李遂寧

（陜西省渭南市石堡川水庫灌溉管理局 陜西渭南澄城 715200）

控制測量精度高低直接影響隧洞貫通精度，是水工隧洞施工不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿于工程施工的全過程，并成為控制工程質(zhì)量的重要因素。在隧洞測量控制中，通過平面控制測量和高程控制測量對控制點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的選樣、測量和復(fù)核，提高一些關(guān)鍵部位的測量準(zhǔn)確性來確保隧洞施工精度，達(dá)到使隧洞工程按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開挖和貫通之目的。

1 水工隧洞工程概況

桃曲坡水庫是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪、城鄉(xiāng)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖和水利旅游等綜合功能的中型水利工程，南支與岔口連通工程位于陜西省富平縣梅家坪鎮(zhèn)岔口村，該工程是桃曲坡水庫為了解決塬下灌區(qū)冬春灌期間補(bǔ)水需求、實(shí)現(xiàn)果林蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物小流量適時(shí)灌溉的一項(xiàng)節(jié)水工程，工程建成后可以調(diào)整灌區(qū)供水布局、減少河道輸水損失、提高灌溉保證率。該工程由渭南市偉業(yè)建筑有限公司承建，西起210國道東側(cè)南支渠，東至岔口引水樞紐右岸，全長3.157 km，總落差74.3 m，根據(jù)地形工程分為進(jìn)口渠道段、隧洞段、出口涵洞段三部分，該工程新建配套建筑物4座，其中分水閘1座、陡坡3座，設(shè)計(jì)流量4.0 m3/s，校核流量 5.0 m3/s。

2 水工隧洞測量控制要點(diǎn)與方法選擇

該工程隧洞段為土質(zhì)水工隧洞，襯砌斷面為城門洞型，洞之規(guī)格為2.0 m×2.0 m，采用C20現(xiàn)澆砼襯砌，全長2 985 m，受地形限制，洞線布設(shè)2號陡坡和3號陡坡2處，陡坡坡比分別為 1∶10、1∶8，水平彎道 2 處，彎道半徑為 12 m；因地形高差較大，為加快施工進(jìn)度，施工中分設(shè)隧洞進(jìn)、出口和2個(gè)施工支洞共4個(gè)施工口6個(gè)掌子面。在施工測量控制過程中，遵循“先整體后局部、先控制后碎部、由高級到低級”原則，在隧洞開口，支洞與主洞交點(diǎn)，主洞轉(zhuǎn)折點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)位、軸線點(diǎn)等部位進(jìn)行放樣時(shí)，準(zhǔn)確選樣尤其關(guān)鍵，因其精度關(guān)系到后續(xù)放樣質(zhì)量的準(zhǔn)確。為了達(dá)到施工放樣準(zhǔn)確性，放樣時(shí)必須由監(jiān)理工程師參加旁站，并報(bào)請監(jiān)理部抽檢無誤后，才可進(jìn)行后續(xù)施工。通過測量控制不僅使隧洞施工快捷準(zhǔn)確，又不影響施工進(jìn)度，更能滿足土洞開挖時(shí)的精度要求。

3 平面控制測量實(shí)施步驟

3.1 平面測控方法選擇

平面控制測量主要是精確測定控制點(diǎn)平面位置，洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導(dǎo)線。當(dāng)接到隧洞工程開挖時(shí)，要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設(shè)計(jì)貫通精度要求，對洞內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，估算預(yù)期誤差、確定導(dǎo)線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度更為合理、經(jīng)濟(jì)的選擇測量設(shè)備及測量方案。根據(jù)測量工作需要，在測區(qū)內(nèi)選擇一系列控制點(diǎn)，在各控制點(diǎn)上建立地面標(biāo)志和測量座標(biāo)，使各控制點(diǎn)構(gòu)成三角形、大地四邊形、矩形、中點(diǎn)多邊形、折線形和多邊形等，從而形成平面控制網(wǎng)。南支與岔口連通工程洞線上設(shè)計(jì)有水平彎道2處，因其彎道施工放樣時(shí)，在儀器架設(shè)點(diǎn)不能直接看到彎道末點(diǎn)，若采用偏角法不能滿足放線要求，根據(jù)地形特點(diǎn)，采用偏角法與弦線支距法相結(jié)合施工放樣法，對陡坡測量采用視坡線法進(jìn)行放樣，可以提高測量精度和準(zhǔn)確性。

3.2 確立測量等分點(diǎn)

借助AtuoCAD軟件，根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖和地形圖，理清各點(diǎn)及曲線之間關(guān)系，繪制此段弧線并將其等分，并依次連接各等分點(diǎn) A-1、1-2、2-B，再依次等分 A-1、1-2、2-B，并量取其等分點(diǎn)到圓弧距離（見圖1），這是測量控制前基礎(chǔ)性工作。

圖1 偏角法與弦線支距法放樣曲線

3.3 進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作

根據(jù)上述步驟建立起各點(diǎn)之間關(guān)系后，組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作，在具體操作中采用偏角法進(jìn)行放樣，即在A點(diǎn)架設(shè)儀器后視G3點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)180+α°結(jié)合鋼尺即可放樣1號點(diǎn)，在1號點(diǎn)架設(shè)儀器后視A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180+β°可放樣2號點(diǎn)，此步驟可依次進(jìn)行，同時(shí)將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3.4 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算工作

將A-1線段等分，在各等分點(diǎn)上并做垂線至曲線上，在施工現(xiàn)場采用鋼尺進(jìn)行等分，垂線采用角尺量取即可放樣曲線上的點(diǎn)。依同樣的方法放樣1-2，2-B對應(yīng)的曲線上的點(diǎn)，將量取這些數(shù)據(jù)整理后繪制到圖1上進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行校核，如發(fā)現(xiàn)與其不符，進(jìn)行修正，將修正后的數(shù)據(jù)定位到施工過程中，以期指導(dǎo)該隧洞施工。

4 高程控制測量實(shí)施步驟

高程控制測量目的是精確測定控制點(diǎn)高程，測量精度直接影響豎向貫通中誤差，根據(jù)需要在測區(qū)內(nèi)每隔一定距離設(shè)高程控制點(diǎn)(稱為水準(zhǔn)點(diǎn))，兩相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間組成水準(zhǔn)路線，由各水準(zhǔn)路線構(gòu)成控制全測區(qū)的控制網(wǎng)。在施工中該隧洞有陡坡兩個(gè)，陡坡坡比分別為1∶10和1∶8，對陡坡測量控制難點(diǎn)就在于對高程控制點(diǎn)的選擇上。以坡比為1∶8的陡坡測量為例，將陡坡設(shè)為直線段，在陡坡軸線上布設(shè)好兩個(gè)控制點(diǎn),分別為Z1和Z2，在Z2上架設(shè)儀器，量取儀器高就可推知在本點(diǎn)的視線高。在量取過程中，假設(shè)儀器高為1.491，則Z1點(diǎn)高程為652.054，那么視線高為653.545。當(dāng)經(jīng)緯儀在Z2點(diǎn)對中整平后開始后視點(diǎn)Z1，并將其置為零后，即將儀器旋轉(zhuǎn)180°（或打倒鏡）即可測得下游洞軸線。其后當(dāng)經(jīng)緯儀在Z2點(diǎn)對中整平后開始撥設(shè)陡坡坡線對應(yīng)的豎直角，通過資料，可以查到在1：8坡線與水平線的夾角為 7°7′30″，即對應(yīng)的豎直角為 97°7′30″，此時(shí)的視坡線與所要放樣的隧洞腰線平行，并在豎直方向上相差一具體數(shù)值，通過測量，在Z2點(diǎn)上設(shè)計(jì)腰線高程為653.467，與視線相差7.8cm。最后在前進(jìn)的方向上隨時(shí)放樣任何距離點(diǎn)，既可得知中線又可測得腰線高程（視坡線上任何點(diǎn)豎直向下量取7.8cm就是腰線高程）。見以下三線關(guān)系示意圖（見圖2）。

圖2 三線關(guān)系示意圖

以上操作步驟特點(diǎn)主要是快捷方便而又準(zhǔn)確，不影響到施工進(jìn)度，且又能滿足土洞開挖精度要求。

5 提高洞內(nèi)控制測量精度的措施

由于受觀測條件限制和人為因素影響，測量時(shí)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗差，對于粗差處理，因?yàn)樵跍y量過程中，觀測者粗心大意或受干擾所造成的，這種錯(cuò)誤是可以避免的，包含有錯(cuò)誤觀測值應(yīng)該舍棄，并重新進(jìn)行觀測；對于由于觀測時(shí)出現(xiàn)與設(shè)計(jì)圖紙數(shù)值有出入時(shí)，要分析其規(guī)律性，找出誤差的根源，在測量控制中，當(dāng)隧洞每開挖到一定長度時(shí)要及時(shí)增設(shè)基本導(dǎo)線點(diǎn)，指導(dǎo)開挖的臨時(shí)點(diǎn)要控制在2～3個(gè)以內(nèi)，在導(dǎo)線選擇上要盡可能布設(shè)成似等邊直伸型導(dǎo)線，在測量環(huán)境允許范圍內(nèi)盡可能的選長邊。在三角高程測量時(shí)，同測距在同一次照準(zhǔn)時(shí)完成，采取隔點(diǎn)設(shè)站法提高對中精度，對于三角高程等級在三等或高于三等時(shí)則要對貫通面較多隧洞，要考慮隧洞全部貫通后軸線情況，對洞內(nèi)有砼襯砌時(shí)，還要對相向挖的兩條導(dǎo)線進(jìn)行附合，進(jìn)行貫通誤差分配或平差處理，保證洞內(nèi)砼襯砌形體的正確，尤其是隧洞每開挖到一定階段或一定長段時(shí)要及時(shí)對導(dǎo)線進(jìn)行檢測、復(fù)測及精度估算，對因其它原因而改變設(shè)計(jì)路線方案時(shí)要對精度進(jìn)行估算。且要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測其正確性，確保洞室開挖的正確。

6 結(jié)束語

隧洞測量質(zhì)量將直接影響隧洞開挖與貫通。一旦放樣錯(cuò)誤可能導(dǎo)致軸線偏差，甚至高程有誤，造成工程事故。與測量全過程進(jìn)行質(zhì)量控制，對于提高隧道貫通精度是十分必要的和必需的。