第十三章 隧洞施工测量
Unit 13 Construction and measuring in hollows
西安理工大学工程管理系 马 斌
Project Management Department of XI’An
University of Technology
Ma Bin
2005年 1月 22日
22.1.2005
概述 Summarize
洞外控制测量
Measuring and domination outside
?
?
? 隧洞掘进中的测量工作Measuring work while digging
竖井和旁洞的测量
Measuring silo and hollow?
§ 13.1 概述
§ 13.1 summarize
在水利工程建设中，为了施工导流、引
水发电、或修渠灌溉，常常要修建隧洞。本
章将介绍中小型隧洞施工测量的基本方法。
隧洞施工测量与隧洞的结构型式、施工
方法有着密切的联系，一般情况下隧洞多由
两端相向开挖，有时为了增加工作面还在隧
洞中心线上增开竖井，或在适当的地方向中
心线开挖平洞或斜洞（图 13-1)，这就需要严
格控制开挖方向和高程，保证隧洞的正确贯
通。所以，隧洞施工测量的任务是：标定隧
洞中心线，定出掘进中线的方向和坡度，保
证按设计要求贯通，同时还要控制掘进的断
面形状，使其符合设计尺寸。
§ 13.2 洞外控制测量
§ 13.2 Measuring and domination outside
一、地面控制测量
（一）平面控制
隧洞平面控制网可以采用三角锁或导线的形式，但水利工程中
的隧洞一般位于山岭地区，故多采用三角锁的形式。当具有电磁波
测距仪时，也可采用电磁波测距导线作为平面控制。如果有测图控
制网能满足施工要求，应尽量加以检核使用。 坝轴线的两端点
在现场标定后，应用永久性标志标明。为了防止施工时端点被破坏，
应将坝轴线的端点延长到两面山坡上。
1．三角测量
敷设三角锁时应考虑将隧洞中线上的主要中线点包括在锁内，
尽可能在各洞口附近布置有三角点，以便施工放样，并力求将洞口、
转折点等选为三角点，以便减小计算工作量提高放样精度。
2.导线测量
采用导线作为平面控制时，其距离丈量相对误差不得大于 1/5000，
角度用 DJ6经纬仪测一测回或 DJ‘经纬仪测两测回，角度闭合差不应超
过士 24″√n．（ n为角的个数）。导线的相对闭合差不应大于 1/50000
（二）高程控制
为了保证隧洞在竖直面内正确贯通，将高程从洞口及竖井传递到隧
洞中去，以控制开挖坡度和高程，必须在地面上沿隧洞路线布设水准
网。一般用三、四等水准测量施测，可以达到高程贯通误差容许值为
士 50m m的要求。
建立水准网时，基本水准点应布设在开挖爆破区域以外地基比较
稳固的地方。作业水准点可布置在洞口与竖井附近，每一洞口要埋设
两个以上的水准点。
二、隧洞洞口位里与中线掘进方向的确定
在地面上确定洞口位置及中线掘进方向的测量工作称为洞外定线测
量，它是在控制测量的基础上，根据控制点与图上设计的隧洞中线转
折点、进出口等的坐标，计算出隧洞中线的放样数据，在实地将洞口
位置和中线方向标定出来，这种方法可称为解析法定线测量。另外，
当隧洞很短，没有布设控制网时，则在实地直接选定洞口位置，并标
定中线掘进方向，这种方法称直接定线测量。现分述如下。
（一）直接定线测量
对于较短的隧洞，可在现场直接选定洞口位置，然后用经纬仪按
正倒镜定直线的方法标定隧洞中心线掘进方向，并求出隧洞的长度。
如图 13-2所示,A,B两点为现场选定的洞口位置，且两点互不通视，
欲标定隧洞中心线，首先约在 AB的连线上初选一点 C‘，将经纬仪安置
在 C’点上，瞄准 A点，倒转望远镜，在 AC‘的延长线上定出 D‘点，为了
提高定线精度可用盘左盘右观测取平均，作为 D’点的位置；然后搬仪
器至 D‘点，同法在洞口定出 B’点，图 13-2隧洞直接定线示意图。
（二）解析法定线测量
1.洞口位置的标定
在实地布设的三角网，若洞口不可能选为三角点时，则应将图上设
计的洞口位置在实地标定出来。如图 13-3所示,ABC为隧洞中线,A,C
为洞口位置,B为转折点，其中洞口 A正好位于三角点上，而洞口 C不在
三角点上，这样，就可根据 5,6,7三个控制点用角度交会法将 C点在实
地测设出来。
2.开挖方向的标定
为了在地面上标出隧洞开挖方向 AB和 CB，同样是根据各点的坐标
先算出方位角，然后算出定向角,
3.隧洞长度
根据洞口点和路线转折点的坐标可求得隧洞的长度。如果是直线隧
洞，其进出口分别在转折处设有圆曲线，再根据第十一章第五节介绍的
方法算出切线长 T和曲线长 L，最后求得曲线隧洞的长度。
§ 13.3 隧洞掘进中的测量工作
§ 13.3 Measuring work while digging
一、隧洞中线及坡度的测设
在隧洞口劈坡完成后，就要在劈坡
面上给出隧洞中心线，以指示掘进方向。
如图 13-5(a)，安置仪器在洞口点 A，瞄
准掘进方向桩 1,2，倒转望远镜即为隧
洞中线方向，一般用盘左、盘右取平均
的方法，在洞口劈坡面上给出隧洞开挖
方向。
随着隧洞的掘进，需要继续把中心
线向前延伸，应每隔一定距离（如 20
m），在隧洞底部设置中心桩。施工中
为了便于目测掘进方向，在设置底部中
心桩的同时，做三个间隔为 1.5m左右的
吊桩，用以悬挂锤球，如图 13-5(b)所示。
二、折线与曲线段中线的测设
对于不设曲线的折线隧洞（图 13-6)在掘进至转折点 J时，可在
该点上安置经纬仪，瞄准 D，右转角度 360° 一 a，定出继续掘进的方
向。由于开挖前不便在前进方向上标志掘进方向，这时可在掘进的
相反方向 (180° — a)上，作出方向标志，如 1,2点，用 1,2,J三点指导
开挖。
对于需要设置圆曲线的较短隧洞,Z,Y分别为圆曲线的起点和终
点,J可采用偏角法测设曲线隧洞的中线。
测设时，当隧洞沿直线部分掘进至曲线的起点 Z，并略过 Z点后，
根据直线段的长度和中线方向，准确标出 Z点。
取两次放样的中间位置作为 Z-1的方向，沿该方向用钢尺自 Z点
丈量弦长 d,即得曲线上的点 1。点 1标定后，再安置经纬仪于点 1，后
视 Z点，拨转角 180° ＋ φ，即得 1-2方向（拨转角 180° 十 φ／ 2得点 1
的切线方向，再拨转 φ/2才得弦线 1-2方向），按上述方法掘进，沿视
线方向量弦长 d，得曲线上的点 2。用同样的方法定出 3,4…… 直至曲
线终点 Y.
三、洞内导线测量
对于较长的隧洞，为了减少测设
洞内中、线的误差累积，应布设洞内
导线来控制开挖方向。
洞内导线点的设置以洞外控制点
为起始点和起始方向，每隔 50- 100m
选一中线桩作为导线点（图 13-8)0对
于曲线隧洞，曲线段的导线边长将受
到限制，此时应尽量用能通视的远点
为导线点，以增大边长，应将曲线的
起点、终点包括在导线点内。为了避
免施工干扰，保证点位的稳定，一般
用混凝土包裹钢筋，以钢筋顶所刻十
字线的交点代表点位，埋设在健洞底
部，且低于底面约 10cm的地方，其
上设置活动盖板加以保护（图 13-9)
四、隧洞开挖断面的放样
隧洞断面放样的任务是：开挖时在待开挖的工作面上标定出断面
范围，以便布置炮眼，进行爆破；开挖后进行断面检查，以便修正，
使其轮廓符合设计尺寸；当需要衬砌浇筑混凝土时，还要进行立模位
置的放样。
断面的放样工作随断面的型式不同而异。通常采用的断面型式有圆形、
拱型和马蹄形等。图 13-10为一圆拱直墙式的隧洞断面，其放样工作
包括侧墙和拱顶两部分，从断面设计中可以得知断面宽度 S、拱高 h。，
拱弧半径 R和起拱线的高度 L等数据。放样时，首先定中垂线和放出
侧墙线。其方法是：将经纬仪安置在洞内中线桩上，后视另一中线桩，
倒转望远镜，即可在待开挖的工作面上标出中垂线 AB，由此向两边
量取 S12，即得到侧墙线。然后根据洞内水准点和拱弧圆心的高程，
将圆心 O测设在中垂线上，则拱型部分可根据拱弧圆心和半径用几何
作图方法在工作面上画出来，也可根据计算或图解数据放出圆周上的
a‘,b‘,c',…… 等点。
§ 13.4 竖井和旁洞的测量
§ 13.4 Measuring silo and hollow
一、竖井、旁洞的洞外定线
竖井是在隧洞地面中心线上某处，如图 13 -11( a）中的才处，
向下开挖室该处隧洞洞底，以增加对向开挖工作面。它的测量工
作包括：在实地确定竖井开挖位置，测定高程以求得竖井开挖深
度，在开挖至洞底时再将地面方向及高程通过竖井传递至洞内
（后面详细介绍），作为掘进依据。
旁洞是在隧洞一侧开挖打洞，与隧洞中心线相交后，沿隧洞中心
线对向开挖以增加工作面。根据洞口的高低可分平洞和斜洞，前
者沿隧洞设计高程开挖，后者洞口高于隧洞设计高程。图 13-11
（ b）为平洞的平面示意图,E为洞口,EF为开挖方向,EO为平洞
开挖深度,Y为平洞与隧洞中心线的交角（由平洞传递的主洞开挖
方向）。
二、通过竖井传递开挖方向和高程
采用开挖竖井来增加工作面时，需要将洞外的隧洞中线通过竖井
传递到洞内，以控制开挖方向。其方法较多，现仅介绍方向线法。
如图 13-13所示,A,B为隧洞中线上的方向桩，为了将方向传
递到洞内，可在 B点上安置经纬仪，瞄准 A点，仔细移动井筒内悬挂
吊有重锤的两条细钢丝（如用绞车控制移动），使其严格位于经纬仪
的视线上。钢丝的直径与吊锤的重量随井深而不同，当井深 20m时，
钢丝直径为 0.5mm，吊锤重 15kg;井深 40m时，钢丝直径 0.8mm，吊
锤重 25kg并将吊锤浸入盛有稳定液（废机油或水等）的桶中，为了提
高传递方向的精度，两条钢丝之间的距离应尽可能大些，但不能碰着
井壁，为此，待悬锤稳定后可从井上沿钢丝下放信号圈（小铅丝圈），
看其是否顺利落下，并在井上、井下丈量两悬锤线间的距离，其差不
大于 2m m则满足要求，然后在井下将经纬仪安置在距钢丝 4 -5m处，
并用逐渐趋近的方法，使仪器中心严格位于两悬锤线的方向上，此时
根据视线方向即可在洞内标定出中线桩（如点 1、点 2,点 3等），控制
开挖方向。
由竖井传递高程，如图 13-14所示，
是根据地面上已知水准点 A的高程
（ HA）测定井底水准点 B的高程
（ HB）。方法是：在地面上和井下各
安置一架水准仪，并在竖井中悬挂一
图 13 -13由竖井传递开挖方向图 13 -14
由竖井传递高程根经过检定的钢尺
（分划零点在井下），钢尺的下端悬
挂重锤（重量与检定钢尺时的拉力
同），浸入盛油桶中，以减小摆动,A、
B点上竖立水准尺，观测时，两架水准
仪同时读取钢尺上及水准尺上的读数，
分别为 a1,b1,和 a2,b2，由此按下
式即可求得 B点的高程
为了校核，应改变仪器高 2一 3次进
行观测，各次所求高程的差值若不超
过士 5mm,则取其平均值作为 B点的高
程。
Unit 13 Construction and measuring in hollows
西安理工大学工程管理系 马 斌
Project Management Department of XI’An
University of Technology
Ma Bin
2005年 1月 22日
22.1.2005
概述 Summarize
洞外控制测量
Measuring and domination outside
?
?
? 隧洞掘进中的测量工作Measuring work while digging
竖井和旁洞的测量
Measuring silo and hollow?
§ 13.1 概述
§ 13.1 summarize
在水利工程建设中，为了施工导流、引
水发电、或修渠灌溉，常常要修建隧洞。本
章将介绍中小型隧洞施工测量的基本方法。
隧洞施工测量与隧洞的结构型式、施工
方法有着密切的联系，一般情况下隧洞多由
两端相向开挖，有时为了增加工作面还在隧
洞中心线上增开竖井，或在适当的地方向中
心线开挖平洞或斜洞（图 13-1)，这就需要严
格控制开挖方向和高程，保证隧洞的正确贯
通。所以，隧洞施工测量的任务是：标定隧
洞中心线，定出掘进中线的方向和坡度，保
证按设计要求贯通，同时还要控制掘进的断
面形状，使其符合设计尺寸。
§ 13.2 洞外控制测量
§ 13.2 Measuring and domination outside
一、地面控制测量
（一）平面控制
隧洞平面控制网可以采用三角锁或导线的形式，但水利工程中
的隧洞一般位于山岭地区，故多采用三角锁的形式。当具有电磁波
测距仪时，也可采用电磁波测距导线作为平面控制。如果有测图控
制网能满足施工要求，应尽量加以检核使用。 坝轴线的两端点
在现场标定后，应用永久性标志标明。为了防止施工时端点被破坏，
应将坝轴线的端点延长到两面山坡上。
1．三角测量
敷设三角锁时应考虑将隧洞中线上的主要中线点包括在锁内，
尽可能在各洞口附近布置有三角点，以便施工放样，并力求将洞口、
转折点等选为三角点，以便减小计算工作量提高放样精度。
2.导线测量
采用导线作为平面控制时，其距离丈量相对误差不得大于 1/5000，
角度用 DJ6经纬仪测一测回或 DJ‘经纬仪测两测回，角度闭合差不应超
过士 24″√n．（ n为角的个数）。导线的相对闭合差不应大于 1/50000
（二）高程控制
为了保证隧洞在竖直面内正确贯通，将高程从洞口及竖井传递到隧
洞中去，以控制开挖坡度和高程，必须在地面上沿隧洞路线布设水准
网。一般用三、四等水准测量施测，可以达到高程贯通误差容许值为
士 50m m的要求。
建立水准网时，基本水准点应布设在开挖爆破区域以外地基比较
稳固的地方。作业水准点可布置在洞口与竖井附近，每一洞口要埋设
两个以上的水准点。
二、隧洞洞口位里与中线掘进方向的确定
在地面上确定洞口位置及中线掘进方向的测量工作称为洞外定线测
量，它是在控制测量的基础上，根据控制点与图上设计的隧洞中线转
折点、进出口等的坐标，计算出隧洞中线的放样数据，在实地将洞口
位置和中线方向标定出来，这种方法可称为解析法定线测量。另外，
当隧洞很短，没有布设控制网时，则在实地直接选定洞口位置，并标
定中线掘进方向，这种方法称直接定线测量。现分述如下。
（一）直接定线测量
对于较短的隧洞，可在现场直接选定洞口位置，然后用经纬仪按
正倒镜定直线的方法标定隧洞中心线掘进方向，并求出隧洞的长度。
如图 13-2所示,A,B两点为现场选定的洞口位置，且两点互不通视，
欲标定隧洞中心线，首先约在 AB的连线上初选一点 C‘，将经纬仪安置
在 C’点上，瞄准 A点，倒转望远镜，在 AC‘的延长线上定出 D‘点，为了
提高定线精度可用盘左盘右观测取平均，作为 D’点的位置；然后搬仪
器至 D‘点，同法在洞口定出 B’点，图 13-2隧洞直接定线示意图。
（二）解析法定线测量
1.洞口位置的标定
在实地布设的三角网，若洞口不可能选为三角点时，则应将图上设
计的洞口位置在实地标定出来。如图 13-3所示,ABC为隧洞中线,A,C
为洞口位置,B为转折点，其中洞口 A正好位于三角点上，而洞口 C不在
三角点上，这样，就可根据 5,6,7三个控制点用角度交会法将 C点在实
地测设出来。
2.开挖方向的标定
为了在地面上标出隧洞开挖方向 AB和 CB，同样是根据各点的坐标
先算出方位角，然后算出定向角,
3.隧洞长度
根据洞口点和路线转折点的坐标可求得隧洞的长度。如果是直线隧
洞，其进出口分别在转折处设有圆曲线，再根据第十一章第五节介绍的
方法算出切线长 T和曲线长 L，最后求得曲线隧洞的长度。
§ 13.3 隧洞掘进中的测量工作
§ 13.3 Measuring work while digging
一、隧洞中线及坡度的测设
在隧洞口劈坡完成后，就要在劈坡
面上给出隧洞中心线，以指示掘进方向。
如图 13-5(a)，安置仪器在洞口点 A，瞄
准掘进方向桩 1,2，倒转望远镜即为隧
洞中线方向，一般用盘左、盘右取平均
的方法，在洞口劈坡面上给出隧洞开挖
方向。
随着隧洞的掘进，需要继续把中心
线向前延伸，应每隔一定距离（如 20
m），在隧洞底部设置中心桩。施工中
为了便于目测掘进方向，在设置底部中
心桩的同时，做三个间隔为 1.5m左右的
吊桩，用以悬挂锤球，如图 13-5(b)所示。
二、折线与曲线段中线的测设
对于不设曲线的折线隧洞（图 13-6)在掘进至转折点 J时，可在
该点上安置经纬仪，瞄准 D，右转角度 360° 一 a，定出继续掘进的方
向。由于开挖前不便在前进方向上标志掘进方向，这时可在掘进的
相反方向 (180° — a)上，作出方向标志，如 1,2点，用 1,2,J三点指导
开挖。
对于需要设置圆曲线的较短隧洞,Z,Y分别为圆曲线的起点和终
点,J可采用偏角法测设曲线隧洞的中线。
测设时，当隧洞沿直线部分掘进至曲线的起点 Z，并略过 Z点后，
根据直线段的长度和中线方向，准确标出 Z点。
取两次放样的中间位置作为 Z-1的方向，沿该方向用钢尺自 Z点
丈量弦长 d,即得曲线上的点 1。点 1标定后，再安置经纬仪于点 1，后
视 Z点，拨转角 180° ＋ φ，即得 1-2方向（拨转角 180° 十 φ／ 2得点 1
的切线方向，再拨转 φ/2才得弦线 1-2方向），按上述方法掘进，沿视
线方向量弦长 d，得曲线上的点 2。用同样的方法定出 3,4…… 直至曲
线终点 Y.
三、洞内导线测量
对于较长的隧洞，为了减少测设
洞内中、线的误差累积，应布设洞内
导线来控制开挖方向。
洞内导线点的设置以洞外控制点
为起始点和起始方向，每隔 50- 100m
选一中线桩作为导线点（图 13-8)0对
于曲线隧洞，曲线段的导线边长将受
到限制，此时应尽量用能通视的远点
为导线点，以增大边长，应将曲线的
起点、终点包括在导线点内。为了避
免施工干扰，保证点位的稳定，一般
用混凝土包裹钢筋，以钢筋顶所刻十
字线的交点代表点位，埋设在健洞底
部，且低于底面约 10cm的地方，其
上设置活动盖板加以保护（图 13-9)
四、隧洞开挖断面的放样
隧洞断面放样的任务是：开挖时在待开挖的工作面上标定出断面
范围，以便布置炮眼，进行爆破；开挖后进行断面检查，以便修正，
使其轮廓符合设计尺寸；当需要衬砌浇筑混凝土时，还要进行立模位
置的放样。
断面的放样工作随断面的型式不同而异。通常采用的断面型式有圆形、
拱型和马蹄形等。图 13-10为一圆拱直墙式的隧洞断面，其放样工作
包括侧墙和拱顶两部分，从断面设计中可以得知断面宽度 S、拱高 h。，
拱弧半径 R和起拱线的高度 L等数据。放样时，首先定中垂线和放出
侧墙线。其方法是：将经纬仪安置在洞内中线桩上，后视另一中线桩，
倒转望远镜，即可在待开挖的工作面上标出中垂线 AB，由此向两边
量取 S12，即得到侧墙线。然后根据洞内水准点和拱弧圆心的高程，
将圆心 O测设在中垂线上，则拱型部分可根据拱弧圆心和半径用几何
作图方法在工作面上画出来，也可根据计算或图解数据放出圆周上的
a‘,b‘,c',…… 等点。
§ 13.4 竖井和旁洞的测量
§ 13.4 Measuring silo and hollow
一、竖井、旁洞的洞外定线
竖井是在隧洞地面中心线上某处，如图 13 -11( a）中的才处，
向下开挖室该处隧洞洞底，以增加对向开挖工作面。它的测量工
作包括：在实地确定竖井开挖位置，测定高程以求得竖井开挖深
度，在开挖至洞底时再将地面方向及高程通过竖井传递至洞内
（后面详细介绍），作为掘进依据。
旁洞是在隧洞一侧开挖打洞，与隧洞中心线相交后，沿隧洞中心
线对向开挖以增加工作面。根据洞口的高低可分平洞和斜洞，前
者沿隧洞设计高程开挖，后者洞口高于隧洞设计高程。图 13-11
（ b）为平洞的平面示意图,E为洞口,EF为开挖方向,EO为平洞
开挖深度,Y为平洞与隧洞中心线的交角（由平洞传递的主洞开挖
方向）。
二、通过竖井传递开挖方向和高程
采用开挖竖井来增加工作面时，需要将洞外的隧洞中线通过竖井
传递到洞内，以控制开挖方向。其方法较多，现仅介绍方向线法。
如图 13-13所示,A,B为隧洞中线上的方向桩，为了将方向传
递到洞内，可在 B点上安置经纬仪，瞄准 A点，仔细移动井筒内悬挂
吊有重锤的两条细钢丝（如用绞车控制移动），使其严格位于经纬仪
的视线上。钢丝的直径与吊锤的重量随井深而不同，当井深 20m时，
钢丝直径为 0.5mm，吊锤重 15kg;井深 40m时，钢丝直径 0.8mm，吊
锤重 25kg并将吊锤浸入盛有稳定液（废机油或水等）的桶中，为了提
高传递方向的精度，两条钢丝之间的距离应尽可能大些，但不能碰着
井壁，为此，待悬锤稳定后可从井上沿钢丝下放信号圈（小铅丝圈），
看其是否顺利落下，并在井上、井下丈量两悬锤线间的距离，其差不
大于 2m m则满足要求，然后在井下将经纬仪安置在距钢丝 4 -5m处，
并用逐渐趋近的方法，使仪器中心严格位于两悬锤线的方向上，此时
根据视线方向即可在洞内标定出中线桩（如点 1、点 2,点 3等），控制
开挖方向。
由竖井传递高程，如图 13-14所示，
是根据地面上已知水准点 A的高程
（ HA）测定井底水准点 B的高程
（ HB）。方法是：在地面上和井下各
安置一架水准仪，并在竖井中悬挂一
图 13 -13由竖井传递开挖方向图 13 -14
由竖井传递高程根经过检定的钢尺
（分划零点在井下），钢尺的下端悬
挂重锤（重量与检定钢尺时的拉力
同），浸入盛油桶中，以减小摆动,A、
B点上竖立水准尺，观测时，两架水准
仪同时读取钢尺上及水准尺上的读数，
分别为 a1,b1,和 a2,b2，由此按下
式即可求得 B点的高程
为了校核，应改变仪器高 2一 3次进
行观测，各次所求高程的差值若不超
过士 5mm,则取其平均值作为 B点的高
程。
