo)線點(diǎn)P2安置經(jīng)緯儀，后視施工導(dǎo)線點(diǎn)P1，撥角βT并沿經(jīng)緯儀視線方向測設(shè)S1的長度，得中線T的位置。繼續(xù)撥角βB，用同樣方法測設(shè)S2，也得到中線B的位置。T和B的連線方向即為隧洞開挖方向。T和B的間距一般為10米左右，當(dāng)中線點(diǎn)向前延伸時，在直線上宜采用正倒鏡延長直線法。曲線上則需用偏角法來測設(shè)中線點(diǎn)。（短串線法）

（二）隧洞坡度放樣：

進(jìn)行坡度放樣的依據(jù)是洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)和洞軸線的設(shè)計(jì)坡度。通常采用腰線法來控制隧洞的開挖坡度和各個部位的高程。在隧洞兩邊側(cè)墻上分別標(biāo)定一條與底板設(shè)計(jì)坡度相距一定高度（一般為1米或1.5米）的平行線，這兩條直線稱為隧洞的腰線，施工人員根據(jù)腰線能快速放樣各個部位的高程和控制開挖的坡度。

測設(shè)腰線較準(zhǔn)確的方法是用水準(zhǔn)儀，當(dāng)隧洞坡度較大時，也可用經(jīng)緯儀，首先，根據(jù)洞外水準(zhǔn)點(diǎn)的高程和洞口底板的設(shè)計(jì)高程，用高程放樣的方法，在洞口點(diǎn)出處測設(shè)N點(diǎn)，該點(diǎn)是洞口底板的設(shè)計(jì)標(biāo)高。然后，從洞口開始，向洞內(nèi)測設(shè)腰線。設(shè)隧洞底板的設(shè)計(jì)標(biāo)高HN為172.76米，隧洞底板的設(shè)計(jì)坡度為0.5%腰線距底板的高度為1米，要求每隔5米在側(cè)墻上標(biāo)定一個腰線點(diǎn)。

具體步驟：根據(jù)洞口水準(zhǔn)點(diǎn)放樣洞口底板的高程，得N點(diǎn)；在洞內(nèi)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)安置水準(zhǔn)儀，讀得N點(diǎn)水準(zhǔn)尺a=1.437米；從洞口點(diǎn)N開始，在兩邊側(cè)墻上，每隔5米用紅漆標(biāo)出視線高的點(diǎn)B`、C`、D`；從洞口點(diǎn)的視線高處向下量取。H1=1.437-1.000=0.437(m)得洞口的腰線點(diǎn)A；根據(jù)設(shè)計(jì)坡度+0.5%，腰線每隔5m升高5×0.5%=0.025(m)，則△H2=1.437-(1+5×0.5%)=0.412(m)

由B`點(diǎn)向下量取0.412m得腰線點(diǎn)B。同理得：H3=1.437-(1+10×0.5%)=0.387(m)

由C`點(diǎn)向下量取0.387m得腰線C，同法可得D點(diǎn)。

用紅漆把4個腰線點(diǎn)A、B、C、D連成直線，即得洞口附近的一段腰線。

結(jié)語

施工測量在隧洞工程的施工過程中起著十分重要的作用，只有嚴(yán)格遵守測量技術(shù)規(guī)范要求，工程的質(zhì)量、安全才得以保證，根據(jù)不同工程的條件要求，我們要靈活選用測量放樣及測量方法，為工程順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]陳會萍.隧洞施工控制測量分析[J].經(jīng)營管理者，2011.

[2]趙康年.水利水電工程中隧洞施工測量的設(shè)計(jì)方法[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)，2005.