隧道施工测量专项方案.docx

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隧道施工测量专项方案

中国交通建设

新建张家口至呼和浩特铁路站前工程

合同编号:

ZHZQ-5标

隧道施工测量专项方案

编制：

审核：

批准：

中交一公局张呼铁路工程项目经理部

2014年6月17日

目录

一、总则2

二、工程概况2

三、编制依据2

四、人员组织机构3

五、仪器配备3

六、测量组人员职责4

七、测量工作基本要求4

八、隧道控制网设计5

九、隧道控制测量8

十、隧道施工测量13

十一、竣工测量17

十二、测量管理专项制度18

十三、安全质量保证措施及注意事项20

一、总则

为了保证隧道贯通符合规范要求的误差，并使各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建，确保在隧道施工过程中能及时准确为隧道施工提供准确的定位信息、实时监控施工进程中隧道的相关变化量，为隧道施工提供必要的测量数据，以便于根据测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保隧道施工顺利准确，施工安全可靠，特制定本方案。

二、工程概况

新建张家口至呼和浩特铁路站前工程ZHZQ-5合同段一分部,起于集宁新区六间房村，与ZHZQ-4合同段相接于DK167+550，而后经察哈尔右翼前旗止于卓资山县芦家卜子村，桩号DK179+950。

本标段隧道6134m/4座，分别为东土村隧道（4560m）、益元兴隧道（474m）、西土村隧道（560m）、芦家卜子隧道（540m），其中Ⅱ级围岩1160m、Ⅲ级围岩1663m、Ⅳ级围岩1742m、Ⅴ级围岩1569m。

三、编制依据

1、《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897—2006）

2、《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）

3、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）

4、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）

5、《高速铁路隧道工程施工技术指南》

6、隧道施工图

四、人员组织机构

根据工程建设需要，我项目部成立施工测量组，测量组设测量组长1名，测量副组长2名，下设测量员4人。

测量组成员如下：

组长：

井昭义

副组长：

杜春浩、高燕武

组员：

张树栋、王玉磊、姜涛、孙帅

张树栋、王玉磊负责东土村隧道、益元兴隧道的测量工作（张树栋负责坐标计算，王玉磊负责测量内业资料）；姜涛、孙帅负责西土村隧道、芦家卜子隧道的测量工作（姜涛负责坐标计算，孙帅负责测量内业资料），井昭义、杜春浩、高燕武负责坐标复核，隧道重点部位控制及隧道测量工作复核。

五、仪器配备

仪器名称

数量

单位

规格型号

出厂编号

检定证书编号

检定日期

GPS接收机

3

台

华测X93

400764

CD2014-6003

2014-5-23

930009

CD2014-6004

930019

CD2014-6005

电子水准仪

1

套

天宝DINI03

739016

JD2b2014-06-7536

2014-6-25

徕卡全站仪

1

套

TS09PLUS1″R500

1363550

CD2014Z-1561

2014-6-23

六、测量组人员职责

1、在工程开工前，对测量控制网进行复测，建立相应等级的施工控制加密网控制点至各施工工作面所需部位，复测成果应及时向监理单位报批，批准后方可使用。

2、根据本施工处的生产计划安排，积极配合各工程部门保质、保量、保安全的完成各项相关测量任务。

3、做好与外部及内部相关部门之间的技术交流、沟通工作，对外部文件及图纸进行分类保管。

4、负责各施工工作面的施工放样，定期检查，及时向专业监理工程师报检，符合设计及规范要求方可继续施工，并将结果通知所在施工部位的技术员，做好交底记录。

5、提供符合设计要求的设计轴线，以满足规范要求，并负责检查与复核工作。

6、定期对控制点进行复测，及时更新复测成果，复测成果及时向监理单位报批，批准后方可使用。

七、测量工作基本要求

1、严格执行测量规范；遵守先整体后局部的工作程序，先确定平面控制网，后以控制网为依据，进行各局部的定位放线。

2、必须严格审核测量原始数据的准确性，坚持测量放线与计算工作同步校核的工作方法。

3、定位工作执行自检、互检合格后再报检的工作制度。

4、测量方法要简捷，仪器使用要熟练，在满足工程需要的前提下，力争做到省工省时省费用。

5、明确为工程服务，按图施工，质量第一的宗旨。

紧密配合施工，发扬团结协作、实事求是、认真负责的工作作风。

八、隧道控制网设计

隧道控制网的设计主要是要考虑是否经济、合理、能否可靠地满足隧道贯通精度的要求，尤其是满足横向贯通精度的要求。

《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）中规定，当隧道长度大于1500m时，应根据横向贯通误差进行平面控制网的设计，估算洞外控制测量产生的横向贯通误差影响值，并进行洞内测量设计。

隧道控制测量对横向贯通误差的影响限差要求可参见下表。

隧道贯通误差规定

项目

横向贯通误差

相向开挖长度（km）

L＜4

4≤L＜7

7≤L＜10

10≤L＜13

13≤L＜16

16≤L＜19

19≤L＜20

洞外贯通中误差（mm）

30

40

45

55

65

75

80

洞内贯通中误差（mm）

40

50

65

80

105

135

160

洞内外综合贯通中误差（mm）

50

65

80

100

125

160

180

贯通限差（mm）

100

130

160

200

250

320

360

本标段东土村隧道全长4560m，依据规范要求，按照总横向中误差65mm进行设计，并按规范规定的分配原则，分配给洞外横向中误差为40mm、洞内横向中误差为50mm。

通过对隧道洞内、外的控制测量设计，要保证隧道开挖能按规定的精度贯通。

1、隧道洞外控制网的设计

由于隧道全长为4.56km，且地形条件复杂，所以隧道洞外平面控制测量拟采用GPS进行测量。

按照《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）的要求，当隧道长度在4～6km之间时，则拟按照二等GPS测量的要求进行控制网的设计。

本隧道是利用复测成果稳定的CPI和CPII控制点与加密控制点，在隧道进出口组成大地四边形或三角形。

2、隧道洞内控制网的设计

洞内平面控制测量由于环境条件的限制，洞内导线测量主要是保证隧道的平面位置，以规定精度贯通。

按照《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）中规定，当隧道长度在3～6km之间时，则拟按照三等导线测量的要求进行控制网的设计。

洞内导线布设

3、横向贯通误差预计分析

3.1、洞外控制测量横向贯通误差估算

在GPS控制测量前，应按下式估算测量设计的验前横向贯通中误差

式中后两项可由式

计算得到洞外定向误差

L—相向开挖隧道计算设计长度，考虑到洞外GPS控制点位布设离洞口有一定距离的因素，取隧道线路长度加1km

mJ、mC—进、出口GPS控制点的Y坐标误差，根据复测成果分析CPI控制点Y坐标误差均小于10mm，所以Y坐标误差均取10mm。

LJ、LC—进、出口GPS控制点至贯通点的长度；贯通面拟选在隧道中点。

mαJ、mαc—进、出口GPS联系边的方位中误差；

θ、φ—进、出口控制点至贯通点连线与贯通点线路切线的夹角。

、

—GPS测量定向联系边方向中误差（″），二等GPS规范要求取1.3″限差，

=206265″

则由上述计算式可得：

=28.5mm

洞外横向贯通误差的限差为40mm，显然28.5mm＜40mm，所以满足规范中的限差要求。

3.2、洞内控制测量横向贯通误差估算

在控制测量前，应下式估算测量设计的验前横向贯通中误差。

（其中

，

）

式中：

myβ—测角误差影响在贯通面上产生的横向中误差（mm）。

myl—测边误差影响在贯通面上产生的横向中误差（mm）。

mβ—控制网设计的测角中误差（″），按规范应取1.8″。

Rx—控制网各点至贯通面的垂直距离（m）。

ml/l—控制网设计的边长相对中误差，按规范应取1/50000

dy—控制网各边在贯通面上的投影长度（m）。

则：

=1.8″/206265″*5182490=45.2mm

=1/50000*95687=1.9mm

=

=45.2mm＜50mm

综上所述，可得到洞内外综合贯通中误差为：

=

=53.4mm＜65mm

该值小于65mm的横向贯通限差要求，说明洞内、外平面设计可行。

九、隧道控制测量

在隧道施工测量中，测量作业的任务主要是控制测量和施工放样测量。

控制测量主要包括：

1.洞外控制测量：

洞外控制网的建立及复核；2.洞内控制测量：

洞内控制网的建立及复核。

控制测量施工作业流程

1、建立控制网

（1）、洞外控制网

洞外控制网在设计院的CPI、CPII控制网基础上进行复测后使用，由于CPI、CPII控制点的密度无法保证施工测量的需要，需对CPI、CPII加密控制。

洞外控制网的布设应符合下列规定：

a.洞外平面控制网应沿两洞口连线方向布设成多边形组合图形，构成闭合检核条件。

b.控制点应布设在视野开阔、通视良好、土质坚实、不易破坏的地方。

c.视线应离开旁遮障碍物1m以上，通过水田、沙滩时应适当增加视线高度。

d.隧道进、出口的中线控制桩或CPI、CPII应纳入隧道控制网。

（2）、洞口控制点

洞口控制点的布设应符合下列规定：

a.每个洞口平面控制点布设不应少于3个，水准点不少于2个。

b.用于向洞内传递方向的洞外联系边不宜短于500m。

c.洞口平面控制点应便于向洞内引测导线。

d.GPS控制网进洞联系边最大俯仰角不宜大于5°，导线网、三角形网不宜大于15°。

e.洞口GPS控制点应方便用常规测量方法检测、加密、恢复和向洞内引测。

洞口子网各控制点间应尽量通视。

f.洞口附近的水准点宜与隧道洞口等高，两水准点间高差以水准测量1-2站即可联测为宜。

（3）、洞内控制网

洞内导线的布设应符合下列规定：

a.导线边长应根据测量设计确定。

b.导线点应布设在施工干扰小、稳定可靠、便于设站的地方，点间视线应旁离洞内设施0.2m以上。

c.洞内导线应布设成多边形闭合环，每个环由4-6条边构成。

长隧道宜布设成交叉双导线形式，以增加网的内部检核条件、提高网的可靠性。

（4）、洞内导线点布设要求

洞内导线点应布设在施工干扰小、便于设站的仰拱填充面上，导线点采用Φ22mm不锈钢中心刻“十”字丝，点位要低于混凝土面2-3cm，上面加盖等保护措施，导线点兼做高程点使用。

洞内、外导线边连接方式和洞内交叉双导线的布网

2、平面、高程控制测量

（1）、洞外平面控制测量

洞外平面控制网采用GPS同步静态观测模式，采用大地四边形或三角形同步图形扩展方式进行布网，相邻同步环之间由2个公共测站相连，每个同步环由4～6个测站组成，每个环同步观测1个时段，每时段观测不低于60分钟，满足设计要求。

GPS观测数据采用接收机自带的数据转换软件，将原始观测数据统一转换为标准的Rinex格式，然后采用徕卡公司LGO7.0软件统一进行基线解算，基线解算合格后输出基线向量文件提供平差计算。

平面控制网加密GPS测量的精度指标

等级

固定误差a

比例误差b

基线方位角中误差

约束点间的边长相对中误差

约束平差后最弱边边长相对中误差

四等

≤5mm

≤2mm/km

2.0″

1/100000

1/70000

（2）、洞内平面控制测量

洞内平面控制测量应采用导线控制测量方法进行。

洞内控制导线应从测量设计确定的洞外联系边引入，洞内洞外平面控制网宜以边连接。

洞内导线应随施工进度分期布设，建立新一期导线前，应先检测原有控制点。

洞内导线测量精度要求

测量等级

适用长度（km）

测角中误差（″）

边长相对中误差

二

9～20

1.0

1/100000

隧道二等

6～9

1.3

1/100000

三

3～5

1.8

1/50000

四

1.5～4

2.5

1/50000

一级

＜1.5

4.0

1/20000

备注：

本标段隧道洞内导线精度按三等控制

导线测量的技术要求

等级

测角中误差（″）

测距相对中误差

方位角闭合差（″）

导线全长相对闭合差

测回数

0.5″级仪器

1″级仪器

2″级仪器

6″级仪器

三等

1.8

1/150000

3.6

1/55000

4

6

10

－－

注：

1、表中n为测站数。

2、当边长短于500m时，二等边长中误差应小于2.5mm，三等边长中误差应小于3.5mm，四等、一级边长中误差应小于5mm，二级边长中误差应小于7.5mm。

1.导线水平角观测 

a.洞口站测角工作宜在夜晚或阴天进行。

b.洞内测量前应先将仪器开箱放置20分钟左右，让仪器与洞内温度基本一致。

c.目标应有足够的明亮度，受光均匀柔和、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标。

d.完成规定测回数一半后，仪器和反射镜均应转动180°重新对中整平，再观测剩余测回数。

水平角方向观测法的技术要求

等级

仪器等级

半测回归零差（″）

一测回内2c

互差（″）

同一方向值各测回互差（″）

四等

及以上

0.5″级仪器

4

8

4

1″级仪器

6

9

6

2″级仪器

8

13

9

注：

当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。

2.导线边长测量

a.测量前应进行充分通风、避免尘雾。

b.反射镜应有适度照明。

c.仪器和反射镜面应无水雾。

边长测量技术要求

等级

使用测距仪精度等级

每边测回数

一测回读数较差限值（mm）

测回间较差限值

（mm）

往返观测平距较差限值

往测

返测

三等

Ⅰ

2

2

2

3

2mD

Ⅱ

4

4

5

7

注：

1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程

2、测距仪精度等级划分如下

Ⅰ级md≤2mm

Ⅱ级2mm＜md≤5mm

Ⅲ级5mm＜md≤10mm

Ⅳ级10mm＜md≤20mm

md为每千米测距标准偏差。

即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km的测距标准偏差。

3、mD=a+b×D

式中：

mD----仪器测距中误差（mm），a----标称精度中的固定误差（mm），

b----标称精度中的的比例系数（mm/km），D----测距长度（km）

3.洞内导线平差计算

a.  初次洞内导线测量的起算坐标和方位角应采用测量设计时确定的进洞联系边测量成果。

b.  洞内导线引伸测量的起算坐标和方位角应采用经检测合格的前一期洞内导线测量成果。

c. 洞内四等及以上导线平差应采用严密平差，一级导线可采用近似平差。

d.完成洞内导线平差计算后，应计算开挖面附近的临时中线点放样成果并实地放设，即时纠正施工中线。

f. 洞内导线测量完成后，导线测量成果应及时向监理单位报批，批准后方可使用。

（3）、洞内、外高程控制测量

洞外高程控制网以设计提供的二等水准点为基础建立，开工前对原二等水准点进行复测检查无误后方可使用，为保证高程控制精度，复测后若误差不超过规范要求，采用原设计值使用。

在每个隧道口设一至两个水准加密点保证隧道施工的高程控制，加密点从复测后的二等水准点引入高程，加密水准线路按二等水准的要求进行测量。

洞内高程控制网：

洞内高程控制点应每隔200～500m设置一对，为保证洞内高程控制精度，洞内水准点宜布置在衬砌断面上或不易破坏的地方，以便于施工测量，洞内水准点观测线路和精度与洞外水准加密精度要求相同。

水准测量的观测方法

等级

观测方式

观测顺序

与已知点联测

附合或环线

二等

往返

往返

奇数站：

后-前-前-后

偶数站：

前-后-后-前

水准观测的主要技术要求（m）

等级

水准仪最低型号

水准尺类型

视距

前后视距差

测段的前后视距累积差

视线高度

数字水准仪重复测量次数

光学

数字

光学

数字

光学

数字

光学

（下丝读数）

数字

二等

DS1

因瓦

≤50

≥3且≤50

≤1.0

≤1.5

≤3.0

≤6.0

≥0.3

≤2.8且≥0.55

≥2次

水准测量限差要求（mm）

水准测量

等级

测段、路线往返测

高差不符值

测段、路线的左右路线高差不符值

附合路线或环线闭合差

检测已测

测段高差之差

平原

山区

平原

山区

二等

±4

±0.8

－－

±4

±6

注：

1、K为测段水准路线长度，单位为km；L为水准路线长度，单位为km；Ri为检测测段长度，以千米计；n为测段水准测量站数。

2、当山区水准测量每公里测站数n≥25站以上时，采用测站数计算高差测量限差。

（4）、平面、高程测量成果整理完成后，及时向监理单位报批，批准后方可使用，批准后将成果表装订成册方便外业使用。

十、隧道施工测量

（1）、洞口测量

洞口测量在洞外控制网的基础上采用坐标法利用计算的洞门放样数据及进洞施工数据，进行洞口和明暗交界桩点放样。

为了加强放样点的检核条件，可用全站仪的坐标实测功能，用另两个已知导线点来实测放样点的坐标。

地形条件好洞口也可采用后方交会法进行洞口定位放样，交会法要采用三方向进行交会，方便于施工放样。

隧道洞门端翼墙、斜切段、缓冲结构、挡土墙允许偏差和检验方法应符合规范要求。

模板安装允许偏差和检验方法

序号

项目

允许偏差（mm）

检验数量

检验方法

1

基础边缘位置

+15

0

施工单位全部检查

测量，每边不少于4处

2

基础顶面高程

±10

3

边墙边缘位置

+10

0

4

边墙拱脚、端翼墙、帽檐顶面高程

±10

5

模板表面平整度

5

2m靠尺测量，不少于4处

6

模板表面错台

2

尺量

隧道洞门斜切段、端翼墙、缓冲结构物、挡土墙

结构几何尺寸允许偏差和检验办法

序号

项目

允许偏差（mm）

检验数量

检验方法

1

基础边缘平面位置

±10

施工单位每一浇筑段检查一个断面

测量，每边不少于4处

2

基础宽度

-10

3

基础顶面高程

±20

4

端、翼墙边缘平面位置

+10

0

5

端、翼墙边缘顶面高程

±20

6

斜切段、缓冲结构拱部高程

+30

0

7

缓冲结构垂直度

2‰

尺量

8

表面平整度

15

2m靠尺测量，拱部不少于2处，墙身不少于4处

（2）、隧道掌子面施工测量

根据隧道施工情况，对隧道施工根据方案不同，采用不同的方法进行测量放样，开挖面测量的内容主要为中线测量、拱顶、隧底标高控制及隧道开挖轮廓线的测量放样。

隧道掘进过程中，每循环恢复开挖面中线、开挖面控制标高、开挖面轮廓线，保证掘进施工方向及标高度准确性，隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。

掌子面的施工测量中应加强隧轮廓线测量的精度和每循环的放样控制到位，根据围岩级别预留量控制好隧道的超欠挖，石质坚硬岩石个别突出部分（每1㎡不大于0.1㎡）侵入衬砌应小于5cm，拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。

开挖面测量完成后，要进行书面交底，应做好测量原始记录。

（3）、二衬模板施工测量

在二衬施做前，要对初支施工进行检查测量，根据高速铁路工程测量规范要求，不大于20m进行一个断面扫描，检查初支是否侵入二衬，影响二衬设计厚度。

断面测量是在隧道施工中和竣工验收阶段必须进行的测量工作。

在隧道洞身开挖前，精确、快速地测放出设计开挖轮廓线，可以有效地减少超欠挖量、加快施工进度，节约建设成本；在竣工验收阶段，要汇总一定里程间隔的实测断面同设计断面比照资料，作为工程质量评定和运营管理的依据。

断面测量常用模式

a.全站仪+断面仪+后处理软件

将断面仪安置在由全站仪测定的已知点上，进行断面数据采集，在台式机上进行数据处理或PDA现场成图。

b.徕卡全站仪+徕卡机载软件+后处理软件

在特定型号的徕卡全站仪上，加装具备隧道断面测量数据处理能力的软件模块，再配合运行在普通电脑上的后处理软件。

c.全站仪+PDA（掌上电脑）+后处理软件。

由于徕卡机载软件只适用于特定型号的徕卡全站仪。

为了打破这种技术垄断和局限，人们纷纷在PDA（掌上电脑）上开发了相应软件，并做了面向多种型号全站仪的接口。

这样的PDA与全站仪相接，也可实现部分隧道断面测量数据的现场处理，有的也可现场成图。

d.全站仪+后处理软件

让全站仪只负责采集数据，运行在普通电脑上的软件只负责数据处理，借助全站仪同电脑固有的通信功能，实现工作模式的内、外业一体化和软件的通用化。

绘制初支断面图作为检验批资料。

对于不合格的初支断面要进行处理，重新检查测量断面，合格为止。

由于二衬施工测量的精度直接影响到隧道的净空尺寸、外观质量及隧道线形控制，故隧道二衬的施工应按精密测量的标准进行放样并加强检查点位间的相对关系及与既有建构筑物关系的检查、校核确保测量准确，隧道二衬施工主要控制隧道中线及净空尺寸的准确性。

用全站仪精确恢复隧道中线，台车就位后检查台车位置是否就位到准确指定桩号，曲线隧道应特别注意台车模板端模的左右侧是否在同一桩号的法线上。

二衬台车正确就位后，用全站仪检查台车大梁是否水平，及时调整大梁处于水平状态，台车大梁水平后检查台车模板中线和隧道中线是否重合，在调整台车中线的同时台车模板拱顶抬升至设计高程。

在拱脚位置测量指导台车两侧液压调整模板，直至拱脚位置达到隧道净空设计要求为止。

测量检查台车模板轮廓线满足隧道净空尺寸要求后，方可进行二衬混凝土的灌注施工。

立模后应对台车模板中线与隧道中线差值、台车拱顶标高、拱脚标高等是否达到隧道净空要求对施工班组长、技术员进行测量书面交底。

模板安装调整完成后应及时向监理工程师报检，批准后方可继续施工。

二衬模板安装允许偏差和检验方法

序号

项目

允许偏差（mm）

检验方法

1

边墙脚平面位置及高程

±15

尺量

2

起拱线高程

±10

3

拱顶高程

+10

0

水准测量

4

模板表面平整度

5

2m靠尺和塞尺

5

相邻浇筑段表面高低差

±10

尺量

检验数量：

施工单位全部检查

（4）、隧道贯通测量

贯通点由两端导线分别测量该点坐标，测量该点横向贯通误差、纵向贯通误差、水平角求算方位角贯通误差和高程贯通误差

通过导线测得的贯通误差按下述要求调整：

a.方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上；

b.计算贯通点坐标闭合差；

c.坐标闭合差在调线地段导线上，按边长比例分配，闭合差很小时按坐标平差处理；

d.采用调整后的导线坐标作为未衬砌地段中线放样的依据。

高程贯通误差在规定的贯通误差限差之内时，按下列方法调整：

a.由两端测得的贯通点高程，取平均值作为调整