1、1工程测量技术在隧道施工中的应用学生姓名： 席利宁 学号：2011020721 指导教师： 陈旭 职称： 讲师 专 业： 工程测量技术 系 （ 部 ） ： 测绘工程系 二一四年五月黄河水利职业技术学院毕业论文（设计）2黄河水利职业技术学院毕业设计指导教师意见2014 年 5 月 19 日学生姓名 席利宁 专业 工程测量技术 班级 工测 1105设计题目 工程测量技术在隧道施工中的应用指导教师意见：是否同意参见答辩：同意（ ） 不同意（ ）指导教师签名：3工程测量技术在隧道施工中的应用席利宁(黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003)摘 要隧道测量技术在过去的十多年里有了长足的发展，其表现
2、是自动化程度越来越高，测量仪器的体积越来越小，重量越来越轻，测量速度越来越快，工作效率越来越高。在大地和工程测量方面，最具代表性的发展是全站仪和 GPS 的广泛应用，以及将这两种技术与计算机技术的融合。隧道测量技术是指针对隧道勘察设计，施工和竣工验收及隧道运营期间所展开的有关测量活动，这些测量工作有些与通常意义上的工程测量有关，如隧道施工控制测量，放样测量，断面测量等，有些与地质勘察和灾害监测有关，如隧道施工地质超前预报探测和变形监测，还有一些与工程质量有关的监测，如混凝土厚度检测，混凝土质量检测，隧道衬砌检测，运营隧道内表面状态检测。 随着科技的不断进步，测量工作所涵盖的范围越来越广，测量工
3、作对工程的成败和盈亏起着举足轻重的的地位。本文以正在施工的乌东德水电站隧道为例，介绍有关全站仪在隧道施工测量中的应用。关键词：隧道工程; 控制测量;断面测量;超欠挖测量;监控测量4第 1 章 绪论 .11.1 隧道施工测量的内容和作用 .11.2 隧道施工测量现状 .1第 2 章 乌东德水电站右岸工程概况 .32.1 地理位置 32.2 地质条件 3第 3 章 控制测量 .83.1 控制测量的概念 83.1.1 目的与作用 83.1.2 控制测量分类 83.1.3 有关名词 83.2 工程概述 .83.3 观测依据 .93.4 平面坐标和高程系统 .93.5 资源配置 .93.6 平面、高程控
4、制网校测及加密方案 103.7 观测实施措施 123.8 内业数据处理 133.9 导线控制点精度 14第 4 章 隧道施工断面测量 154.1 隧道断面测量工作准备 154.2 断面测量 155第 5 章 超欠挖测量 175.1 超欠挖产生的原因 175.2 隧道超欠挖的控制措施 185.3 隧道超欠挖程序 19第 6 章 监控测量 206.1 监控测量的概念 206.1.1 隧道监控量测的必要性 .206.1.2 隧道施工监控量测的目的 .206.2 一般规定 216.3 监测依据 216.4 监测内容 216.5 监测方法及过程 226.5.1 全站仪测点的埋设安装 .236.5.2 测
5、点布置及观测要求 .246.5.3 仪器读数 .25第 7 章 结束语 26参考文献 .28致谢 .29附录 1 .30附录 2 .341工程测量技术在隧道施工中的应用第 1 章 绪论1.1 隧道施工测量的内容和作用1洞外控制测量：在洞外建立平面和高程控制网，测定各洞口控制点的位置；2洞内外联系测量：将洞外的坐标、方向和高程传递 到隧道内，建立洞内、洞外统一坐标系统；3洞内控制测量：包括隧道内的平面和高程控制；4隧道施工测量：根据隧道设计要求进行施工放样、指导开挖；5竣工测量：测定竣工后实际中线位置和断面净空及各建、构筑物的位置尺寸。1.2 隧道施工测量现状隧道施工测量主要是施工放样测量，断面
6、和竣工验收测量。施工放样测量是以线路中线测量为其核心和基本，随着隧道施工技术的发展和对施工质量以及精度要求的提高，施工放样测量所涵盖的领域越来越广，今天我们讨论施工放样测量时，很自然的会联想在掌子面炮孔放样，激光导向测量隧道轮廓放样，钢拱定位，锚杆定位测量，模板放样以及避车洞、人行横通道放样等。隧道施工放样测量通常需要借助经纬仪全站仪来完成，普通经纬仪全站仪能较好的满足线路中线测量的需要但对于隧道施工中的结构放样测量由于缺乏相应的测量软件和自动化功能，使得其测量效率降低，难以满足现代化的隧道施工放样测量的需要为了满足隧道施工测量的多种需求，瑞士伯安测量技术公司开发了基2于 LEICA TPS1
7、100/1200 系列全站仪的隧道施工放样测量软件 TMS SETOUT 集多种放样任务于一“人” ，大大提高了隧道施工放样测量的效率。 隧道断面测量主要包括断面放样，超欠挖控制，净空检查，实际断面形状测量及断面图绘制等内容。隧道断面测量在过去几十年里有了长足的发展，对于今天的隧道施工来说，隧道断面测量已经不是什么新鲜的东西。尽管如此，很有必要回顾一下隧道断面测量的发展。伴随着计算机技术和电子测距仪的发展，瑞士安伯格测量技术公司首先研制出专门针对隧道断面测量的专用测量仪器 AMTPROFIE2000 断面仪，由于这两种仪器大大提高了隧道断面测量的功效，一经投放市场，受到用户的热烈欢迎。90 年
8、代安伯格测量技术公司又推出了更新一代的断面测量产品 AMT PROFILE3000 和 AMT PROFILE4000 型，这两种型号的产品 90 年代中期被介绍到中国，在中国很多重点工程中得到了应用，在指挥隧道施工和质量控制等各方面发挥了重要作用，如二滩水电站，小浪底水电枢纽工程，秦岭铁路隧道，陕西高速公路隧道等，其中二滩水电站和小浪底枢纽工程由外国施工企业负责施工总承包，对在中国分包施工企业的施工质量管理和控制等方面的许多做法给中国企业留下了深刻的印象。 进入 21 世纪以后，随着全自动全站仪的技术 发展，使得以全站仪为基础的隧道隧道断面测量成为可能。一种全新的 LEICA AMT 隧道测
9、量系统应运而生，LEICA AMT 隧道测量系统是安伯格测量技术公司与莱卡测量系统股份公司强强联合的结晶，她吸取了前六代隧道断面测量系统的精髓，并赋予全新的设计理念，以智能化的应用软件配合 LEICA TPS1100/1200 系列的通用全站仪，实现一机多用，能同时完成隧道断面测量和施工放样测量等多种测量任务3第 2 章 乌东德水电站右岸工程概况2.1 地理位置乌东德水电站是金沙江下游河段（攀枝花市至宜宾市）四个水电梯级乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的最上游梯级，坝址所处河段的右岸隶属云南省昆明市禄劝县，左岸隶属四川省会东县。电站上距攀枝花市 213.9km，下距白鹤滩水电站 182.5km
10、，与昆明、成都的直线距离分别为 125km 和 470km，与武汉、上海的直线距离分别为 1250km 和 1950km。乌东德水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，电站装机容量 10200MW，多年平均发电量 389.3 亿kW.h。本工程为等大（1）型工程，枢纽工程主体建筑物由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物等组成。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，坝顶高程 988m，最大坝高 270m；泄洪采用坝身泄洪为主，岸边泄洪洞为辅的方式。电站厂房布置于左右两岸山体中，均靠河床侧布置，各安装 6 台单机容量为 850MW 的混流式水轮发电机组，总装机容量 10200MW。主要建筑物有进水口、引水隧
11、洞、主厂房及安装场、主变洞、母线洞、电缆廊道、尾水调压室、尾水隧洞、尾水出口、出线竖井及平洞、地面出线场、交通洞、通风排风（烟）系统、集水井排水管道洞及厂外排水系统等。引水系统采用一机一洞、尾水系统采用二机一室一洞布置，左右岸各有 2 条尾水隧洞与导流洞结合。2.2 地质条件厂房区主要包括主厂房、主变室和调压室，厂房区三大洞室平行布置，洞轴线方向为 65。（1）主厂房 工程地质条件主厂房位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离约 120m，上覆岩体厚，埋深210m390m。主厂房穿越 Pt2l3-1Pt2l3-4 地层，主要为中厚层厚层层灰岩、4大理岩、石英岩及巨厚层白云岩，岩层倾向 175185，
12、倾角 7080，轴线与岩层走向夹角约 2030，主厂房区中见一条相对较大断层，即f42，位于主厂房靠山里侧，断层延伸长约 600 余米。厂房区裂隙总体上不发育，统计显示主厂房优势裂隙有 2 组，第 1 组裂隙优势产状为 26645，第 2组裂隙优势产状为 28222。围岩主要为微新岩体。总体上岩溶不发育，Pt2l3-3 中发育 K1、K4、K6、K8、K9 等 5 个规模小的溶洞，顺断层、裂隙及层面发育，其中 K6 相对较大，呈溶缝状，溶洞长 1.5m，宽 0.6m，可见高度 5m。勘探钻孔（ZK501、ZK502、ZK503）局部揭露到 Pt2l3-3 地层中的 A 类角砾岩，其中少数为 B
13、 类，角砾岩位于主厂房与主变室之间局部岩体中，沿洞室轴向延伸约 60m80m，角砾岩顶高程 824.52m，底部高程 741.32m，其中 B 类角砾岩延伸长约 20m30m，顶高程 812m 左右，底高程 788.8m 左右。主厂房绝大部分处于地下水位以下。右岸厂房部位最大水平主应力量值集中为 58MPa，最大值为 9.7MPa，平均值为 6.5MPa，最大水平主应力方向为 NE81，与洞轴线夹角为 16左右；最小水平主应力量值集中为 36MPa，最大值为 6.5MPa，平均值为 4.5MPa。 洞室围岩工程地质分类右岸主厂房各边墙及拱顶洞室围岩工程地质分类详见表 2.2.1，右岸主厂房以类
14、围岩为主，次为类围岩。表 2.2.1 右岸主厂房三壁围岩分类成果统计各类围岩面积百分比（）部位 围 岩 分 布 桩号 165.3333 0165.3下游边墙围岩类别 57.8 42.2桩号 135.5333 0135.5顶板围岩类别 59.3 40.7032.3 32.3199.6桩号199.6333上游边墙围岩类别 46.9 53.1围 岩 分 类 合 计（） 53.4 46.6 主要工程地质问题及评价主厂房 II 类围岩占 53.4%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；类围岩约占 46.6%，类围岩局部稳定性差，围岩强度不足局部可能产生塑5性变形。主厂房内端墙发育断层 f42，可能与
15、优势裂隙构成半定位块体，体积约 600m3，在施工过程中，受爆破等因素影响块体稳定性较差。另外，局部可能存在 B 类角砾岩的稳定问题。由于右岸主厂房洞室轴线与地层走向夹角较小，约 2030，因此在开挖后，边墙可能因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。主厂房围岩为 Pt2l3-1Pt2l3-4 地层，其中 Pt2l3-1、Pt2l3-3 以灰岩为主，岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，主厂房绝大部分处于地下水位以下，受顺层溶蚀影响，施工中地下水可能沿岩溶缝隙和小的溶洞进入主厂房中，形成一些局部脉状集中式涌水，初步估算涌水量约 1.2104m3/d。（2）主变室 工程地质条件主变室亦位于峡谷岸坡内，外侧端墙
16、距岸边距离 120m，上覆岩体厚，埋深250m370m。主变室围岩为 Pt2l3-3Pt2l3-5 厚层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩。岩层岩层倾向 175185，倾角 7080，轴线与岩层走向夹角约 2030。主变室边墙附近未见较大断层出露。围岩总体上岩溶不发育，主要局部存在顺层面的溶缝，在 Pt2l3-3 地层中可见规模小的顺层延伸的溶洞，主变室部分处于地下水位以下。主变室地应力特征与主厂房相同。 洞室围岩工程地质分类主变室围岩以类为主，少量为类围岩，见表 2.2.2。表 2.2.2 右岸主变室三壁围岩分类成果统计 各类围岩面积百分比（）部位 围 岩 分 布 桩号 0176.8 176
17、.8260下游边墙围岩类别 68 32桩号 0195.6 195.6260顶板围岩类别 75.7 24.3桩号 0231.2 231.2260上游边墙围岩类别 88.9 11.1围 岩 分 类 合 计（） 77.9 22.1 主要工程地质问题及评价主变室围岩以类为主，约占 77.9%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；类围岩占 22.1%，局部稳定性差，围岩强度不足局部可能产生塑6性变形。另外，局部可能存在 B 类角砾岩的稳定问题。由于右岸主变室洞室轴线与地层走向夹角较小，约 2030，因此在开挖后，边墙可能因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。主变室围岩为 Pt2l3-3Pt2l3-5 地层，
18、其中 Pt2l3-3 地层约占主变室的一半，岩性主要为厚层灰岩，灰岩岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，主变室部分位于地下水位以下，在施工过程中，地下水可能沿岩溶缝隙、孔洞形成一些脉状的集中式涌水，初步估算右岸主变室的涌水量 Q=0.3104m3/d。（3）调压室 工程地质条件调压室亦位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离 100m，上覆岩体厚，埋深180m350m。主变室地层为 Pt2l3-3Pt2l3-5 厚层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩，岩层倾向 175185，倾角 7080，轴线与岩层走向夹角约 2030。未见较大断层发育，断层 f100-2、f100-3 位于调压室下游边墙附近，其规
19、模小，与调压室轴线夹角分别为 47、55。围岩总体上岩溶不发育，局部存在顺层面的溶缝，勘探平洞 PD8 揭露了 A 类角砾岩，位于调压室顶拱（外端墙）附近，调压室大部分处于地下水位以下。调压室地应力特征与主厂房相同。 洞室围岩工程地质分类调压室以类围岩为主，次为类围岩（表 2.2.3） 。表 2.2.3 右岸调压室三壁围岩分类成果统计各类围岩面积百分比（）部位 围 岩 分 布 桩号 094.3 94.3255.6下游边墙围岩类别 36.9 63.173132 073桩号132255.6顶板围岩类别 33.2 66.8桩号 0218.3 218.3255.6上游边墙围岩类别 85.4 14.6围
20、 岩 分 类 合 计（） 56.9 43.1 主要工程地质问题及评价调压室顶拱及下游边墙围岩以 III 类为主，上游边墙围岩以 II 类为主；II类围岩占 56.9%，围岩基本稳定，局部存在随机块体稳定问题；类围岩占743.1%，局部可能产生块体失稳。在调压室下游边墙附近，断层 f100-2 与优势裂隙可能构成半定位块体，方量约 100300m3，在施工过程中，受爆破等因素影响块体稳定性较差。由于右岸调压室洞室轴线与地层走向夹角较小，约 2030，因此在开挖后，边墙可能因卸荷松弛而产生较多片帮破坏。调压室部分围岩为 Pt2l3-3 厚层灰岩，岩溶相对较发育，局部顺层溶蚀明显，而调压室部分处于地
21、下水位以下，在开挖过程中局部可能产生涌水问题，初步估算涌水量约 0.9104m3/d。8第 3 章 控制测量3.1 控制测量的概念3.1.1 目的与作用1. 为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网2. 控制误差的积累3. 作为进行各种细部测量的基准3.1.2 控制测量分类1. 按内容分：平面控制测量、高程控制测量2. 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级3. 按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量3.1.3 有关名词1. 小地区：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。2. 控制点：具有精确可靠平面坐标参数或高程参数的测量基准点
22、。3. 控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形或路线。4. 控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。3.2 工程概述乌东德水电站位于云南省禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，装机容量 10200MW，多年平均发电量 401.1 亿 kW/h，正常蓄水位 975m，相应库容58.63 亿 m3。第一层排水廊道呈封闭式“ ”字形布置，中间三条排水廊道位于主厂房及主变洞顶拱上方围岩中。第二、三层排水廊道呈封闭式“日”字形布置。 上游排水幕距主厂房上游边墙 26.4m，下游排水幕距调压室下游边墙 25.0m，靠山内侧排水幕距主厂房端墙 15.0m，靠河床侧排水幕距主厂房端墙 15.0m，距
23、沿防9渗帷幕排水幕最小 14m。中间第二、三层排水廊道位于调压室与主变洞之间，距主变洞下游边墙 20m。厂外排水廊道断面为城门洞型，普通断面开挖尺寸为 3.00m3.50m（宽高） ，兼做混凝土运输通道的断面开挖尺寸为 4.50m5.20m（宽高） ，与施工支洞结合段的断面开挖尺寸为 8.50m6.50m（宽高） ，洞内路面为 20cm 厚的混凝土路面，两侧设净尺寸 20cm15cm（宽高）的排水沟。3.3 观测依据1. 水电水利工程施工测量规范 （DL/T51732003） ；2. 中、短程光电测距规范 （GB/T 16818-1997） ；3. 乌东德水电站右岸导流洞工程下游段施工测量方案
24、4. 关于印发“乌东德水电站工程施工测量管理办法（试行） ”的通知（乌筹技201212 号）3.4 平面坐标和高程系统平面坐标为金沙江独立坐标系；高程系统为 1956 黄海高程系，高程投影到坝区 960m。3.5 资源配置针对洞挖控制点的重要性，测量部专设测量控制组，就控制网点的技术方案制定、实施、测量控制网点成果报告的整理负责全面质量管理；副部长协助控制项目的具体实施（设备配置见下表 3.5） 。表 3.5 设备配置表序号 仪器设备名称 型号 数量 检定日期1 全站仪 LeicaTCR1202 1 台 2012.03.222 空盒气压计 DYM3 1 台 2011.113 温度计 1 个 4
25、 对中基座、觇牌、棱镜 3 套 5 对讲机 4 部 说明 设备均进行了计量检定，各项指标均符合精度要求。103.6 平面、高程控制网校测及加密方案根据第二层排水廊道的布置特性及已形成的主厂房控制点及施工支洞布局特征；控制组严格按照以下测量控制网点的施工测量程序进行：熟悉图纸现场踏勘方案确定具体实测内业检查成果计算提交报告。根据主厂房与右厂 1-2#施工支洞内已形成的控制网点 YC06，YC07 与第二层排水廊道的相互关系，我部选用 YCO6、YC07 永久控制点作为加密导线控制网起算数据引测至中层排水廊道施工面。由于该部位导线工程暂无闭合导线测设条件，故在洞室导线布过程中采用了四等高程、平面加
26、密控制网同时进行，以支导线形式布测至顶层排水廊道现有工作面，待支导线完成以后选用洞内最长导线以坐标闭合法回归到厂房 YC07 点进行坐标差值的比对，其比对差值作为本次控制网精度评析。高程、平面控制测量指标表 3.6.1 水平角方向观测法技术要求表表 3.6.2 边角组合网、测边网技术要求11表 3.6.3 测距作业技术要求表 3.6.4 观测、记录及计算数字取位要求表 3.6.5 光电测距附合（闭合）导线技术要求表 3.6.6 光电测距三角高程导线测量的技术要求12表 3.6.7 内业计算数字取位要求表 3.6.8 全站仪测量斜距和高差的测回数要求3.7 观测实施措施1）由于洞内外光线的不同，
27、对控制网施测的影响较大，因此在洞内测设时采用了多次测量取均值的方式进行了外业数据采集工作。2）观测前仪器及前视棱镜严格对中、整平；测前、测后各量一次仪器高和棱镜高，高度量至毫米；记录人员认真仔细记录好每站的点名和仪器高及棱镜高。133）洞内均为地面点钢筋点，对中整平由 2 人单独校准，减小对中误差。4）隧洞内观测前采取临近测站停止施工和选择车辆较少的时段观测，减小外界干扰对施测数据精度的影响；并采用觇牌对向照光，减少折光影响。5）高程网与平面网同时进行，对超限测站进行补测或重测。3.8 内业数据处理对外业观测记录手簿两人分别进行了 100%的检查，检查无误，依据规范要求对边长进行气象改正、常数
28、改正、投影改正；然后将数据输入南方平差易2005 软件进行平差及坐标成果的计算表 3.8.1 第二层排水廊道洞内导线坐标表序号 工程部位 加密点号 X（m) Y(m) H(m) 备注1 右岸厂房 YC06 2912706.8476 562837.2617 848.3089 标敦2 右岸厂房 YC07 2912763.2498 562800.7480 848.9351 标敦3 中层上游 ZS1 2912763.5339 562802.0152 847.5227 地面钢筋头4 中层上游 ZS2 2912794.3407 562796.0873 843.4337 地面钢筋头5 中层上游 ZS3 29
29、12814.9216 562819.7998 839.0383 地面钢筋头图 3.8.1 第二层排水廊道控制网平面示意图143.9 导线控制点精度校测控制点成果较差对照表（表 3.9）加密点号 X（m) Y(m) H(m) 偏差 X(mm) 偏差 Y(mm) 偏差 H(mm)YC07（首级点） 2912763.2498 562800.7480 848.9351 YC07（校核点） 2912763.2536 562800.7458 848.9331 -3.8 2.2 2.0 15第 4 章 隧道施工断面测量4.1 隧道断面测量工作准备 隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工程很多，且
30、洞内作业面狭小，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。花几十万买一台隧道断面仪，仅能用于隧道断面测量，投资太大，为节省投资可采用全站仪配时空经纬系列软件来完成。用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用电脑，也可用可编程计算器(CASIO5
31、800)进行分析。采用可编程计算器进行分析，内外业用时最少，测量工作对工程作业时间影响最小。首先要在隧道洞口正前方 10m 左右处，后方交会一导线点。这点必须满足由附近三个导线点交会而成，夹角不小于 30 度，导线边长不小于 500m。以保证隧道施工的准确性。4.2 断面测量徕卡 TCR1201 全站仪机内配置有两个程序可以进行断面测量。一个是在所测断面内的任一位置安设仪器，可用后方交会、自由测站或已知站点设站，确定仪器的三维坐标及设置方位角，然后启动断面测量程序，设置好有关参数后，仪器在司服马达的驱动下照准布于隧道轴线法线的竖直平面旋转一周，同时按设置间隔距离测取仪器到各测点的距离及角度，并
32、存储于仪器内存或 PC 卡上，即完成一个断面的外业测量工作（图 4.2.1 所示） ；另一断面测量程序是仪器不一定安置在所测断面垂直面内，建站工作同前，可测取仪器免棱镜测程内的所有需测的断面。此方法优点在于不用频繁搬动仪器，可测取任一需测断面，但开挖后的断面表面凹凸不平，断面每个点位的测取需重复多次。对衬砌后轮廓规则的断面此法测量速度将大大快于前一种方法。将不同断面的外业测量记录输入装有相应断面测量后处理软件的计算机，16计算机经过分析、计算与理论断面比较等处理过程，最后输出实测及理论断面比较图形、断面面积、超、欠挖面积等有关参数（见图 4.2.2） 。图 4.2.1 围岩净空位移监测示意图2
33、014.3测 量中 国 水 利 水 电 第 六 工 程 局 有 限 公 司 乌 东 德 施 工 局制 图校 核 图 号比 例 日 期:第 二 层 排 水 廊 道 K+8-7 边 顶 拱 开 挖 断 面 图说 明 ：1.图 中 标 注 以 米 计 ；2本 图 范 围 为 右 岸 第 二 层 排 水 廊 道 K1+4.08-7；3第 二 层 排 水 廊 道 为 型 开 挖 断 面 ；4本 图 为 第 二 层 排 水 廊 道 段 边 顶 拱 开 挖 断 面 图 。 设 计 线开 挖 线轴 线图 4.2.2 断面测量成果输出图17第 5 章 超欠挖测量5.1 超欠挖产生的原因(1)围岩地质条件 在地下
34、隧洞的开挖工程中，不可避免的存在超欠挖现象，岩体的地质特征是造成超 欠挖的主要因素之一。围岩地质条件主要指围岩的节理、裂隙、水等非主观因素。由于 围岩存在明显的节理、裂隙、软弱夹层、溶洞等，爆破后岩体不沿周边炮孔的轮廓线破 坏，而极有可能沿这些结构面或软弱面破坏，形成主观上很难控制的超欠挖(2)测量放线 控制好开挖轮廓线的精度是测量放线的首要任务，也是控制超欠挖的一个重要因 素。由于隧道内能见度有限，测量放线人员进入隧道内测量，前后视点照准困难导致误 差。同时掌子面凹凸不平，画轮廓线时容易出现偏离。掌子面开挖轮廓线的放样精度直 接影响到爆破效果，因为周边孔的孔位是定位在放样的轮廓线上，轮廓线产
35、生偏差，孔 位自然会产生偏差，因而造成隧道超欠挖。 (3)钻孔精度 钻孔精度是整个钻爆法施工的首要环节。由于工作面是一个不平整的岩石面，部分 钻孔位置不容易在指定孔位定位，有的钻孔位置岩石破碎、夹泥，容易出现夹钻或塌孔 等情况，只有在指定孔位附近再行补孔，加之各种人为因素，导致孔位存在或大或小的 偏差。同时部分钻工只考虑开孑乙容易、操作方便而不在指定孔位钻孔，特别是周边孑 L 距控制不当，或钻杆的外插角控制不好，容易导致超欠挖严重，这些情形多出现在拱 顶、腰线和边墙底部等部位。(4)爆破技术 产生超欠挖的另一主要原因是爆破设计参数选择不当。其中包括:掏槽方式不合理， 会直接影响掏槽爆破效果，由
36、于没有爆出足够的临空面，影响其他孔的爆破效果;周边 炮孔间距不合理，孔距过大容易造成欠挖;周边孔的装药结构和药量控制不当，如果 单孔药量过大的话，容易造成超挖;起爆网络的设计和连接。 (5)现场管理 在控制隧道超欠挖中，建立一个比较完善、统一的质量保证体系，对作业18全过程及 相关因素实行严格科学的管理是非常重要的。爆破作业现场管理主要指人员安排、作业 组织、技术交底与指导、质量检测、信息反馈、经验总结及相应的规章和技术标准的制 定等。管理的目的就是要把众多的因素置于可控的状态，达到爆破设计的基本要求。5.2 隧道超欠挖的控制措施(1)根据围岩地质条件和爆破效果，进行爆破参数调整围岩地质条件是
37、客观存在的，是确定爆破参数的主要依据之一。在隧道施工中，围岩地质条件是不断变化的，时常有软弱夹层、溶洞等不良地质情况出现。目前，爆破设计主要是采用经验类法比，并结合现场试验。在开挖过程中，随着围岩节理裂隙的变化，钻孔位置和角度、周边孔的参数等也应进行相应的调整。鉴于在掘进过程中围岩情况是不 断变化的，在每茬炮后应由地质工程师鉴定工作面围岩的变化。每茬炮爆破后，应认真 分析这一茬炮的爆破效果，并结合围岩的变化情况，对一茬炮的爆破设计做出相应的参 数调整。爆破后发现有较大超挖，无孔痕并在炮孔周围可见爆破裂隙，这说明药量偏高， 需要调小药量。爆破后光爆孔出现凹面，说明抵抗线太小，应适当加大光爆层厚度
38、;反之如出现凸面，说明光爆层过厚，应适当减小。爆破后孑 L 口部分有半孔痕，其他部分 出现破碎圈，这说明炸药线分布过于集中或耦合系数选择不当，应采取分散间隔装药。 本文依托工程中，HDl3+164.1 处工作面围岩整体性较好，为弱风化的大理岩，下部有 少量地下水渗出，为 II 级围岩。根据地质条件，炮孔布置如图 l 所示。爆破后效果为: 残孔率达 70%、孔底残留 100cm 左右。究其原因，主要是由于岩石较完整，掏槽部分岩 体未完全爆出，拱顶出现超挖现象。基于上述原因，在下一循环 HDl3+165.5 处的爆破 设计中做出调整:在两排掏槽孑 L 中间再增加一排掏槽孔，加大拱顶周边孔的间距，在
39、 底部增加一排辅助孔。(2)提高测量放线的精度控制超欠挖主要是控制好开挖轮廓线的精度。在进行测量放样前应首先熟悉设计文件， 掌握设计开挖断面各部位的尺寸，同时考虑预留沉落量和变形量。中线和标高的偏移， 将使断面轮廓线向一侧偏移，造成开挖断面一侧超挖、一侧欠挖，因此首先要保证中线 和标高的准确口。195.3 隧道超欠挖程序主厂房开挖放样程序(839.70 以上开挖)：（程序名：CF-KW）Lbl 0:?Y:?X:?H835.01Z: .圆心845.29G:”GJ” :G .拱角 If H=G:Then If Abs(Y)=15.312:Then Pol(H-Z,Y)-19.99D:”DG”:D
40、顶拱超欠挖（+超 欠）Else Pol(H-G,Abs(Y)-12.25)-4D:”DG”:DIf endElse Abs(Y)-16.25B:”BQ”:B 边墙超欠挖（+超 欠）839.7-HA:”DB” :A 底板超欠挖（+超 欠）If endGoto 020第 6 章 监控测量6.1 监控测量的概念监控量测是指在隧道施工过程中，对围岩、地表、支护 结构的变形和稳定状态，以及周边环境动态进行的经常性观察和量测工作。以了解和掌握围岩稳定状态及支护 结构体系可靠程度，确保隧道施工安全和结构的长期稳 定性，为隧道施工中变更围岩级别、调整初期支护和二次衬砌的参数、指导施工顺序、修正及优化设计提供依
41、据，是实现信息化设计与施工不可缺少的一道工序。6.1.1 隧道监控量测的必要性 1. 由于隧道处于千变万化的岩体之中 ，其所受外力是不明确的，施工过程中应 采用量测手段掌握受力情况。2.隧道在开挖、支护、成形、运营的 过程中，自始自终都存在受力状态变化这 一特性，监控量测可以了解变化情况。3.隧道监控量测是隧道施工安全的哨兵，是确保隧道安全施工的前提条件。4.监控量测是判断隧道支护结构稳定性、指导 软弱围岩隧道安全施工最重要的信息化手段。很多隧道的变形与坍方是因为没有进行量测、或没有使用量测成果才产生的，教训深刻。6.1.2 隧道施工监控量测的目的1.确保安全：根据量测信息，预见事故和险情，防
42、患于未然。 2.指导施工：分析处理量测数据，预测和确认隧道 围岩最终稳定时间及变形量，指导施工顺序、开挖预留变形量和施作二次衬砌时间。 3.修正设计：根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数和检验施工与设计措施的 可靠性。 4.环境监控：对工程施工可能产生的环境影响进行全面的监控，判断隧道施工对周围环境的影响程度。216.2 一般规定 采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，并在施工中 认真实施。量测计划应根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的 量测目的进行编制。同时应考虑量测费用的经济性，并注意与施工的进程相适应。 监控量测应达到以下
43、目的:(1)掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业;(2)通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计。 采用复合式衬砌的隧道，施工、设计单位必须紧密配合，共同研究，分析各项量测信息，确认或修正设计参数6.3 监测依据1) 乌东德水电站右岸引水发电系统投标文件2) 国家标准地下洞室施工技术规范 （JTJ042-94）3) 水利水电工程测量规范 （DL/T5173-2003）.4) 乌东德水电站右岸引水发电系统工程设计通知及技术核定单6.4 监测内容（1）监测断面及测点布置根据右岸引水发电建筑物洞室开挖现场施工情况，将监测断面布置在地质条件较差、变形较大，对施工安全有影响的部位。
44、具体监测可参见表 6.3.1表 6.3.1 右岸引水发电建筑物洞室围岩收敛监测 序号 监测部位 围岩类别 断面设置 每个断面测点数 备注 1 个监测断面/10-20m 112 主厂房 1 个监测断面/20-40m 1114 个断面 1 个监测断面/10-20m 53 主变洞 1 个监测断面/20-40m 58 个断面纵径向（顺流向） 9 3 个断面5 尾水调压室 横径向（垂直于流向） 8（2）观测要求：在洞室开挖或支护后的 715 天内，每天观测 12 次，但在下述情况下则加强观测次数（每个监测断面不少于 30 个测次）： 在观测断面附近进行开挖时，爆破前后都观测 1 次；22 在观测断面作支
45、护和加固处理时，增加观测次数； 测值出现异常情况时，增加测次，以便正确地进行险情预报和获得关键性资料； 当掌子面推进到距观测断面大于 2 倍洞跨度后，2 天观测 1 次；变形稳定后，每周观测 1 次。（3）人工巡视检查根据右岸引水发电建筑物的具体情况和特点，制定检查程序。在巡视检查中如发现建筑物、洞室等部位表面有损伤、塌陷、开裂、渗流或其他异常迹象，立即上报，并分析其原因。检查的次数：在施工期，正在施工的部位每天一次，未进行施工的部位每周一次。在爆破、开挖前后加密巡视。巡视检查作好记录，发现问题及时上报监理人，必要时附上照片或简图。（4）对合同范围内的临时监测项目进行详细的布设，并由监理人会签
46、。（5）对于临时监测实施和观测情况，向监理人定期提供可靠正确的原始数据、绘制典型测点的变形过程线及资料分析报告。6.5 监测方法及过程监测中采用了全站仪自由设站监测的方式， ，及时对观测数据进行整理分析，同时建立信息管理系统；观测资料整理分析控制见框图：23图 6.4.1 观测资料整理分析控制图6.5.1 全站仪测点的埋设安装（1）安装准备工作 观测设备采用 tm30 全站仪 1 台；测点为 4cmx4cm 的徕卡反射片，formation 软件及围岩收敛分析后处理软件。 测点系统编号以设计监测布置方案为基础，对工程管辖区域内所有施工监测点实行统一编号，形成井然有序和易于辨别的测点编号系统，为
47、数据处理电算化打下基础。测点系统编号，由一组数字组成，数字由左向右分别表示测点所在断面、孔位和点位序号。在同一监测系统内，测点系统编号必须具有唯一性，采用由小桩号至大桩号方向左侧最低监测点编号为 1 号点，顺时针排至最后点。（2）监测定位放线及贴片安装监测断面与掌子面具有最小的安全距离时，测量监测点即进行安装完成，同时测量点的稳定性不受开挖爆破影响。24监测点可在指定桩号5cm 范围内调整；同一断面各测点的不同面偏差和环向布点偏差宜控制在20cm 范围内。将反射片安装在断面测点上，与岩石连接钢筋可采用钻孔灌浆固定，钢筋在锚固前焊接钢片，在钢片上贴反射贴片，锚杆锚入岩石 50cm，外露 15cm
48、。使反射面法线方向垂直洞轴线方向，保证仪器接收到最强的反射信号。喷浆时对反射片进行有效保护，可在反射片上包裹塑料布避免浆液粘帖在反射片上，待喷浆工序结束后，立即将包裹在反射片上的塑料布清除。禁止各施工队以任何原因对其进行损坏，一旦损坏量测点，整个量测断面的变形监测因此会受到不同程度的影响，甚至失去监测功能。（3）外业数据采集全站仪自由设站测量各量测点间的相对距离，只需整平即可，不需输入测站数据，也不需要仪器对中、测高。为了消除贴片倾斜对测距的影响，每次量测时测站的位置大致相同，同时为了加强反射片对仪器激光的反射效果和量测准确性，把仪器设置在量测断面 1520 米范围内，进行观测。首先对各目标点进行仪器确认，照准时可利用仪器的激光导向功能进行，激光点指向贴片的中心，防止每次测量照准不同而产生围岩变化误导信息。将该点的位置信息（角度、平距、X、Y、H 等）作电子记录存入仪器内存或 PC 卡内，输入点的编号，按次序对其余各点进行识别，仪器利用程序实现人工智能数据采集。为了确保断面量测的精度，便于对同一条基线进行相互检校，测设时在量测断面轴线左右两侧相对位置处设站，左右测站的距离可自由设置。（4）监测精度及仪器参数设定量测规范要求：测距取位至 0.1mm，角度 0.1“，空间位置 0.1mm。采用该系统的
