馬安虎

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪分院 陜西 西安 710002）

1 引言

引漢濟(jì)渭是將陜南漢江水通過(guò)全長(zhǎng)100km的輸水隧洞引入關(guān)中的跨流域調(diào)水工程。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)入可行性研究階段時(shí)，根據(jù)工程規(guī)模、特點(diǎn)和規(guī)劃設(shè)計(jì)及施工需要，陜西省引漢濟(jì)渭工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室于2010年4月至2010年10月安排建立了整個(gè)工程區(qū)域統(tǒng)一的、高精度的基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)，為規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工提供統(tǒng)一的高程控制基準(zhǔn)和精度保障，確保了分期、分段分部位施工布設(shè)的秦嶺隧洞段和將要開(kāi)工的樞紐建筑物準(zhǔn)確對(duì)接，并確保隧洞各施工段和樞紐水頭分配符合設(shè)計(jì)要求，在建設(shè)和管理中起到了統(tǒng)一高程基準(zhǔn)的重要作用。

隨著秦嶺各個(gè)勘探試驗(yàn)洞、黃金峽和三河口水利樞紐的四通一平、三河口水庫(kù)庫(kù)區(qū)公路改線等項(xiàng)目施工全面拉開(kāi)，該網(wǎng)點(diǎn)將要頻繁使用。但該網(wǎng)建成使用快5年，這5年工程區(qū)域自然和認(rèn)為因素，影響它的功能和可靠性，其一是原布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)過(guò)5年來(lái)是否受施工或區(qū)域地殼變化等因素影響而發(fā)生沉降變形；其二是首次建網(wǎng)時(shí)黃三隧洞各個(gè)支洞位置未確定，現(xiàn)需建立該段洞線施工貫通高程控制基準(zhǔn)；其三是越嶺隧洞4#、5#支洞位置變動(dòng)需要重新布設(shè)網(wǎng)點(diǎn)；其四是該網(wǎng)在使用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)人為因素造成部分標(biāo)志丟失、破壞影響施工使用。為了保證工程區(qū)域高程基準(zhǔn)的可靠性，補(bǔ)充和完善網(wǎng)形，給工程施工及時(shí)提供準(zhǔn)確的高程基準(zhǔn)，方便施工使用，需要進(jìn)行復(fù)測(cè)，本文就復(fù)測(cè)中應(yīng)解決的網(wǎng)形優(yōu)化、復(fù)測(cè)與首次建網(wǎng)測(cè)量的成果對(duì)比分析和利用、秦嶺隧洞越嶺段4#--5#勘探試驗(yàn)洞間主洞施工貫通高程精度等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題探討如下。

2 基本高程控制網(wǎng)的首次建網(wǎng)測(cè)量

基本高程控制以嶺北西安市周至縣境內(nèi)的Ⅰ永漢40（I咸寶21）及Ⅰ永漢41（I咸寶22）、嶺南漢中市西鄉(xiāng)縣境內(nèi)的Ⅰ漢光19及Ⅰ漢光20基、安康市石泉縣境內(nèi)的I漢光 33（I西光 14）及 I漢光 34（I西光 15）等6個(gè)國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起閉點(diǎn)，在工程區(qū)域布設(shè)了以漢中市佛坪縣境內(nèi)貓兒粱的Ⅱ周西25號(hào)水準(zhǔn)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)的二等水準(zhǔn)高程網(wǎng)，如圖1所示，其中：經(jīng)金水鎮(zhèn)、翻越良心溝、連測(cè)漢江黃金峽水利樞紐布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)；

圖1 基本高程控制網(wǎng)索引圖

（1）Ⅰ永漢 40（I咸寶 21）及Ⅰ永漢41（I咸寶22）至Ⅱ周西25（貓兒梁）之間的水準(zhǔn)路線沿108國(guó)道布設(shè)，主要是連測(cè)秦嶺隧洞嶺北5#、6#、7#等3個(gè)支洞口和隧洞出口布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)；

（2）Ⅱ周西25（貓兒梁）至Ⅰ漢光19及Ⅰ漢光20基之間的水準(zhǔn)路線沿108國(guó)道

（3）Ⅱ周西 25（貓兒梁）至 I漢光 33（I西光 14）及 I漢光 34（I西光 15）之間的水準(zhǔn)路線沿椒溪河至三河口，連測(cè)三河口水利樞紐布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)；同時(shí)由三河口沿蒲河向秦嶺隧洞 0#、0-1#、1#、2#、3#、4#支洞口布設(shè)水準(zhǔn)支線，連測(cè)各個(gè)支洞口布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)。

該高程網(wǎng)中主線路構(gòu)成的3個(gè)附合路線、局部閉合環(huán)的高程閉合差均小于二等水準(zhǔn)允許值，根據(jù)往返測(cè)高差較差計(jì)算得每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差為±0.42mm/km，按整體網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的最大高程中誤差為±5.97mm，最大點(diǎn)間高程中誤差為±2.55mm。

3 復(fù)測(cè)方案應(yīng)考慮的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

3.1 調(diào)整水準(zhǔn)路線、優(yōu)化網(wǎng)形

鑒于連接三河口水庫(kù)樞紐與黃金峽水利樞紐之間的大坪隧道已經(jīng)貫通，復(fù)測(cè)方案為：

起始于嶺北一等水準(zhǔn)點(diǎn)I永漢40，沿108國(guó)道經(jīng)佛坪縣貓兒梁，沿椒溪河到達(dá)三河口水利樞紐后，在大河壩鎮(zhèn)設(shè)立結(jié)點(diǎn)，沿三河口至黃金峽的公路布設(shè)水準(zhǔn)線路，再閉合于漢江南岸西鄉(xiāng)縣境內(nèi)的國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)I漢光19，同時(shí)從該結(jié)點(diǎn)沿大河壩至石泉縣的省道布設(shè)水準(zhǔn)線路，閉合于石泉電站附近的國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)I漢光33，優(yōu)化網(wǎng)形如圖1所示。將建網(wǎng)時(shí)從貓兒梁水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)及主線路經(jīng)貓兒梁沿108國(guó)道至金水鎮(zhèn)翻越金水梁的路線去掉。

這樣，不僅縮短了聯(lián)測(cè)黃金峽水利樞紐的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，而且提高了整個(gè)網(wǎng)的高程精度。

3.2 使用基礎(chǔ)高程控制成果能否滿(mǎn)足越嶺隧洞施工貫通高程精度

秦嶺隧洞越嶺段設(shè)計(jì)比降=1/3000,4#至5#支洞間施工貫通主洞設(shè)計(jì)高差10m,取其1/20作為測(cè)量允許誤差即為±0.5m，對(duì)應(yīng)的允許高程中誤差為±0.25m。

越嶺段4#至5#支洞間施工貫通主洞長(zhǎng)度30km,其施工貫通超長(zhǎng)，而4#支洞位于秦嶺主峰南側(cè)、5#支洞位于秦嶺主峰北側(cè)，4#支洞至5#支洞間直線翻越秦嶺的水準(zhǔn)作業(yè)方案難于實(shí)現(xiàn)。有專(zhuān)家建議考察采用光電測(cè)距三角高程方案直線翻越秦嶺連測(cè)4#支洞至5#支洞間高程路線，雖然可以縮短長(zhǎng)度，但作業(yè)人員通行和食宿保障難度非常大，需要砍伐樹(shù)木破壞秦嶺生態(tài)。

筆者認(rèn)為：基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)連測(cè)4#支洞、5#支洞口高程的水準(zhǔn)路線測(cè)量方案是由位于小王澗的5#支洞繞行108國(guó)道、經(jīng)貓兒梁至三河口再到蒲河的4#支洞口，路線長(zhǎng)度約L=200km，二等水準(zhǔn)測(cè)量每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差mΔ為±1.0mm/km，那么連測(cè)4#至5#支洞之間的基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)測(cè)量的高程中誤差mh為：

因此，利用基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)的測(cè)量成果是可以保證4#至5#支洞間施工貫通高程精度的要求，勿需考慮沿洞頂翻越秦嶺主峰的方案。

3.3 復(fù)測(cè)與首期測(cè)量的成果對(duì)比分析和銜接利用

工程施工采用首期測(cè)量成果已經(jīng)4年多，那么，本次復(fù)測(cè)基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)測(cè)量成果與首次測(cè)量（2010年原測(cè)成果）成果如何銜接使用？復(fù)測(cè)后應(yīng)首先判別水準(zhǔn)點(diǎn)是否有點(diǎn)位發(fā)生沉降？需要進(jìn)行如下兩項(xiàng)的對(duì)比分析進(jìn)行穩(wěn)定性的檢驗(yàn)。

（1）采用觀測(cè)高差比較檢驗(yàn)法。比較分析兩點(diǎn)間復(fù)測(cè)高差與首次高差值的較差，當(dāng)較差小于±6mm(L為測(cè)段長(zhǎng)度，km)時(shí)，可認(rèn)為兩點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定或變動(dòng)不顯著。當(dāng)較差大于±6mm時(shí)應(yīng)分析原因，必要時(shí)進(jìn)行單程檢測(cè)，當(dāng)確認(rèn)大于±6mm時(shí)，才能判斷相關(guān)點(diǎn)位是否發(fā)生沉降或移動(dòng)。

（2）采用水準(zhǔn)點(diǎn)平差高程比較檢驗(yàn)法。比較分析水準(zhǔn)點(diǎn)平差高程的復(fù)測(cè)與首次值之差ΔH應(yīng)小于：

式中：m1—首次測(cè)量該點(diǎn)數(shù)據(jù)處理后的高程中誤差，mm；

m2—本次測(cè)量該點(diǎn)數(shù)據(jù)處理后的高程中誤差，mm。

復(fù)測(cè)基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)的成果如何利用關(guān)系？復(fù)測(cè)基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)后需要解決的問(wèn)題，這就涉及當(dāng)復(fù)測(cè)后分析確認(rèn)某些點(diǎn)沉降量較大，且在施工過(guò)程中又使用了這些點(diǎn)位時(shí)，應(yīng)和設(shè)計(jì)、施工人員溝通是否影響設(shè)計(jì)水頭，是否需要調(diào)整設(shè)計(jì)變更等；必要時(shí)，邀請(qǐng)地質(zhì)人員現(xiàn)場(chǎng)查勘區(qū)域地形的穩(wěn)定性問(wèn)題。

如何利用復(fù)測(cè)后的成果，尤其是新舊成果如何銜接利用，待復(fù)測(cè)結(jié)果出來(lái)后認(rèn)真進(jìn)行分析，確定合適的復(fù)測(cè)成果利用原則。

4 復(fù)測(cè)方案的確定

復(fù)測(cè)優(yōu)化網(wǎng)形是以嶺北周至縣城北的國(guó)家一等水準(zhǔn)Ⅰ永樂(lè)環(huán)線的Ⅰ永漢40做為線路起點(diǎn)（Ⅰ永漢41做為校標(biāo)點(diǎn)），途徑周至～洋縣的108國(guó)道到達(dá)貓兒粱后，再沿佛坪～到石泉的省道到達(dá)大河壩形成水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)；其中一條是由該結(jié)點(diǎn)穿越大坪隧洞至良心溝的與首次建網(wǎng)測(cè)量留設(shè)的Ⅱ周西39水準(zhǔn)點(diǎn)相連接向南抵達(dá)黃金峽壩址，再由黃金峽大壩下游的大車(chē)路上山又回到金桑公路至桑溪后，經(jīng)跨越子午河（跨河水準(zhǔn)）再沿子午鎮(zhèn)至西鄉(xiāng)縣的公路途徑碾子溝、段家營(yíng)跨越漢江（跨河水準(zhǔn)）到達(dá)西鄉(xiāng)縣附近，附合于國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)I漢光20基水準(zhǔn)點(diǎn)（I漢光19為校標(biāo)之用）；另一條是從該結(jié)點(diǎn)起、沿大河壩～石泉縣的公路附合到石泉縣附近的一等點(diǎn)Ⅰ漢光34水準(zhǔn)點(diǎn)（以Ⅰ漢光33作為檢校點(diǎn)）；水準(zhǔn)路線在嶺南嶺北整個(gè)工程區(qū)域形成以大河壩為結(jié)點(diǎn)的“Y”字形水準(zhǔn)網(wǎng)如圖1所示。

主線路連測(cè)秦嶺隧洞及兩個(gè)樞紐水準(zhǔn)點(diǎn)的布點(diǎn)觀測(cè)方案如下：

（1）秦嶺隧洞越嶺段嶺北各個(gè)施工支洞（出口、7#、6#、5#支洞）口附近的水準(zhǔn)點(diǎn)仍采用首次測(cè)量的附（閉）合水準(zhǔn)環(huán)形式復(fù)測(cè)。

（2）主線路途徑秦嶺隧洞越嶺段椒溪河支洞口時(shí)應(yīng)留設(shè)2～3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)局部附（閉）合水準(zhǔn)環(huán)聯(lián)測(cè)。

（3）主線路途徑三河口應(yīng)留設(shè)2～3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，再依次向 0#、0-1#、1#、2#、3#、4#支洞口等工程區(qū)域分別布設(shè)附（閉）合水準(zhǔn)環(huán)復(fù)測(cè)。

（4）主線路途徑三河口樞紐區(qū)時(shí)，應(yīng)留設(shè)3～5個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并在壩址下游2km左右的大河壩附近增設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)鋼管標(biāo)志，其中1個(gè)作為主線路的水準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)；

（5）主線路途徑秦嶺隧洞黃三段各個(gè)支洞口時(shí)，應(yīng)留設(shè)不少于3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)局部附（閉）合水準(zhǔn)環(huán)聯(lián)測(cè)；

（6）主線路途徑黃金峽樞紐區(qū)時(shí)，仍按首次測(cè)量的附（閉）合水準(zhǔn)環(huán)形式復(fù)測(cè)。

基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)應(yīng)采用與首期測(cè)量相同的等級(jí)、同精度同型號(hào)的儀器、相同的觀測(cè)方法。才能保障觀測(cè)精度相統(tǒng)一。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）引漢濟(jì)渭調(diào)水工程基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)方案設(shè)計(jì)，根據(jù)工程區(qū)域自然地理?xiàng)l件變化對(duì)水準(zhǔn)路線網(wǎng)形優(yōu)化不僅縮短觀測(cè)工作量，而且有利于精度的提高。

（2）復(fù)測(cè)方案增補(bǔ)、完善基礎(chǔ)網(wǎng)，不僅方便了施工使用，也保障了工程各分部位施工高程基準(zhǔn)的準(zhǔn)確銜接。

（3）隨著工程建設(shè)進(jìn)程，基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)成果還可以用于復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域垂直位移監(jiān)測(cè)和研究，用于工程檢測(cè)和驗(yàn)收，用于開(kāi)發(fā)“數(shù)字引漢濟(jì)渭工程”等，顯現(xiàn)它的更多功能和更大作用。