两大隧道测量方案

多伦至丰宁铁路线建设工程施工项目III标段梁家营3#和牛圈子隧道测量方案编制人:审核人:监理:中铁十六局多丰铁路Ⅲ标段项目经理部二00八年一月十八日工程概况多丰线DFHBT-03标段牛圈子隧道5970m，梁家营三号隧道4680m，为加快施工进度，牛圈子隧道、梁家营三号隧道各设斜井一座，牛圈子隧道斜井163.34m，梁家营三号隧道斜井390m。目录1、施工测量1、1测量机构设置1、2测量仪器配置1、3施工控制测量1、3、1洞外控制测量1、3、2洞内控制测量1、3、3轴线控制1、3、4高程控制1、3、4、1洞外控制测量1、3、4、2洞内控制测量1、3、5测量精度要求1、3、6保证测量精度的技术要求2、隧道平面与高程控制测量设计3、监控量测3、1施工监控量测的目的3、2施工监控量测项目和主要内容3、3周边位移量测4、GPS复测网点图和坐标数据1.施工测量1.1.测量机构设置项目部建立两级测量体系，成立项目部测量班，由一名测量工程师负责，每个工区施工队设一个测量组，各由一名测量工程师负责。项目测量班负责全线贯通测量、主要导线点的布设和测量工作，以及对测量组测量复核。工区测量组负责日常的开挖、衬砌和监控量测的工作。为保证能够完成管区内测量任务，我们准备配置工程测量人员8人。工程测量人员配置及主要工作内容见表1-1。表1-1工程测量人员配置及主要工作内容单位人员配置主要工作内容工区测量班班长、测量工程师、测量员主要负责洞内、外施工测量布网放线和复测，水准复测，对下实施监督检查和指导，参与工程质量验收、计量。队测量组测量工程师、测量员主要负责管段内施工放样测量、隧道监控量测，参与工程质量验收、计量。1.2.测量仪器配置1.2.1.测量仪器：徕卡1201精密全站仪1台，宾得R-322全站仪2台、J2经纬仪2台、苏光精密水准仪2台、普通索佳水准仪2台、水准尺、50m钢尺。1.2.2.常用机具设备：可编程计算器、对讲机、皮尺、遮阳(雨)伞等。1.2.3.施工测量程序系统软件。1.3.施工控制测量1.3.1.洞外控制测量本段地形复杂、通视和交通条件较差，线路总长17公里，洞口距离相邻的控制点超较长，因此洞外控制测量采用GPS平面控制网。在斜井、洞口各设三到四个GPS点，每两个点之间的距离要在400m以上，且要通视良好。对于梁家营3号隧道和牛圈子隧道这两个长大隧道采用单独布网,即利用GPS在洞口设置三到四个坐标控制点,每个隧道单独平差计算。高程也是采用单独平差计算的方法来建立独立的高程坐标系。桩位示意图及坐标数据附后。1.3.2.洞内平面控制1.3.2.1.结合我们所用的测量仪器的精度，测距、测角均能满足较高等级的测量要求，采用闭合导线控制。隧道内导线以洞口所投GPS点为起始点，按双导线向内测设，形成闭合导线环。导线每延伸1～2个控制点，两导线交汇成一个节点，节点坐标采用平差值，作为继续向前延伸的依据。精测导线要求导线边长应尽量的长（不小于200m），要根据实地的照准精度选定合适的距离。旁折光对精密测角观测结果有系统性影响，因此导线尽量沿隧道中线布设成等边直伸多边形导线闭合环或菱形导线锁，每个导线环的边数设计为4～6条。隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而迅速增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，将导线边尽量设长，以减少方位角传递误差。根据洞内通视的实际情况(纵向变坡)，导线平均边长布设为250～300m。由于首级控制网不能完全满足施工测量的需要，建立第二级加密控制网，二级控制网的加密采用插点、插网的方法，精度可比首级控制网低。导线折角观测采用方向观测法9～12个测回。观测过程中的各项限差要求严格按一等导线测量的要求实施。测角过程应遵循精密测角的一般原则，使测角中误差控制在0.7″以内。距离测量采用对向观测4测回，并在测边两端量取气象元素取平均值后对边长进行改正，边长最后投影到隧道平均高程面上，量距误差≤1/200000。导线网平差采用平差软件严密平差。1.3.2.2.为使测量误差对贯通误差影响最小，隧道内导线布设尽量沿隧道中线布设成等边直伸型菱形多环闭合导线锁，每个导线环边数为6条，并将进洞边布设成两个三角形。洞内导线按二等导线布设，测角中误差±1″，测边相对中误差1/10万。施工测量仪器采用全站仪进行测量，测角精度±2″，测距2+2ppm。根据隧道实际情况,布设成环形导线,导线点采用强制归心装置,安装在地下地铁隧道侧壁,保持离开侧壁一段距离,一般约05～07m,以保证视线离开侧壁约在05m以上,减少旁折光的影响,导线所有角度距离采用I秒全站仪观测(图4)。是否1.3.2.3.水平角的观测采用方向观测法12测回。观测过程中的各项限差要求严格按国家大地网一等导线的要求实施。导线折角的观测，均以半数测回分别观测导线前进方向的左角和右角。用奇数测回的度盘位置测左角；用偶数测回的度盘位置测右角。观测结束后，左、右角分别取中数，并检查左右角之和与圆周角闭合差。1.3.2.4.导线控制桩应布设在施工干扰小，稳固可靠的地方，用混凝土埋设，桩尺寸为4cm×4cm×60cm，埋入原状土40cm以下，点间视线离开洞内设施0.2m以上。导线的测角测边要求符合测规。1.3.3.轴线控制洞内导线点布设、观测、平差、坐标计算完毕，经复核无误后，利用导线控制点测出隧道轴线。由导线点测设轴线桩，一次测设不能少于3点，并相互校核。施工中除设置变坡点控制桩外，还要设置必要的加桩，直线上按10m间距布置。混凝土施工时可根据作业地段适当加密。在隧道掘进过程中为了加快测量速度，在洞内直线点拱顶位置设置激光导向装置，每500m移位一次。在施工中每三天要用全站仪对激光测量仪在开挖掌子面光束投点进行校核，以防出现偏差。1.3.4.高程控制1.3.4.1.洞外高程控制采用设计院提供的管区内接头水准点（不少于2个），同时，充分利用精密水准仪水准高程点进行复核，确保高程控制的可靠性。1.3.4.2.洞内高程控制按《测规》对隧道测量的一般规定，隧道洞内高程测量采用二等精密水准测量，每千米水准测量的偶然中误差≤1mm，可将洞内的250～300m一对的平面控制点同时作为高程控制点进行测量。测量仪器采用精密水准仪及铟钢水准尺一对，尺垫两只。洞内高程分别从洞口水准基点向洞内引测。施测时必须联测两个以上前面的水准控制桩，其差值在规范规定范围内时，方可向前引测。洞内外水准控制点要定期进行联测，建立精密的水准控制网。1.3.5.测量精度要求施工控制测量精度要求详见表1-2。表1-2施工控制测量精度及验收规范对照表序号测量项目规范要求测量精度1洞外导线边相对中误差1/200001/200002洞内导线基边相对中误差1/100001/100003洞内贯通横向中误差150mm100mm4洞内高程贯通中误差50mm30mm5净宽度不小于设计不小于设计6净高度不小于设计不小于设计1.3.6.保证测量精度的技术措施1.3.6.1.严格按照一等导线测量的作业要求和仪器级别、技术精度指标、操作规程进行施测。1.3.6.2.洞外、洞内温差较大、明亮度反差强烈，这对测量极为不利。因此由洞外向洞内的引测工作，应在夜晚或阴天进行，进洞定向边的选择必须大于500m；在测定定向角和洞内、外连接角或当洞内外高差、边长悬殊过大时，水平角的观测不少于15个测回。1.3.6.3.洞内控制测量由工区测量班完成，以便在测量方法、仪器的完好状态和测量精度要求方面，真正做到统一，也便于整体考虑和处理有关疑难问题。1.3.6.4.提高观测者的技术水平。在观测的过程中要自始至终选用一名操作熟练、有责任心的观测员负责观测，这样在保证相同的观测条件下，有效的提高测量精度，保证观测值为同精度观测。1.3.6.5.由于观测工作是在地球自然表面上进行的，测站点和照准点一般都超过投影面一定的高度，观测是以铅垂线为准的，但各测站点上的铅垂线与其法线存在着垂线偏差，因此，应把地球自然表面上的观测结果以法线为准归算到投影面上。垂线偏差对观测方向的影响公式：δ=-（ξ″sinA12-η″cosA12）tgα12式中ξ、η为测站垂线偏差的子午线分量和卯酉分量；A12为所测方向的方位角；α12为照准点的高度角。由于垂线偏差对联测角的影响将直接反映在隧道横向贯通误差上，并且它是系统误差，隧道开挖长度越长影响越大。因此在无法减弱其影响的条件下，应对其加以改正。这时我们通过公式可以看出，减弱其影响最有效、最经济的办法就是减小进洞定向边的垂直角，也即选择进洞定向边的高差应尽量小。1.3.6.6.进洞导线相邻边长悬殊较大时，若严格执行一测回中不得重新调焦的规定，则由于视差过大而影响照准精度。因此这一测站可改变观测程序；对一个目标调焦后接连进行正倒镜观测，然后对准下一个目标，重新调焦后立即进行正倒镜观测，如此继续，以消除调焦透镜运行不正确。1.3.6.7.为防止作业时对仪器的碰动及脚架自身下沉时对仪器测角精度的影响，在地面打入三个顶面有凹形、长15cm的钢桩，将脚架置于钢桩上面，以提高仪器在测角过程中的稳定性及测角精度。1.3.6.8.洞内外温度、湿度相差很大，为使仪器内部温度与外界温度充分一致，仪器应开箱30min后方可进行观测。测距时应防止强灯光直接射入照准头，应经常拭净镜头及反射镜上的水雾。1.3.6.9.导线向前延伸时必须符合原有三个或三个以上控制点确保无误后方可进行。每次观测采用的仪器、设备、观测方法、观测精度指标、观测条件、平差方法均相同。1.3.6.10.当导线边长短于400m时，应在测回间采用仪器多次重新置中，采用两次照准，两次读数，减少对中误差的影响，保证测角精度。2、隧道平面与高程控制测量设计3.监控量测3.1.施工监控量测的目的现场监控量测是“新奥法原理”施工的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。本标隧道按新奥法原理设计施工，施工中加强监控量测对准确判定围岩的安全状态、合理确定二次衬砌的施作时机非常重要。同时通过监测数据的反馈分析，可验证施工设计的科学性和合理性，以及施工方法、支护方案的可行性，以便及时、准确地调整支护参数，修正施工方法及施工程序，确保施工安全。3.2.施工监控量测项目和主要内容根据管区内斜井围岩类别，确定管区内隧道现场监控量测项目及方法，具体详见表3-1。表3-1隧道现场监控量测项目及方法表序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间1～15d16d～1个月1～3个月大于3个月1围岩及支护状态观察岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等及喷层裂隙、剥离和剪切破坏、支撑是否压屈进行观察或描述，采用地质罗盘等开挖后及初期支护后进行每次爆破后及初期支护后进行2周边位移及收敛各种类型收敛计每10～50m一个断面，每断面2～3对测点1～2次/天1～2次/2天1～2次/周1～3次/月3拱顶下沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每10～50m一个1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月断面4地表下沉量测水平仪、水准尺、钢尺或测杆每20～50m一个断面，每断面3～7个测点1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月3.3.周边位移量测隧道断面周边位移量测，包括拱顶下沉量测、净空水平收敛、边墙水平位移以及底板鼓起(必要时)。周边位移量测采用徕卡全站仪三维无尺量测系统，而且可以测得位移向量的三维特性，该技术具有操作迅速方便、自动化程度高、监测断面可密集布设、反馈信息的速度快且数据精度高等优点。3.3.1.全站仪选型及其配套设备为保证量测精度，选用精度和性能方面均能满足隧道变形监测的徕卡1201全站仪。与其配合使用的徕卡反射片，是一种具有回复反射性能的反射膜片，反射膜片由丙烯酸脂制成，厚度为0.28mm，呈银灰色，大小可根据测距选择。量测中使用的反射片的技术参数见表3-3。Leica反射片最大测距可达180m，当视线与反射片垂直时，不会降低测距精度，当反射片45°放置时，测量精度为±1.0mm，在两个位置观测时，精度还会提高。3-3反射片技术参数表反射片大小（mm）测量范围（m）精度20×202～4