施工测量技术

五、施工测量技术

（一）施工控制测量 1、设计院所交控制点的复测

隧道开工前由具有国家甲级资质条件的中铁一局集体第五工程有限公司精密测量队在隧道进口的GPS点和高程控制点进行贯通复测，利用设计给定的进口端洞外的GPS点和高程控制点，利用GPS复测并加密了控制点，同时与相临标段中铁五局的进口控制点进行联测，经过平差后的控制点坐标、高程精度满足施工规范要求，保证了全线及与相邻标段的连接。洞外GPS控制点复测采用仪器为：四台Trimble 4600LS型全球定位系统（GPS）接受机及其配套设施，精度为5mm+1ppm。

2、隧道控制测量及洞内控制施工测量 （1）、东线隧道测量控制网

铁路Ⅱ线隧道洞内测量控制点，均按照一等导线布设；首先对铁路Ⅱ线隧道测量控制点复测无误后，由施工横通道（11#、15#、20#）引入东线隧道，采用铁路Ⅱ线隧道测量控制原点为起算数据，利用TC2002全站仪向东线洞内引测导线点。东线20#测量控制网布设如下图：

导73+000

东线隧道测量控制网布设示意图

（2）、西线隧道测量控制网

首先对洞外控制点J1、J2、QL04进行复测无误后，采用原点J1、J2为起算数据，利用TC2002全站仪向洞内引测导线点。测量控制网布设如图：

西线隧道测量控制网布设示意图

（3）、控制测量施测方法

洞内导线引测按三级导线的精度检测，采用TC2002全站仪极其配套设施，仪器精度

为：测角±0.5″、测距±（5mm+1ppm）。角度观测采用方向观测法观测6测回，并按奇数和偶数测回分别观测，并进行气象改正，最后将边长改正投影至隧道平均高程面976m（见下式），中线点检测水平角2测回，高程采用四等光电测距三角高程测量。

HPHm

)

RA

式中：D0 — 测距边两端点平均高程面的水平距离（m）

D — 归算到隧道平均高程面上的测距长度（m） Hm — 测距边两端的平均高程（m） HP — 隧道平均高程976（m）

RA — 地球平均曲率半径（取6371000m）

DD0(1

隧道进行开挖施工之前，选择地势较好、通视的三点为控制点，其中一点为隧道中线点，另两点为该中线方向上的点，远点距离中线点100m（考虑到隧道每开挖50m就将中线点纳入地面控制网进行联测，来修正开挖中线），中间加一点用来检查控制点。进洞测量时，置镜该中线点，用穿线法测设隧道中线。

洞口控制点及线路中线点，作为线路标准控制点标定在地面上，再与地面控制网进行联测。这样隧道路线中线就与洞外、洞内控制测量取得了精密的关系，从而保证了隧道的准确贯通。

（4）、隧道洞内施工测量

隧道洞内施工测量分为一般测量和控制测量，指导开挖时采用穿线法，当开挖一定长度时（50m）就必须对中线点进行检查、加桩，则需要建立洞内导线网，利用导线网坐标控制隧道中线。

洞内水准测量采取四等水准测量标准，洞口至少布两个水准点以上，以便相互检查；洞内水准测量用往返测量进行检核，水准点间距不大于200m。

（5）、贯通测量

隧道开挖过程中，工作面多，贯通面共7个贯通面，其中与相临施工单位贯通面4个。贯通后，我公司积极组织对这7处施工交界段进行了贯通测量。下面详细东线隧道与中铁十二局贯通测量方法。 1、贯通测量地点

2004年3月6日，对公路东线隧道中铁一局、中铁十二局施工交接段贯通面K74+280进行了贯通测量，贯通测量结果双方认可。 2、测量仪器

本次测量使用的仪器为徕卡TCA702型全站仪及其配套的对点器、反射镜。仪器标称精度：测角精度±2.0″，测距±（1mm+2ppm×D）。该仪器经陕西省技术监督测绘专用仪器计量站鉴定合格，能达到Ⅱ级全站仪的技术指标，可用于相应等级精度要求的测量工作。 4、贯通误差的测定

平面贯通误差采用导线测量的方法测定，坐标系采用铁路Ⅱ线施工坐标系，角度观测采用方向观测法分左右角观测六测回，距离对向观测各三测回，并进行气象改正，由于贯通段高程面接近投影面976米高程面，边长投影改正可忽略不计。坐标贯通点为K74+295

处的“新ZD25”。贯通点坐标闭合差在贯通面上的投影即为横向贯通误差，在隧道轴线上的投影即为纵向贯通误差，由于隧道轴线方位角为359°42′58.7″，与X轴近似平行，因此贯通点Y坐标闭合差即为隧道横向贯通误差， X坐标闭合差即为隧道纵向贯通误差，方位角闭合差即为方位角贯通误差。

高程贯通误差采用四等光电测距三角高程进行测量，高差对向观测三测回。 5、贯通测量结果

贯 通 测 量 结 果 表

由于秦岭隧道进口段由一局、五局两家施工，双方所控制的洞内导线不是同精度观测，在作业方法、布网形状、使用仪器、内业处理等各方面均不一样，因此，决定对实测的贯通误差按下述方法调整。

①将实测的方位角贯通误差平均分配在双方最后一条导线上，作为双方共同的已知方位角。

②将双方所测贯通点坐标平均后，作为双方共同的已知点坐标。

③由于公路隧道还未衬砌，因此，双方按上述方法分别在各自管段内按附合导线差调整洞内贯通误差。

由于横向贯通误差很小仅14mm，因此采用中线法进行调整，调整区间自K74+195至K74+395，长度为200m。调整段中点里程为K74+295，最大调整量为7mm，调整段起终

中铁一局施工中线

14

调 整

后

的 中

7mm7mm

点折角为14＂＜5′（平面贯通误差调整见下图），视为直线。高程贯通误差中铁一局工段调整12mm，中铁十二局施工段调整11mm，高程贯通点新ZD25高程共同采用H=979.442米。

横向贯通误差调整示意图

7、注意事项

贯通误差调整段的中线、不得由横向贯通误差调整段的一侧向另一侧连续穿线测设中

线

安 康

14

中铁十二局施工中线

桩，放样中线应在导线点间进行测设，高程应采用本次贯通误差调整后的高程成果进行施工。

（6）、内业整理和测量成果的交接（测后控制）

1、原始记录的复核

复核原始记录时，应对记录薄上的所有记录数据进行复核，包括点名，点之记，观测数据、日期、人员等。

采用双人记录复核时，原始记录由两个记录员互相复核，确保记录成果正确无误。在因测量人数受限而采用单人记录时必须遵循单记录双复核，当发现记录错误时，复核人必须让记录员重新计算进行确认。 2、 图纸复核

测量成果计算前，必须对与施工测量相关施工图纸进行全面复核，确认测量计算所采用的设计数据正确无误，当发现图纸数据与复核结果不符合时应及时与设计单位联系解决，以防止设计图纸中设计施工数据错误导致计算成果发生错误。严禁使用未经设计部门认可的非正式图纸中的数据作为测量成果计算的依据。 3、成果计算和复核

测量成果的计算应由具备测量专业技术资格的人员来完成，计算人员必须认真抄录原始记录及起算数据。成果书编制完以后，首先应由编制者自检，然后与计算复核者完成最终成果书的复核校对工作并签字确认。 4、成果审核与归档

测量成果编制完成后须经项目总工程师审核，符合施工测量质量管理要求的测量成果方可用于施工放样，对不符合质量管理要求的测量成果应重新编制，必要时连同外业一起返工。测量成果由测量主管工程师按照“测绘资料管理制度”负责归档保存。 5、资料和桩点的交接

测量成果交付使用前应进行必要的交接，将该测量资料使用中应注意的问题给资料使用部门（人）讲解清楚，测量桩点应现场逐个交接，交接清楚后应签署交接记录。

当工程项目有与其他单位相邻的施工交界段时，为确保施工交界段的正确衔接，应由项目总工程师负责与相邻施工单位签认交界施工段的测量公用桩，交界处平面公用桩至少应为两个，水准点公用桩一个。

（二）施工中的断面测量 1、开挖断面测绘

洞开挖放样分别采用J2Y—5三维激光断面仪和J2激光经纬仪直接设站于洞内中线点上，将掌子面里程和仪器高程输入编程计算机后即可确定掌子面拱部中心，据此再放出开挖轮廓。随着断面仪所指示的红色激光投影轮廓线，指示利用红油漆绘制即可完成。三维激光断面仪测绘开挖断面，与传统的“五寸台”、“三心圆”法相比快速、安全、准确。

2、断面仪检测断面原理

开挖、支护等断面检测，采用德国莱卡测绘公司的TCR702AX.R全站型激光断面仪。TCR702AX.R激光断面仪的测量原理为极坐标法。以物理方向（如水平方向）为起算方向，按一定的间距（角度或距离）依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。通洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数椐，在卡西欧FX-4800计算器的配合下自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，最后形成所示的输出图形，并可输出所示的各测点与设计开

挖轮廓线之间的超、欠挖值（距离面积）。 断面仪检测断面原理图

3、断面仪在控制超欠挖中的运用

开挖是控制隧道施工工期和造价的关键工序。因为超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增加多而提高工程造价，而且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题，影响围岩的稳定性；而欠挖则直接影响到二次衬砌厚度，对工程质量和安全支护创造良好的条件。

隧道开挖质量的评定包含两项内容：一是检测开挖断面的规整度，二是超、欠挖控制。对于规整度，一般采用目测的方法进行评定。对于超欠挖，则需通过对大量实测开挖断面数据的计算分析，才能做出正确的评定。其实质量就是要正确测出隧道开挖的实际轮廓线，并将它与设计轮廓线纳入同一坐标系中比较，从而十分清楚地从数量上获悉超挖和欠挖的部位，及时指导下步的施工。在以往的隧道施工中，采取“以衬砌内模为参照物”、“五寸台”、“利用激光经纬仪坐标法”、“利用摄影经纬仪三维近景投影法法”等方法进行检测，这些方法费工费时、条件多、周期长、精度低，不宜作为测量手段。结合长大隧道的施工特点，我公司自2003年10月开始使用断面仪进行断面检测。

TCR702AX.R断面仪进行断面测量，断面仪可以放置隧道中任何适合于测量的位置（任意位置），扫描断面的过程（测量记录）是全自动的。所测的每一个点均由断面仪发出的一束十分醒目的单色可见红色激光指示，而且可以人工加以干预。测量一个直径为10mm的断面轮廓线，每隔25cm测量一个点，则需测量126个点，需时约5min。在断面仪自动扫描断面的测量过程中，发现断面轮廓线上的某些点漏测了，还可随时用手动旋转纵向望远镜指向漏测点，完成该点的测量后继续扫描下去。在断面测量过程中，测点的间距还可以根据断面的轮廓线的实际凹凸形状，随时动态地加以修正。事先在控制器中输入设计断面的形状、隧道轴线平面、纵面设计定线参数（可以在室内输入）经及断面仪实测时的定向参数（操作时输入）则完成某一开挖断面仪测量后，可以立即在控制器的屏幕上显示。在控制器上操纵断面仪测距头旋转，指向激光所示的断面轮廓线上的某点，就是对应于控制器上的图形示的光标点，并可适当显示该项点的超欠挖数量。

如果沿隧道轴线向按间隔测量两个断面，还可算得实际开挖数量、超挖数量、欠挖数量。

如要获取最后的硬拷贝输出成果，则将断面仪的控制器中的数据传输到计算机中，运

行断面仪配套的处理软件，则可以从打印机输出成果（如下图）。

+ 19.732

+ 13.317

+ 2

7.778

+ 8

+ 2

8.212

.506

+

28

.411

+0 349.82434. 3 +

341

35. +

+ 36

.092

5

.2

77

+ 15.56020.342

+

+ 8.240

12.270 6.176

2

.919

+ 11.348

+ 13.661

+ 41.999

+ 43.011

用断面仪测量实际开挖轮廓线的极坐标法，关键技术在于无棱镜的激光测量技术，安全、快捷；而且它的精度完全满足现代施工测量的要求。运用现代激光测距和计算机技术开发出来的硬、软件一体化的断面仪是隧道及地下工程测量超欠挖的得心应手的工具。目前，该项技术已经在我集团公司上百个工地广泛应用，取得了非常好的成效。

（三）测量管理制度的完善 1、隧道工程控制测量组织机构

在工程项目施工中，施工测量质量管理作为工程质量管理的一个重要分支，应建立完善的质量保证体系，如下图：

（1）项目总工程师

项目总工程师应针对工程项目制定施工测量质量目标，制定测量内、外业工作标准，测量仪器管理制度，测绘资料管理制度，制厚测量技术人员工作职责，并监督实施，确保测量人员各尽其责，使得测量工作能按ꋄ定按要求有条理的实施。

+ 15.676

+ 10.724

+ 46.733

施工测量质量管理框图

项目总工程师应充分重视测量技术人员的培训工作，组织测量技术人员进行洔量技能的培训和学习施工测量《规范》、施工技术《规范》，对拟实施的测量方案进行审核。

（2崉测釋主管工程师

项目总峥程师应任命一名责任心强，测量技术水平较高的技术人员戴任测量主管工程师，测量主管工程师应负责斵工测量方案的制宊及具体䮞施，测量仪器的年检、日常检校与维护，及时向项目总工程师汇我工作中出现的问题。

（3）测量员（或测量工）

测量员必须要能胜任自己的测量工作，具备良好的职业道德和具有吃苦奉献的精神，应重视和加强自身专业技能的提高，积极认真地学习专业知识，在测量过程中能够按照《规范》的要求进行作业，同时还要加强测量仪器的操作训练，以提高测量的精度和作业效率，测量主管工程师应对测量员的专业技能进行定期和不定期考核，考核结果和工作表现与个人经济效益挂钩，以提高测量员的工作积极性和责任心。

2、测量仪器管理

测量仪器配备一览表

后，要把仪器擦拭干净，并置于通风干燥处将水汽晾干。实践证明，日常维护对仪器的使用寿命和精度的稳定性有很大的影响。

由于施工现场施工机械多，稍有不慎，测量仪器就会受到碰撞，使测量仪器的精度指标和稳定性下降，或损坏仪器。施工现场遭到损坏的仪器设备在大多数情况下是因为操作者远离仪器造成的，因此，在测量过程中仪器操作者不得远离仪器。

用于测量生产的仪器设备必须按计量法规的要求进行定期送检，检定合格后方可使用，未经检定合格的仪器不得用于测量工作，用于工程项目的测量设备应建立台帐，仪器的型号、精度指标、使用状态、检校情况应作好记录，确保测量仪器处于受控状态。 测量仪器不仅每年要通过国家授权的计量检定部门进行年检，更重要的是要作好日常检校，通过对测量仪器的日常检校了解使用仪器的精度状况，才能避免因测量仪器的精度指

1、首先，公司定期邀请有限公司精测队对施工管段进行精密控制测量。另外，公司成立测量小组，设专职测量工程师一名，负责日常的控制测量，各工区主管工程师负责中线、高程的放样测量，测工负责开挖断面的画线、钢架安装的净空检查测量。

2、测量工作是技术工作的基础，本项目严格执行测量双检制。各分管工程师组织本工区测工负责进行中桩、高程桩的测量，测量工程师每月不定期对各个工区进行导线控制测量。根据施工进度情况，原则要求每200～400m测量一次，并及时将测量成果反馈给各分管工程师。

3、各工区测工负责本工区中桩、高程桩以及导线桩的埋设，测量组测工负责本项目量测桩的埋设。中线桩每处一般不超过50m，高程桩每处100m，导线桩每处200m，量测桩按照设计要求进行埋设。

4、现场施工人员应注意保护测量桩点、测量标志，因施工需要可能要毁坏桩点时，应通知测量工程师采取措施。对于未按照要求保护而造成桩点毁坏的，对现场负责人、施工人员、测工三方按责任大小进行罚款。

5、导线按三等导线的精度进行测量，高程按四等进行测量。凡接桩复测、施工放线、施工过程监控测量及竣工测量等都必须进行双检；交接桩实行记录签认制；测量记录规范化所有测量必须有正式记录簿，测量记录、计算成果和图表必须符合《测规》要求标准，记录清楚，符号数据准确，并应有复核和检算。