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8.7 隧道施工测量


8.7.1 隧道工程施工前,应根据隧道设计图、隧道长度、线路形状和对贯通误差的要求,进行隧道测量控制网的设计。
8.7.2 隧道工程的相向施工中线在贯通面上的贯通误差的限差应符合表8.7.2的规定。
表8.7.2 贯通面上的贯通误差的限差
表8.7.2 贯通面上的贯通误差的限差
    注:作业时,根据隧道施工方法和隧道用途的不同,当贯通误差的调整不会影响隧道中线几何形状和工程性能时,横向贯通限差可放宽1倍~1.5倍。
8.7.3 隧道控制测量对贯通中误差影响值的限值应符合表8.7.3的规定。
表8.7.3 隧道控制测量对贯通中误差影响值的限值
表8.7.3 隧道控制测量对贯通中误差影响值的限值
8.7.4 隧道洞外平面控制测量的等级应根据隧道的长度按表8.7.4选取。
表8.7.4 隧道洞外平面控制测量的等级
表8.7.4 隧道洞外平面控制测量的等级
续表8.7.4
续表8.7.4
8.7.5 隧道洞内平面控制测量的等级应根据隧道两开挖洞口间长度按表8.7.5选取。
表8.7.5 隧道洞内平面控制测量的等级
表8.7.5 隧道洞内平面控制测量的等级
8.7.6 隧道洞外、洞内高程控制测量的等级应分别根据洞外水准路线的长度和隧道长度按表8.7.6选取。
表8.7.6 隧道洞外、洞内高程控制测量的等级
表8.7.6 隧道洞外、洞内高程控制测量的等级
8.7.7 隧道洞外平面控制网的建立应符合下列规定:
    1 控制网宜布设成自由网,并应根据线路测量的控制点进行定位和定向;
    2 控制网可采用卫星定位测量控制网、三角形网或导线网等形式,并应沿隧道两洞口的连线方向布设;
    3 隧道的各个洞口应布设不少于2个相互通视的控制点;
    4 隧道洞外平面控制测量的其他技术要求应符合本标准第3章的有关规定。
8.7.8 隧道洞内平面控制网的建立应符合下列规定:
    1 洞内的平面控制网宜采用导线形式,并应以洞口投点(插点)为起始点沿隧道中线或隧道两侧布设成直伸的长边导线或狭长多环导线;
    2 导线的边长宜近似相等,直线段不宜短于200m,曲线段不宜短于70m;导线边距离洞内设施不应小于0.2m;
    3 当双线隧道或其他辅助坑道同时掘进时,应分别布设导线,并应通过横通道连成闭合环;
    4 当隧道掘进至导线设计边长的2倍~3倍时,应进行1次导线延伸测量;
    5 工程需要时,可加测陀螺经纬仪定向边;
    6 当隧道封闭采用全气压法施工时,对观测距离应作相应的气压、温度改正;
    7 洞内导线测量的其他技术要求应符合本标准第3.3节的有关规定。
8.7.9 隧道高程控制测量应符合下列规定:
    1 隧道洞内、外的高程控制测量宜采用水准测量方法;
    2 隧道两端的洞口水准点,斜井、竖井、平洞口水准点和临近的洞外水准点,应组成闭合或往返水准路线;
    3 洞内每隔200m~500m应设立一个水准点,水准测量应往返观测;
    4 隧道高程控制测量的其他技术要求应符合本标准第4章的有关规定。
8.7.10 隧道竖井联系测量的方法应根据竖井的大小、深度和结构确定,并应符合下列规定:
    1 作业前,应对联系测量的平面和高程起算点进行检核;
    2 竖井联系测量的平面控制,宜采用光学投点法、激光准直投点法、陀螺仪定向法或联系三角形法;
    3 洞内每隔200m~500m应设立一个水准点,水准测量应往返观测;
    4 隧道高程控制测量的其他技术要求应符合本标准第4章的有关规定。
8.7.10 隧道竖井联系测量的方法应根据竖井的大小、深度和结构确定,并应符合下列规定:
    1 作业前,应对联系测量的平面和高程起算点进行检核;
    2 竖井联系测量的平面控制,宜采用光学投点法、激光准直投点法、陀螺仪定向法或联系三角形法;
    3 竖井联系测量的高程控制,宜采用悬挂钢尺或钢丝导入的水准测量方法。
8.7.11 隧道洞内施工测量应符合下列规定:
    1 隧道的施工中线宜根据洞内控制点采用极坐标法测设;当掘进距离在直线段延伸到200m、曲线段延伸到70m时,导线点应同时延伸,并应测设新的中线点;
    2 当采用中线法测量时,中线点的间距,直线段不宜小于100m,曲线段不宜小于50m;
    3 对于掘进机械施工的隧道,宜采用激光指向仪、激光经纬仪或陀螺仪导向,也可采用掘进自动导向系统,方位应进行校核;
    4 隧道衬砌前,应对中线点进行复测检查,并应根据需要加密;加密时,中线点间距不宜大于10m,点位的横向偏差不应大于5mm。
8.7.12 陀螺经纬仪的选择与定向测量应符合下列规定:
    1 陀螺经纬仪按照定向精度的不同可分为三类,Ⅰ类标称精度宜为±5″,Ⅱ类标称精度宜为±10″,Ⅲ类标称精度宜为±15″;作业时,宜根据贯通精度和隧道长度确定仪器类型;
    2 隧道内陀螺经纬仪定向边,宜选择长度大于70m的长边,视线距隧道边或障碍物的距离不小于0.5m;地面陀螺定向常数的已知边,应选择在无震动、无风、无交通及人流影响的站点,站点宜选择强制对中观测站;
    3 陀螺经纬仪定向作业步骤宜先在地面已知常数边三测回定向,再在隧道定向边测定陀螺方位角两测回,最后回到地面在地面常数边再次三测回定向;
    4 陀螺经纬仪定向的观测限差应符合下列规定:
        1)陀螺方位角测回间较差及测前、测后仪器常数平均值较差,Ⅰ类仪器不应超过10″,Ⅱ类仪器不应超过20″,Ⅲ类仪器不应超过30″;
        2)悬挂带类陀螺经纬仪绝对零位偏移大于0.5格时,应进行陀螺零位校正;观测中的测前、测后零位平均值大于0.5格时,应进行零位改正;悬挂带扭力矩误差修正应满足测量精度要求;
        3)悬挂带类陀螺经纬仪采用跟踪逆转点法观测时,应连续观测5个逆转点,并应计算3个陀螺摆动中值;对于Ⅲ类陀螺全站仪,各中值的较差不应大于20″;
        4)悬挂带类陀螺经纬仪采用中天法观测时,应连续观测5个中天时间,应计算3个陀螺摆动时间差;对于Ⅲ类陀螺经纬仪,相邻时间差较差不应大于0.4″,间隔时间差较差不应大于0.6″;
        5)磁悬浮类陀螺经纬仪可不进行零位观测和扭力矩误差改正;
        6)磁悬浮类光电力矩闭环反馈陀螺全站仪和悬挂带类积分式陀螺全站仪,观测较差应符合本款中第1项对Ⅰ类、Ⅱ类仪器的要求。
8.7.13 在施工过程中,应对隧道控制网按规定周期进行复测。
8.7.14 隧道贯通后,应对贯通误差进行测定,并应在调整段内进行中线调整。
8.7.15 在易燃易爆环境中进行测量作业,必须使用防爆型测量仪器。
条文说明
8.7.1 隧道控制网的设计是隧道施工测量前期工作的重要内容,主要包括洞外、洞内控制网的网形设计、贯通误差分析和精度估算,并根据所配备的仪器设备进行控制网的设计。
8.7.2 国内有关隧道施工测量的横向贯通误差和高程贯通误差统计见表15及表16。
表15 横向贯通误差统计
表16 高程贯通误差统计
    注:现行行业标准《铁路测量技术规则》TBJ6101规定隧道高程贯通误差为70mm。
    从表15、表16中可以看出,不同标准对贯通误差的要求既有共同性、也有差异性。本标准表8.7.2中所选取的精度指标,主要基于两方面考虑:一是因为贯通误差是隧道施工的一项关键指标,所以本标准在选取贯通误差限差时稍趋严格一点;二是经过统计资料及长期实践证明,满足本标准要求不会给测量工作带来很大的困难,随着卫星定位接收机、全站仪在隧道施工中的广泛应用和高精度陀螺经纬仪的使用,达到此限差是不困难的。
8.7.3 关于隧道控制测量对贯通中误差影响值的确定。
    由于隧道的纵向贯通误差对隧道工程本身的影响不大,而横向贯通误差的影响则比较显著,故以下仅讨论对横向贯通误差的影响。
    (1)平面控制测量总误差对横向贯通中误差的影响主要由四个方面引起,即洞外控制测量的误差、洞内相向开挖两端支导线测量的误差、竖井联系测量的误差。将该四项误差按等影响考虑,则:
(2)无竖井时,为了与本条第1款保持一致,同时考虑到洞外的观测条件较好,这里对m调外仍取,则洞内控制测量在贯通面上的影响为:
8.7.4~8.7.6 隧道平面和高程测量控制网等级的选取,是根据铁路、公路、水利等行业的现行行业标准中关于隧道测量的有关规定,结合本标准第3章、第4章的基本技术指标确定的。
    对于大中型隧道工程,还需进行贯通中误差的估算,使其满足本标准表8.7.3的要求。本标准不要求洞内高程控制测量的等级与洞外一致,在满足贯通高程中误差的基础上,洞内、洞外的高程精度允许互相调剂。
8.7.7 隧道洞外平面控制测量通常布设成自由网,因为自由网能很好地保持控制网的图形结构与精度,不至于因起算点的误差导致控制网变形。
8.7.8 关于隧道洞内平面控制网的建立。
    1 由于受到隧道形状和空间的限制,洞内的平面控制网,只能以导线的形式进行布设,对于短隧道,布设成单一的直伸长边导线,对于较长隧道布设成狭长多环导线。狭长多环导线有多种布网形式,其中洞内多边形导线应用较多。
    2 导线边长在直线段通常不短于200m,是基于仪器和前、后视觇标的对中误差对测角精度的影响不大于1/2的测角中误差推算而得的;导线边长在曲线段通常不短于70m,是基于线路设计规范中的最小曲线半径、隧道施工断面宽度及导线边距洞壁不小于0.2m等参数估算而得。在实际作业时,需根据隧道的设计文件、施工方法、洞内环境及采用的测量设备,按实际条件布设尽可能长的导线边。
    3 双线隧道通过横通道将导线连成闭合环的目的,主要是为了加强检核,是否参与网的整体平差视具体情况而定。
    6 气压施工的目的,是通过加压防止渗水和塌方。由于气压变化较大,需对观测距离进行气压改正。
8.7.10 由于洞内的坐标系统、高程系统需与洞外一致,因而要进行洞内、洞外的联系测量。联系测量的目的,是为了获得洞内导线的起算坐标、方位和高程。竖井联系测量只是洞内、洞外联系测量的一个途径。随着测绘技术和仪器设备的发展,竖井联系测量有较多的方法供选择,无论采用哪种方法,都要满足本标准第8.7.3条中隧道贯通对竖井联系测量的基本精度要求。在城市地铁施工中,对于开口较大、分层支护开挖的较浅竖井,也常常采用竖直导线法,实践证明是可行的。
8.7.11 隧道的施工中线,主要是用于指导隧道开挖和衬砌放样。
8.7.12 关于陀螺经纬仪定向测量技术的说明。
    (1)陀螺经纬仪定向测量技术为本次修订新增内容。
    (2)按照支承方式不同陀螺经纬仪主要分为磁悬浮(磁悬浮支承体系)类和悬挂带(悬挂带支承体系)类两种。
    (3)磁悬浮类陀螺经纬仪采用静态电力矩闭环反馈采集,悬挂带类陀螺全站仪采用摆幅逆转点、中天法、积分法等采集。
    (4)定向边的选择通常要求地面和地下不能相距太远。
    (5)陀螺经纬仪定向测量的技术指标主要是根据仪器精度的要求和工程测量单位在隧道工程中的实践经验总结而来。
8.7.13 在隧道掘进过程中,由于施工爆破、岩层或土体应力的变化等原因,可能会使控制点产生位移,所以要定期进行复测。
8.7.14 隧道贯通后,要及时测定贯通误差,包括横向贯通误差、纵向贯通误差、高程贯通误差及贯通总误差,并对最终的贯通结果和估算的贯通误差进行对比分析,总结经验,以便指导日后的隧道测量工作。
    关于隧道中线的调整,要在未衬砌地段(调线地段)进行调整。调线地段的开挖初砌,均需按调整后的中线和高程进行放样。
8.7.15 本条文强制性条文,必须严格执行。由于作业环境存在易燃易爆等危险因素,所以,常规的电子测量仪器是不能使用的,必须使用防爆型测量仪器,并采取安全可靠的防护措施。必要时,需要安全监测员一同前往配合作业。
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