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对水利工程隧洞施工测量技术的探讨对水利工程隧洞施工测量技术的探讨
曾小欢
（吉安市水利水电规划设计院）
摘要:施工测量贯穿于隧洞施工的全过程，施工测量工作直接影响隧 洞工程的质量及施工进度.随着科技的进步，测量技术和装备有了很大 的发展，
全站仪和GPS的普遍使用使隧洞施工测量效率和质量有了很大的 提高本文结合某1900m直线输水隧洞施工的测量放线,就新的测量技 术和仪器条件下，
对隧洞控制测量和隧洞掘进中的测量方法进行探讨.
关键词:隧洞钏量;平面控制;数据计算
1隧洞施工控制测量
1.1隧洞施工控制测量的特点
隧洞施工控制测量的目的，在于保证隧洞两相向开挖方向在贯通面 按设计要求正确贯通，即横向贯通误差和高程贯通误差在规定的限 差
内.隧洞旃工控制测量的设计，实旖和数据处理与隧洞的长度,形状, 施
工方法，实地地形地貌,仪器设备等条件有关.隧洞外控制测量应在隧
过土Lmm,L为路线长度，以km为单位.为了提高直角的观测精度，削
弱大气折光误差的影响，往返测应取气象条件相近的时段进行，最大 边
长不宜大于1000m,否则应在中部设临时转点,仪器高和棱镜高要仔 细
测量,估读到mm.
2隧洞掘进中的测量工作
隧洞施工控制测量完成后，即可求得洞口点的坐标和高程,根据设
计参数计算洞内中线点的坐标和高程.通过坐标反算求得隧洞掘进 时的
测设数据，即隧洞内中线点与洞口控制点之间的距离,角度和高差关 系，
指示隧洞掘进方向.
2.1掘进方向测设数据计算
图1所示是某1900m直线输水隧洞工程的平面控制网,A,B,C,D,
E,F,G为平面控制点,S,S:为设计进洞的第一，第二个中线里程误差主 要由隧洞中线方向的测设精度所决定，而进
洞时的初始方向尤为重要.因此，在隧洞洞口要埋设若干个固定点，将 中
线方向标定于地面,作为开始掘进及以后与洞内控制点连测的依据, 如
图2所示，用1,2,3,4标定掘进方向，在洞口点A与中线垂直方向上埋
设5,6,7,8桩.所有固定点埋设在不易受施工影响的地方,并测定A点
图2洞口控制点和掘进方向的标定
至2,3,6,7点的平距.这样在施工过程中可以随时检查或恢复洞口控 制
点的位置和进洞中线的方向及里程.
2.3洞内中线和腰线的测定
中线和腰线是隧洞施工中掘进方向的重要标志.中线桩的测设是根
据洞口中线控制桩，在洞口开挖面上测设开挖中线桩，并逐步引向洞 内，
般当隧洞每掘进20m要埋设一个中线里程桩.为了便于保存,中线桩
般埋设在隧洞的顶部.
为了控制施工的标高和隧洞横断面的放样，在隧洞岩壁上每隔lOm
测设出一组腰线，腰线的高程由引入洞内的高程控制点进行测设.由 于
隧洞的纵断面有一定的设计坡度，因此，腰线的高程按设计坡度随中 线
的里程而变化，它与隧洞的地坪高程线是平行的.
2.4隧洞掘进方向的指示
隧洞的开挖过程中，洞内工作面狭小，光线暗淡.因此在隧洞的掘进
过程中，可以使用激光指向仪指示中线和腰线方向.它具有直观，对其它
工序影响小，便于实现自动控制等优点.如采用机械化掘进设备，用固 定
在一定位置上的激光指向仪，配以装在掘进机上的光电接受靶，当掘 进
机向前推进中，方向如果偏离了指向仪发出的激光束,则光电接受靶 会
自动指出偏离方向及偏离值，为掘进机提供自动控制的信息.
3结束语
在水利水电工程中，隧洞施工测量有其独特性，两洞口控制点之间
不能通视，施工测量的难度比较大.采用先进的测量设备和测量技术 可
以提高控制测量精度和隧洞贯通精度.本文所述方法也适应于高速公
路，铁路等隧道贯通工程中.以光电测距导线测量和光电测距三角测量
进行平面控制测量和高程控制测量，可以大大减少野外测量工作量,提
高工作效率和经济效益.
圆撞
20"11年9月洞
施工前完成，它以统一的平面，高程系统将布设在隧洞口附近的控制占
八、、
连接起来，并根据隧洞中线上点的设计坐标，建立起它们与控制点的坐
标关系.
1.2隧洞施工控制测量的贯通误差设计
隧洞的贯通误差主要包括隧洞在横向，纵向和竖向三个方面的误
差，它与隧洞的长度有关,是由洞外测量和洞内测量两个独立因素组成.
按”水利水电施工测量规范”规定，凡直线隧洞长度大于1000m,曲线隧
洞长度大于500m,水准路线长度大于5000m,均应根据隧洞贯通精度要
求进行平面控制测量和高程控制测量设计.在隧洞施工中，其全部贯通
中误差不能超过规范中允许的最小误差（见表1].根据此限差,可以计算
出洞内测量和洞外测量在横向,纵向和竖向三个方面的贯通中误差限
差,以此指导外业观测的精度.
根据测量误差理论，全部贯通中误差不能简单地取洞内外中误差之
和.设隧洞全部的贯通误差为Mq,则洞外控制测量的影响值mq与洞
50kW推土机配合开挖与人工开挖相结合，两台自卸汽车清运垃圾, 余
土.在开挖前注意探明地下既有管道，电缆和其他构筑物的位置，将调 查
结果和处理方案送交业主和相关管理单位确认，以便进行相应的保 护，
迁移，保证开挖工作持续进行.施工中尽量缩短挖槽长度，充分考虑挖 槽
和堆土破坏了排水系统，根据需要重新规划排水.雨季挖槽，严防雨水 进
入沟槽，雨水危及附近居民或房屋安全等，施工中防止雨水进入沟槽 措
施有堆叠土理，砂土袋挡水.
3管道施工
3.1管道安装
(1)管材的选用，检查和堆放.管材进场后，由施工方材料工程师对
产品的质量进行验证.进场的管子必须是经过专业实验室批量检验 合格
并取得检验合格报告的产品，监理工程师进行材料的抽样检查，经检 验
合格后方可用于该工程建设.
(2)管道安装.根据测量放的中心线,用细绳控制好管道的.N边线.
采用8t轮胎式吊车下管，以避免沟壁坍塌,影响沟槽边坡的稳定，吊车 沿
沟槽开行距沟边缘Im.下管时用专用吊钩或柔性吊索,严禁用钢丝绳 穿入
管内起吊.同时由专人指挥，套管子应找好重心，平吊，轻放，避免基地 管道
相互碰撞.在施工现场狭窄不便机械下管地段，采用人工压绳下管.有 架空
线路时，保持一定的安全距离•管节下入沟槽时,避免与槽壁支撑及槽 下的
管道碰撞,严格控制水平与方向.管道的安装一定要符合质量要求:管 道必
须垫稳，管底坡度不得倒流水，管道内不得有泥土，砖石，砂浆，木块等 杂
物;管道安装对口时，保持两管同心插入，胶圈不扭曲.
3.2管道闭水试验
管横向纵向竖向横向纵向竖向横向纵向竖向横向纵向
1-4±30±60±17 土 40〜80+18〜50-i-_100:l:25〜100〜200:0
4 〜8±45±90+-29±6o±I2o±28±75±I50i-40±I5o±300±8。
内控制测量的影响值mq分别为：
mq 〜=.+l/3Mq
q~=+2/3Mq
将隧洞不同长度段的全部贯通误差值Ma带入上式,所得洞外测量
和洞内测量在横向,纵向两个方向的中误差见表1（取整数）.
高程（竖向）贯通中误差一般规定将洞内，外高程测量误差rnh和
mh各作为一个独立因素，按等精度原则分配，则它们的影响值为：
mh 々 k=mh〜=+l/2Mh
同样方法,可得到洞外测量和洞内测量在竖向的测量中误差.在测
量规范中，常以2倍中误差作为测量误差的允许值.即:M=+2m.
根据以上讨论的结果，可以求得洞外测量，洞内测量以及全部贯通
测量的允许误差（表1）.根据允许误差的大小设计平面控制测量和高 程
控制测量的观测精度，在实际测量中如果某测量误差超过了允许误 差，
则其相应的观测值舍去.
行，上游段试验完毕，可往下游段倒水，以节约用水.试验管段应按井 距
分隔，带井试验，每3个井段由监理工程师任指定一段进行.
试验段上游设计水头不超过管顶内壁时，试验水头应以试验段上游
管顶内壁加2m计.试验段上游设计水头超过管顶内壁时，试验水头 以试
验段上游设计水头加2m计.当计算出的试验水头小于10m,但已超过上
游检查井井口时，试验水头以上游检查井井口高度为准.
工程完工后，迅速复原所有施工地面，使之恢复施工前的状态，达到
监理认可的程度，并维护上述地面直至缺陷责任期结束
4路面恢复
(1) 沥青混合料摊铺.摊铺沥青混凝土前2〜3h,在二灰碎石基层上用
汽车式沥青喷洒机浇洒透层沥青;在与路缘石,雨水口等其他构筑物 侧
面浇洒粘层油.粘层汕采用液体慢凝1号或2号石汕沥青与汽汕掺配 而
成.在路面接搓或与检查井，雨水口接触处应涂刷一层薄沥青.在摊铺 工
作开始之前，拟定摊铺机行程示意图，按照计划行程进行摊铺机应距 路
缘石或平石20cm以外操作.路边缘，雨水口和检查井附近同时用人 工摊
铺补齐，以减少接缝.开始摊铺时，逐车检测混合料的温度，应不低于
130%.调整摊铺机的振夯频率及振幅,使摊铺后的沥青混合料具有80%
以上的初始密度.
(2) 沥青混凝土碾压.碾压工作先由路边开始，以每分钟2535m的
速度，每次错半轴重叠宽度约25cm,逐渐移向中央，路边加强碾压，防止
压实度不够.路碾在改变形式方向时，放慢速度而不停止，不在原地重 复
倒轴;在弯道和八字处碾轮不拐死弯，避免将沥青混凝土拥起;在路边 不
要碰撞路缘石.碾轮保持清洁，碾压时均匀撒水，忌用量过多.对压路 机
无法压实的死角，边缘，接头等，应采用小型振动压路机或手扶振动夯 趁
热压实.压路机折网不应处在同一横断面上.在当天碾压的尚未冷却 的
沥青混凝土面层上,不得停放压路机或其他车辆，并防止矿料，油料和 杂
物散落在沥青面层上.压实完成12h后，方能允许施工车辆通行.
1-3平面控制测量
隧洞旌工平面控制测量的主要任务是测定各洞口控制点的平面位
置,以便根据洞口控制点将设计方向导入地下，指引隧洞开挖,并能按 规
定的精度贯通.以往由于测量仪器的限制，平面控制测量常用的方法 有
直接定线法，经纬仪导线测量法和三角网法等.直接定线法精度较低,
适于长度较短的直线隧洞.经纬仪导线法在地形复杂的山岭地带不 便量
距.而三角网法虽然点位精度较高,但布点数量多，测量外业工作量大,
成本较高.目前全站仪己广泛应用于工程测量的各个环节.全站仪具 有
较高的自动化程度及光电测距功能，而且可以同时测量角度,距离和 高
程,大大提高了工作效率.在进行隧洞工程测量时，可用全站仪建立光 电
测距导线，作为隧洞贯通的平面控制.其测量精度完全满足隧洞贯通测
表2光电测距导线技术要求
隧道相向开挖要求的横向贯导线全平均边测角中测距中误全长相 对方位角陆
长度(km)通中误(mm)长(km)长(m)误差()差(mm)闭合差合差()
5.42oo±2.5±51,25ooO±5n
1~4〜303_33oo±5.0±101,2Oooo土 lOn
6.840o±2.5±51/32ooO±5n
0.530o±1.8± 5/320 [x] ±3.6n
4・8±459.55oo±l .O±2,55Ooo-+2n
l.O7oo±2.5±5,33 [xx] 土n
量的要求.隧洞平面控制测量关键在于满足横向贯通精度，为满足表
中的横向贯通中误差，光电测距导线的技术要求应符合表2的规定.
1.4高程控制测量
隧洞施工高程控制测量的任务是按设计精度施测两相向开挖洞口
控制点间的高差，以便将统一的高程系统引入洞内，提供隧洞施工的 高
程依据，保证隧洞在竖向正确贯通.过去高程控制测量一般采用等级 水
准测量进行，外业工作量大，工作效率低.随着测距仪的广泛应用，用 光
电测距三角高程测量代替等级水准测量成为可能.其方法是测量时 用全
站仪测出斜距D1及竖直角a,量取仪器高i和目标高s,用三角计算的 方
法求出两点之间的高差.A,B两点的高差为:hAs=Dsinct+i—s.
光电测距三角高程的观测跟导线测量结合进行，要求每个边的高差
都要作对向观测或往返观测，每个方向读数4次，经仪器改正和气象 改
正后的往返高差之差小于_+5mm时，取平均值作为最后的结果.高程 线路
应设成闭水准路线或附合到已知的等级水准点上，其高差闭合差不 得超