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)

在水利工程建設中，為了施工導流、引水發電、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，為加快施工進度，幾個洞口同時開挖且互不通視。為保證隧洞貫通必須嚴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、內容、放樣方法。

一、隧洞施工測量的內容

根據貫通精度要求以及地形、地質等因素建立洞外的平面控制網和高程控制網。在洞內建立與洞外控制系統一致的洞內控制系統，根據洞內布設的導線點和水準點測設隧洞中線、斷面和高程，確保隧洞正確貫通，符合設計要求。

二、隧洞洞外控制測量

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

1平面控制網的布設與要求

水利工程中的隧洞多位于地形復雜的山嶺地區，故多采用三角測量方法。三角網的圖形應綜合考慮測區地形、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沿洞軸線布設成單三角鎖。三角點應盡量靠近洞軸線，以減小測角誤差對橫向貫通的影響。

布設洞外控制網時應注意布點的位置，點位不宜布設在可能產生形變的地點。隧洞的每個洞口都應布設三角點。隧洞兩端進出口的控制點，盡量埋設混凝土強制歸心測墩。

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

當隧洞為直伸型時，為減小導線測距誤差對橫向貫通的影響，導線點應盡量靠近洞軸線布設，且點數不宜過多，相鄰導線邊長的長度應大致相等。

2高程控制網的布設與要求

隧洞地面的高程控制，一般采用水準測量。水準路線應構成環形或布設成兩條獨立水準路線。在每個洞口至少應埋設兩個永久性水準點。洞外水準路線的等級，可根據兩洞口間的水準路線長度L來確定。當L=5～13KM時，可布設四等水準路線。L=13～16KM時，則布設成三等水準路線。

三、通過平洞傳遞方向和坐標

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

四、洞內控制測量

洞內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線測量，高程控制測量采用水準測量。

（一）洞內導線測量的特點：在隧洞開挖過程中逐步布設和測量。洞內導線的起點一般為洞口點，它的坐標由洞口控制點來測定。洞內導線測量條件差，施工干擾大，時間緊。

（二）洞內導線布設等級：中小型隧洞施工中，洞內導線一般只布設施工導線和基本導線。

1施工導線:其邊長一般為30～50米。根據施工方法和隧洞橫斷面大小的不同，導線點應沿洞軸先附近布設在洞的頂板或底板堅固的巖石上。

2基本導線：它與施工導線的布設應統一考慮，其邊長為100～150米，基本導線的精度應較施工導線精度高一個等級。也應盡量靠近洞軸線布設。

（三）洞內水準測量：其觀測方法與洞外水準測量相同。由于洞內觀測條件較差，視線長度不應大于50米。若水準點設在洞的頂板上。觀測時把水準尺倒過來，用尺的底部頂緊水準點標志讀數。

五、隧洞開挖中的施工測量

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

（一）測設隧洞的開挖方向：

根據施工方法，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:根據洞內導線點的坐標和隧洞中線點的設計坐標，計算出放樣數據，采用極坐標測設隧洞中線上2～3個點。設P1、P2為洞內導線點，T和B為隧洞中線上的點位。用坐標反算公式求得邊長S1、S2，水平角βT和βB。在施工導線點P2安置經緯儀，后視施工導線點P1，撥角βT并沿經緯儀視線方向測設S1的長度，得中線T的位置。繼續撥角βB，用同樣方法測設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，當中線點向前延伸時，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中線點。（短串線法）

（二）隧洞坡度放樣：

進行坡度放樣的依據是洞內水準點和洞軸線的設計坡度。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。在隧洞兩邊側墻上分別標定一條與底板設計坡度相距一定高度（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，施工人員根據腰線能快速放樣各個部位的高程和控制開挖的坡度。

測設腰線較準確的方法是用水準儀，當隧洞坡度較大時，也可用經緯儀，首先，根據洞外水準點的高程和洞口底板的設計高程，用高程放樣的方法，在洞口點出處測設N點，該點是洞口底板的設計標高。然后，從洞口開始，向洞內測設腰線。設隧洞底板的設計標高HN為172.76米，隧洞底板的設計坡度為0.5%腰線距底板的高度為1米，要求每隔5米在側墻上標定一個腰線點。

具體步驟：根據洞口水準點放樣洞口底板的高程，得N點；在洞內適當地點安置水準儀，讀得N點水準尺a=1.437米；從洞口點N開始，在兩邊側墻上，每隔5米用紅漆標出視線高的點B`、C`、D`；從洞口點的視線高處向下量取。H1=1.437-1.000=0.437(m)得洞口的腰線點A；根據設計坡度+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`點向下量取0.412m得腰線點B。同理得：H3=1.437-(1+10×0.5%)=0.387(m)

由C`點向下量取0.387m得腰線C，同法可得D點。

用紅漆把4個腰線點A、B、C、D連成直線，即得洞口附近的一段腰線。

結語

施工測量在隧洞工程的施工過程中起著十分重要的作用，只有嚴格遵守測量技術規范要求，工程的質量、安全才得以保證，根據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實的基礎。

[1]陳會萍.隧洞施工控制測量分析[J].經營管理者，2011.

[2]趙康年.水利水電工程中隧洞施工測量的設計方法[J].青海大學學報，2005.