摘要: 隧道測量技術在過去的十多年里有了長足的發(fā)展，其主要表現(xiàn)是自動化程度越來越高、測量儀器的體積越來越小、重量越來越輕、測量速度越來越快以及工效越來越高。隧道測量技術是指針對隧道勘察設計，施工和竣工驗收以及隧道運營期間所開展的有關測量活動，這些測量工作有些與通常意義上的工程測量有關，有些與地質勘察和災害監(jiān)測有關，還有一些與工程質量檢測有關。隨著科技的不斷進步，測量工作所涵蓋的范圍越來越廣，測量工作對工程的成敗和盈虧起著舉足輕重的地位。本文闡述了先進測量技術在隧道中的應用。隧道施工測量按工程的施工程序，一般分為隧道施工控制測量、隧道施工測量、隧道監(jiān)控量測和竣工測量四個階段進行。隧道施工控制測量將使用GPS控制網技術和全站儀導線測量技術，隧道施工測量的重點是隧道中線、腰線的測設，隧道斷面測量和隧道貫通測量。在隧道施工中,將提高工效的宗旨貫穿于從初始開挖到最后的竣工驗收,是每個施工企業(yè)所追求的目標,隧道工程的成功與否與隧道斷面開挖的準確程度有著極大的關系。隧道斷面測量根據(jù)場地的要求不同，可以使用不同方法，本設計將對其進行詳細描述，并且對隧道測量方面的知識加以介紹，明確隧道施工測量的程序，監(jiān)控量測的方法，竣工測量的基本方法。由于隧道斷面測量在隧道施工測量中實施的重要性，故本文將隧道斷面測量快速測量實施方法作為專題來描述。
關鍵詞：控制測量；施工測量；斷面測量；貫通測量
1 緒論
1.1 全新的隧道施工概念
隨著我國改革開放不斷深化，國民經濟蓬勃發(fā)展，在山區(qū)公路建設中突破過去傳統(tǒng)的修路思想，不采取盤山繞行，不破壞沿線生態(tài)環(huán)境，不增長公路里程用設置隧道避免因采取高邊坡路基帶來的滑坡、塌方、滾石、泥石流等自然災害，確保了行車的安全可靠，亦縮短了行車時間，同時又適應了建設與自然的和諧發(fā)展。
新奧法作為一種全新的隧道施工概念，其基本原理是運用各種手段 (開挖法——弱爆破，支護形式——早封閉，監(jiān)控量測——勤量測)抑制圍巖變形，最大限度地發(fā)揮圍巖自身的承載能力．使隧道施工更安全、更經濟。而隧道經濟性與安全性就是通過現(xiàn)場監(jiān)控量測所獲得的圍巖、支護系統(tǒng)的應變和應力信息及時反饋并應用于隧道設計和施工中來實現(xiàn)的。
隨著新奧法(NATM)在隧道施工中的廣泛運用，現(xiàn)場監(jiān)控量測作為新奧法的靈魂也越來越得到了廣泛的重視。因此，快速、準確地進行現(xiàn)場監(jiān)控量測和信息反饋是應用新奧法施工的關鍵。隧道監(jiān)控的作用有以下幾點：
（1）通過施工和環(huán)境監(jiān)測進行信息反饋及預測預報， 優(yōu)化施工組織設計，指導現(xiàn)場施工，確保隧道施工的安全與質量和工程項目的社會、經濟和環(huán)境效益。
（2）掌握圍巖動態(tài)，了解支護結構在不同工況時的受力狀態(tài)和應力分布，對圍巖穩(wěn)定性作出評價。
（3）驗證支護結構型式、支護參數(shù)，評價支護結構、施工方法的合理性及其安全性，確定支護時間而監(jiān)控量測是信息化設計與施工的重要內容，應將監(jiān)控量測納入工序管理,為隧道施工的有機組成部分。由于地下工程的受力特點及其復雜性，通過施工現(xiàn)場的監(jiān)控量測所得到的信息，為判斷圍巖穩(wěn)定性，支護、襯砌可靠性，二次襯砌合理施作時間，以及修改施工方法、調整圍巖類別、變更支護設計參數(shù)、調整預留變形量等修正設計提供原始依據(jù)，同時將量測等到的結果迅速反饋到設計施工中去，以提高隧道施工的安全性、經濟性。
為了適應公路隧道大規(guī)模建設發(fā)展的需要，提高公路隧道設計、施工水平，確保安全運營，給今后隧道工程的建設積累經驗，在昆明城區(qū)三環(huán)崗頭山隧道中進行施工期的監(jiān)控量測。
1.2檢測依據(jù)及目的
為保證公路隧道施工質量，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的缺陷，盡早進行缺陷處理，開展本項檢測。
1.2.1施工質量檢測依據(jù)：
《公路工程質量檢驗評定標準》（土建工程）（JTG F80/1—2004）；
《公路隧道設計規(guī)范》（JTG D70—2004）；
《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTG042—94）；
《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》（GB 50086—2001）；
《公路隧道工程施工圖設計資料》；
1.2.2施工質量檢測目的：
探測隧道襯砌質量，查明隧道錨桿長度、錨固情況，隧道襯砌背后的回填情況是否符合設計要求，了解隧道襯砌的潛在隱患，作為隧道竣工驗收、以及隧道結構狀態(tài)評估和病害整治設計的重要依據(jù)。
2隧道施工監(jiān)控量測內容
2.1監(jiān)控量測要求
隧道監(jiān)控量測是“新奧法”的重要組成部分，新奧法中量測工作是監(jiān)視設計、施工是否正確的眼睛，是監(jiān)視圍巖是否安全穩(wěn)定的手段，始終伴隨著施工的全過程。因此有如下要求:
(1)能快速埋設測點；
(2)每一次量測數(shù)據(jù)所需時間應盡可能短；
(3)測試數(shù)據(jù)應準確可靠；
(4)測試元件應具有良好的防震、防沖擊波能力；
(5)測試數(shù)據(jù)直觀，不必復雜計算即可直接應用；
(6)測試元件埋設手能長期有效工作；
(7)測試元件應滿有足夠的精度。
2.2 監(jiān)控量測項目
監(jiān)測的項目和具體內容按現(xiàn)行《公路隧道施工技術規(guī)范》（JTJ042-94）規(guī)定及紹諸高速公路全線各隧道的特殊要求所擬定。監(jiān)測項目包含如下內容：
(1)必測項目
①洞內圍巖和支護狀況觀察；②周邊位移監(jiān)測；③拱頂下沉監(jiān)測；④錨桿或錨索內力及抗拔力。
(2)選測項目
①洞口淺埋段地表下沉監(jiān)測；②圍巖內部位移監(jiān)測；③噴砼應力監(jiān)測；④圍巖壓力監(jiān)測；⑤鋼拱架應力監(jiān)測；⑥二襯應力監(jiān)測。
2.3 監(jiān)控量測頻率
監(jiān)控量測項目的選擇遵循“嚴守施工規(guī)范，服務隧道施工，緊貼隧道實際，保證經濟安全”的原則，保證必測項目及時、準確地實施，并根據(jù)工程實際揭露的圍巖條件和隧道施工情況，合理開展有針對性的、有代表性的選測項目。
2.4監(jiān)控量測點布設要求
2.4.1布點原則
(1)針對該高速公路隧道地質圍巖及結構特點，并根據(jù)隧道監(jiān)控量測以往類似工程的監(jiān)控量測經驗和各類量測項目的作用意義，在相關隧道規(guī)范指導下進行量測斷面的布置設計。
(2)根據(jù)不良地質、突水、洞口淺埋等及有特殊要求的停車、通道交叉地段或業(yè)主及監(jiān)理認為有必要監(jiān)控的地段，設置監(jiān)控量測斷面。
(3)應重點監(jiān)測圍巖質量差或局部不穩(wěn)定塊體、節(jié)理或地下水發(fā)育地段，以及特殊工程部位（如洞口處）。監(jiān)測點的安裝埋設應盡可能靠近隧道掌子面，以便盡可能完整獲得圍巖開挖后初期力學形態(tài)變化和變形情況。
(4)選測項目的布設結合隧道自身特點，重點突出。
2.4.2測點埋設時間
(1)測點埋設時間，應根據(jù)地質條件、量測項目和施工方法等確定。
(2)測點應距開挖面2m的范圍內盡快安設，并應保證爆破后24h內或下一次爆破前測讀初次讀數(shù)。
3 隧道施工測量的幾種方法
施工導線是隧道施工中為了方便地進行放樣和指導開挖面布設的一種導線，其精度較低。施工導線點是邊開挖邊設置，通常沿中線布設，邊長一般為25～50m。這種導線基本或主要導線控制，以準確地指導開挖方向，因此，它的一部分點將作為以后布設的基本導線點。
隧道施工測量主要任務為：在隧道施工過程中確定平面及豎直面內的掘進方向，另外還要定期檢查工程進度及計算完成的土石方數(shù)量，還有就是對開挖斷面進行檢測以確�？刂瞥吠�。
3.1 洞口點的測量與進洞點的標定
為了保證隧道中線符合設計要求，確保施工不發(fā)生任何差錯，施工單位在施工前必須把設計單位提交的全線控制點進行復測，只有各控制點在誤差范圍內方可利用。施工單位首先要布設洞口點，因為洞口點是向洞內引伸導線的起算點，又是洞口及其附近地段施工放樣的依據(jù)，有時可延用到隧道貫通。
3.1.1布設洞口點應滿足要求
（1）盡可能埋設在便于觀測，保存和不受施工影響的地點；
（2）洞口點到洞口不宜太遠，連接導線數(shù)應不超過3個，洞口到進洞點建立導線不要超過三條邊；
（3）洞口點標石深度，在無凍土地區(qū)不小于0.6m，在凍土地區(qū)標石要埋在凍結以下；
（4）為了使洞口點不受損壞，在點的周圍宜設保護樁和柵欄或刺網。
3.1.2洞口點的布設形式
（1） 洞口點直接布設在主網上。洞口點應盡可能納入為施工區(qū)布設的三角網或導線網的主網上，并采用相同精度觀測，整體平差，以保證洞口點有足夠的精度。
（2）支導線聯(lián)結洞口點。因洞口點所處位置受地形，地物條件的限制或受施工條件的影響，不能與主網組成控制網的圖形，這時可在主網與洞口點間設支導線聯(lián)結。
（3）利用全球定位系統(tǒng)（GPS）測設洞口點。當隧道工程較大時，尤其有長距離隧道貫通，最好利用全球定位系統(tǒng)（GPS）測設洞口點，不但精度高，而且穩(wěn)定可靠。利用GPS衛(wèi)星定位測量測設洞口點時，點位應選擇在視野開闊處，點周圍視野內不應有地面傾角大于10度的成片障礙物，以免阻擋來自衛(wèi)星的信號。同時應避開高壓輸電線，變電站等設施，其最近距離不得小于200m，距強輻射的電臺，電視臺，微波站等不得小于400m。測量時可采用靜態(tài)定位，靜態(tài)定位可通過大量重復定位來提高定位精度。
隧道的進洞口，通常也稱隧道的開切點，也就是隧道由此往前掘進。進洞點利用設計坐標和洞口點坐標，，采用全站儀或經緯儀通過極坐標法標定，洞口點設儀器；然后，用極坐標反算所得方位角，標定方向，并測量距離，從而確定進洞點。為了保證進洞點的標定精度，一般需要標定兩次或換另外一位測量員標定。如果兩次標定的誤差在允許范圍內，方可確定進洞點位置。
3.2中線測量以及掌子面測量
中線測量是隧道施工過程中一項經常性的工作，是保障隧道按設計要求施工的重要舉措。根據(jù)施工方法，斷石開挖的寬度以及曲線設計半徑大小等不同，中線測設的方法可有不同的選擇。由于洞口施工方法的特殊性，中線分臨時中線和永久中線。當隧道掘進20m左右，就要對臨時中線點進行重新檢查標定，檢查符合要求后，標定永久中線。直線隧道的中線測設通常采用經緯儀正倒鏡法，瞄直法和激光指向儀導向法。
3.2.1經緯儀正倒鏡法
隧道在施工過程中，每掘進30 m左右，就應延設一組中線點，以保證最前面的一個中線點至掘進工作面的距離不超過40m，防止隧道掘偏。在延設新的中線點前應檢查舊的一組中線點，如正倒鏡測設的兩點不合，取其中作為中線點。
3.2.2瞄直法
瞄直法測設直線比較簡單，操作容易，但精度較低，此法可測設臨時中線或用于次要隧道，在檢查中線點A，B沒有移動后，在A，B點掛垂球線，觀測者在A點后面用AB垂球線形成的基準石，標出C點。在有條件的情況下，也可在A點安置經緯儀，待儀器整平對中后，照準B點，用AB視線標定C點。
3.2.3激光指向儀導向法
隧道掘進采用激光指向儀導向，既提高了工效，也適應了隧道掘進的機械化的需要。
1）用經緯儀在隧道中標設一組中線點A，B，C，并在中線的垂球線上標出腰線位置，B，C兩點間距為30-50m。
2）在安置指向儀的中線點處的頂板上，安裝一定尺寸的4根錨桿，再將帶有長孔的兩根角鋼安在錨桿上。
3）將激光指向儀的懸掛裝置用螺旋與角鋼相連，根據(jù)儀器前后的中線點A和點B移動儀器，使之處于中線方向上，然后把螺旋固緊。
4） 接通電源，激光束射出，利用水平調節(jié)鈕使光斑中心對準前方的B，C兩個中線點，在上下調整光束，使光斑中心到兩垂球線的腰線標志的垂距相同為止。這時紅色激光束是一條與腰線平行的中線，直接指示隧道的掘進方向。
曲線隧道的中線是彎曲的，無法像直線那樣直接標出中線，而只能在一定范圍內以直代曲，即用分段的弦線來代替分段的圓弧線，用內接折線代替整個圓曲線，并在實地標設這些圓曲線來指示隧道的掘進方向。曲線隧道中線測設方法很多，隨著光電測距儀的運用，極坐標測設得到了廣泛的運用。用極坐標放樣時，設導線點I坐標為（XI，YI），中線點J的坐標為（XJ，YJ），待測點K的坐標為（XK，YK）。首先求出放樣數(shù)據(jù)AJI，AJK和LJK，在J點安置全站儀，瞄準后視點I后配置度盤至AJI。轉動全站儀照準部至讀數(shù)AJK，沿改方向測出LJK可標出K點。
3.3 貫通測量
為了使兩個或多個掘進工作面，按其設計要求在預定地點正確接通而進行的測量工作，成為貫通測量。貫通是一項地下隧道施工技術，在地鐵工程、礦山采掘工程、跨江跨海隧道、水電工程的輸水隧洞以及國防工程中廣泛應用。
貫通時，測量人員的任務就是保證各掘進工作面均沿著設計位置與方向掘進，使貫通后接合處不超過規(guī)定的限度。顯然，貫通測量是一項非常重要的測量工作，測量人員所負的責任是十分重大的，如果因貫通測量過程中發(fā)生錯誤而未能貫通，或貫通后接合處的偏差超限，將影響工程質量，甚至造成整個工程報廢，人員傷亡等嚴重后果，在經濟上和時間上給國家造成很大損失。
3.3.1貫通測量工作應遵循原則
（1）要在確定測量方案和測量方法正確的同時，保證貫通所必需的精度，過高過低的精度要求都是不合適的；
（2）對所完成的每一項測量和計算工作都應有客觀獨立的檢查校核，嚴格防止不應有的粗差出現(xiàn)。
3.3.2貫通后實際偏差的測定
（1）平巷貫通水平面內偏差的測定：1）用經緯儀把兩端巷道的中心線都延長到巷道貫通接合面上，量出兩中心線之間的距離，其大小就是貫通在水平面內的實際偏差。2）將巷道兩端的導線進行連測，求出閉合邊的坐標方位角的差值和坐標閉合差，這些差值實際上也反應了貫通測量的精度。
（2）平巷貫通時豎直面內偏差的測定：用水準儀測量或三角高程測量連測兩端巷道中的已知高程控制點，求出高程閉合差，它實際放映了貫通高程測量精度。
（3）豎井貫通后井中實際偏差的測定：豎井貫通后，可由地面上或由上水平的井中處掛上中心重球線到下水平，直接丈量出井筒中心之間的偏差值，即為豎井貫通的實際偏差值。有時也可測繪出貫通接合處上、下兩段井筒的橫斷面圖，從圖上量出兩中心之間的距離，就是豎井貫通的實際偏差。豎井貫通后，應進行定位測量，重新測定下水平井下導線邊的坐標方位角和用來標定下水平井中位置的導線點的坐標，與原坐標的差值，也反映了豎井貫通的精度。
3.3.3貫通后巷道中腰線的調整
（1）中線的調整。巷道貫通后，如實際偏差在容許的范圍之內，對于次要巷道只需將最后幾架棚子加以修整即可。對于重要巷道，可將距離相遇點一定距離處的兩端中心線相連，以新的中心線代替原中心線，以指導砌筑最后一段永久性支護。
（2）腰線的調整。巷道貫通后，若實際的貫通高差很小時，可按實測高差和距離算出最后一段巷道的坡度，重新標出新的腰線，在平巷中，如果貫通的高差較大時，可適當延長調整坡度的距離。在斜井口，通常對腰線的調整要求不十分嚴格，可由掘進人員自行掌握調整。
4隧道施工質量檢測
4.1檢測設備
采用錨桿錨固質量檢測儀（JL-MG型或同等性能儀器）進行檢測。
4.2檢測儀器組成及原理
錨桿質量檢測儀由采集儀、發(fā)射震源、檢波器和分析處理軟件組成。發(fā)射震源產生的彈性波，沿錨桿傳播并向錨桿周圍輻射能量，檢波器檢測到反射回波，并由檢測儀對信號進行分析與存儲。反射信號的能量強度和到達時間取決于錨桿周圍或端部的灌漿狀況。通過對信號處理和分析，可以確定錨桿長度及灌漿的整體質量。
4.3錨桿錨固質量檢測頻率
抽檢頻率為錨桿總數(shù)的5%或根據(jù)業(yè)主要求確定。
4.4操作步驟
(1)參數(shù)設置
除設置基本工程參數(shù)外，應注意以下參數(shù)：
錨桿類型：錨桿灌注類型（砂漿錨桿、中空注漿錨桿等）；
觸發(fā)方式：設有通道觸發(fā)、外觸發(fā)二種，錨桿檢測時應選用通道觸發(fā)；
傳感器類型：可選擇速度計、加速度計（分積分、不積分兩種，加速度計一般宜選擇積分狀態(tài)），或者兩者同時使用；
放大方式：分指數(shù)放大、線性放大、滿屏放大三種，其放大倍數(shù)由下一欄給定。設定指數(shù)放大，程序將在入射波峰值至1.2倍估計樁長間按指數(shù)方式放大信號，其后則為線性放大；設置滿幅放大，將以樁頂和樁底波形同時
達到滿屏為目標進行線性和指數(shù)放大；
信號極性：改變入射波的顯示方向，分波形正向反向兩種，可根據(jù)個人習慣調整；
陰影顯示：分“打開”、“關閉”兩種，打開時即是所謂的“變面積”顯示，與一般地震接近，如結合插入顯示使用，有利于目測異常點；
硬件濾波范圍：10Hz－10KHz；高通有：10Hz、200Hz、500Hz、1000Hz四檔可設，低通有：2000Hz、4000Hz、6000Hz、10000Hz四檔可設。
(2)連線測試
參數(shù)設置完成后即可按操作規(guī)程進行錨桿測試。測試數(shù)據(jù)根據(jù)預先的編號存入儀器存儲器，可導入計算機進行數(shù)據(jù)分析。
4.5數(shù)據(jù)處理與信息反饋
錨桿錨固質量測試完成后，將測試數(shù)據(jù)導入計算機，用配套分析軟件逐個分析每根錨桿的長度和錨固質量。
5 結語
在隧道施工中，為了加快工程進度，一般叢隧道兩端洞口開挖，相向掘進，以求貫通。本設計闡述了擬建深營隧道的施工測量設計方法，主要介紹了隧道施工測量中的地面控制測量、地下控制測量、隧道掘進及貫通時的工作方法。隧道施工測量的中心工作是圍繞隧道的掘進及貫通。由于隧道施工的掘進方向再貫通前無法通視，掘進時完全依據(jù)敷設支導線來標設隧道中心線指導施工。因此，為了保證掘進隧道的精確貫通，首先應當杜絕測量工作中的任何疏忽或錯誤，在施工前應對儀器和工具進行認真的檢校，施工中應該嚴格按照測量操作規(guī)程進行操作，做到原始記錄真實、清楚，測量、計算處處有校核，嚴格按照測量規(guī)范中的精度要求進行測量實施。
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