余 敏

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司 重慶 北碚區(qū) 400700）

某引水隧洞由若干施工支洞承擔(dān)相應(yīng)施工任務(wù)，最后實現(xiàn)全部貫通。總干隧洞坡度小，斷面小，與之形成對比的是各施工支洞坡度大斷面更為狹小。隨著特長隧洞的增加，隧洞貫通在施工作業(yè)中尤為重要。隧洞貫通精密測量對衡量后期混凝土二次襯砌施工與竣工后的引水使用要求比較高。特別是對有些管道及特種工程的隧洞，洞內(nèi)控制測量精度的高低就直接影響到貫通的精度，為保證隧洞在允許精度內(nèi)貫通，尤其是在小斷面，大坡度，小邊長，小角度的隧洞中，我們首先要對洞內(nèi)控制測量進(jìn)行設(shè)計，如何布置測量導(dǎo)線網(wǎng)，采用何種方法進(jìn)行導(dǎo)線測量尤為重要[1]。本文根據(jù)已經(jīng)順利貫通的某引水隧洞為基礎(chǔ)，闡述各種難點下導(dǎo)線的測設(shè)。

1 洞內(nèi)控制測量設(shè)計

1.1 縱斷面與平面控制測量設(shè)計

設(shè)計圖紙在對整體掘進(jìn)需要下對引水隧洞交通洞內(nèi)設(shè)一距離小于150m,角度小于45°的短邊小角度支洞，給導(dǎo)線測量控制帶來一定難度。在洞口投點當(dāng)中，利用一個GPS 約束點，同時后視兩個GPS 點，為洞口交叉投兩個導(dǎo)線點，互相制約，互相約束。在交通洞最里面短邊處的置鏡點可以選擇二次置鏡或采取強(qiáng)制對中樁，對投點進(jìn)行觀測，以減小人為可視誤差。如圖1 圖2 所示：

施工各支洞進(jìn)口采用靜態(tài)GPS 觀測，對洞口投點受環(huán)境，洞口朝向等因素制約，而且存在測量誤差不斷累積的因素影響，為保證隧洞順利貫通增加了很大難度。各施工支洞與自己所承擔(dān)的總干任務(wù)在洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導(dǎo)線。首先要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計貫通精度要求，對洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計，估算預(yù)期的誤差。選擇測量設(shè)備及備選測量方案。支導(dǎo)線的終點是支導(dǎo)線精度的最弱點，橫向貫通中誤差是由導(dǎo)線測角誤差及導(dǎo)線邊長誤差所引起，而橫向貫通中誤差主要影響隧洞的貫通精度。

圖1 交通洞與41#施工支洞洞外GPS 與洞內(nèi)導(dǎo)線點觀測示意圖

圖2 分水退水洞洞外GPS 與洞內(nèi)導(dǎo)線點觀測示意圖

圖3 紅外線與隧洞構(gòu)筑物距離觀測示意圖

根據(jù)隧洞平面設(shè)計圖，合理設(shè)計導(dǎo)線邊長，一般不小于300m。尤其盡可能不出現(xiàn)短邊。在大坡度施工支洞中還應(yīng)充分考慮橫跨施工平臺段全站儀物鏡與棱鏡間構(gòu)筑物的距離。如圖3 所示

1.2 精密導(dǎo)線網(wǎng)的測設(shè)

隧洞洞內(nèi)控制導(dǎo)線網(wǎng)采用交叉導(dǎo)線網(wǎng)，以提高洞內(nèi)平面控制測量的精度和可靠性。測量觀測時，每站觀測4 個方向。

圖4 雙“K”字形導(dǎo)線點觀測示意圖

如圖4 所示，全站儀置鏡于Z2 時，分別測Zl、Yl、Z3、Y3。換站置鏡于Y2 時，分別觀測Yl、Zl、Y3、Z3。

在導(dǎo)線水平方向觀測時，選擇距離適中、通視良好、成像清晰且垂直角較小的方向作為零方向。分組觀測時，采用同一零方向。洞內(nèi)外溫度、濕度、氣壓相差很大，尤其在GPS 點位使用全站儀對洞口投點過程當(dāng)中尤為重要，應(yīng)選在陰天或一大早、傍晚沒有強(qiáng)光的情況下進(jìn)行投點。在測量前儀器應(yīng)開箱30 分鐘后方可觀測，使全站儀內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度一致。[2]

在大坡度施工支洞觀測數(shù)據(jù)時，由于坡度較大，全站儀置鏡點與前后棱鏡存在較大高差，需進(jìn)行距離的改化。長大支洞中的距離誤差直接影響到主洞中縱向的貫通誤差。利用所在坐標(biāo)系所處的地球曲率半徑和投影面大地高進(jìn)行跑離改化，可有效的減小主洞貫通誤差。[3]

2 洞內(nèi)導(dǎo)線的計算

洞外GPS 與洞內(nèi)導(dǎo)線網(wǎng)外業(yè)觀測和數(shù)據(jù)質(zhì)量合格后，及時進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。導(dǎo)線網(wǎng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理按照以下方式進(jìn)行：①將導(dǎo)線網(wǎng)的原始觀測數(shù)據(jù)從全站儀中傳輸至計算機(jī)，并進(jìn)行備份。②利用多測回測角軟件對每個測站的2C 互差、半測回歸零差、垂直角指標(biāo)差互差和測距較差等精度指標(biāo)進(jìn)行檢查，對超限的測站及時補(bǔ)測。③利用《SouthSurveyOffice》對測站數(shù)據(jù)進(jìn)行概算和平差，將實測邊長改正至投影正常高，同時進(jìn)行高斯改化。以經(jīng)檢測穩(wěn)定可靠的控制點為約束點，在隧道工程獨立坐標(biāo)系下按嚴(yán)密平差法進(jìn)行整網(wǎng)約束平差[4]。④平差出的數(shù)據(jù)與原始支導(dǎo)線數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

3 洞內(nèi)外高程的控制

在水利隧洞工程中，對于隧洞高程的控制尤為重要。結(jié)合現(xiàn)場實際在隧洞內(nèi)布設(shè)二等水準(zhǔn)點，二等高程控制網(wǎng)。對狹小的水工隧洞，為了方便施工，左右線分別布設(shè)水準(zhǔn)點，設(shè)在二等導(dǎo)線點上。

二等水準(zhǔn)采用LeicaDNA03 電子水準(zhǔn)儀，3m銦瓦條碼水準(zhǔn)尺，自動觀測記錄，采用單路線往返觀測。儀器經(jīng)過國家專業(yè)檢測部門檢定，并在開工前和作業(yè)期間進(jìn)行常規(guī)檢驗和經(jīng)常性檢查，保證儀器工作狀態(tài)良好。

按照國家二等水準(zhǔn)測量精度要求進(jìn)行施測。水準(zhǔn)觀測時，采用大于5 公斤的鑄鐵尺墊立尺轉(zhuǎn)點，使用尺撐扶尺，視線長度＞3m、≤50m，前后視距差≤1.0m，前后視距累計差≤3.0m，視線高度＞0.5m；≤2.5m，測站限差： 兩次讀數(shù)差≤0.4mm,每測站高差之差≤0.6mm,檢測間歇點高差之差≤lmm。由于洞內(nèi)光線較暗，觀測時將水準(zhǔn)尺尺面一定范圍用光源均勻照亮，以便儀器能夠正常讀數(shù)。

兩水準(zhǔn)點間的往返測高差不符值小于表1 規(guī)定：

表1 水準(zhǔn)往返誤差符合表

表中：R 為測段長度，L 為附合路線長度，F(xiàn) 為環(huán)線長度。

4 精度評測

在已貫通的分水退水洞進(jìn)口段與上游段，采用上述方法施測，取得了非常好的貫通效果。限差均在規(guī)定范圍以內(nèi)。在規(guī)定范圍以內(nèi)。

5 結(jié)束語

由于隧洞工程施工的特殊性及復(fù)雜性?？刂茰y量的精度及測量的方法是保證隧洞開挖、貫通、二襯及附屬工程的質(zhì)量及精度的重要手段。在施工中，小斷面、大坡度、小邊長、小角度及多種斷面形式，設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。在GPS 技術(shù)廣泛使用的今天，結(jié)合高精度的導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)，已經(jīng)使隧洞按估算精度貫通成為可能。實踐證明，交叉雙"K"字形導(dǎo)線網(wǎng)的使用在操作細(xì)則，技術(shù)使用方面已經(jīng)成熟，配以合適的后期處理軟件，為隧洞測量積累了經(jīng)驗。上述導(dǎo)線網(wǎng)注意事項與高程控制為長大隧洞洞內(nèi)外控制測量提供一定的借鑒。