水工隧洞施工中的測量控制

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、基準點、水準點的選樣、測量和復核，提高一些關鍵部位的測量準確性來確保隧洞施工精度，達到使隧洞工程按照設計要求進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)冬春灌期間補水需求、實現(xiàn)果林蔬菜等經(jīng)濟作物小流量適時灌溉的一項節(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，設計流量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，為加快施工進度，施工中分設隧洞進、出口和2個施工支洞共4個施工口6個掌子面。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，主洞轉(zhuǎn)折點及關鍵點位、軸線點等部位進行放樣時，準確選樣尤其關鍵，因其精度關系到后續(xù)放樣質(zhì)量的準確。為了達到施工放樣準確性，放樣時必須由監(jiān)理工程師參加旁站，并報請監(jiān)理部抽檢無誤后，才可進行后續(xù)施工。通過測量控制不僅使隧洞施工快捷準確，又不影響施工進度，更能滿足土洞開挖時的精度要求。

3 平面控制測量實施步驟

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平面位置，洞內(nèi)平面控制測量在未貫通前都是支導線。當接到隧洞工程開挖時，要根據(jù)洞室相向或單向開挖長度及設計貫通精度要求，對洞內(nèi)導線進行設計，估算預期誤差、確定導線施測的等級，以保證洞室開挖軸線的正確，即貫通精度更為合理、經(jīng)濟的選擇測量設備及測量方案。根據(jù)測量工作需要，在測區(qū)內(nèi)選擇一系列控制點，在各控制點上建立地面標志和測量座標，使各控制點構成三角形、大地四邊形、矩形、中點多邊形、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計有水平彎道2處，因其彎道施工放樣時，在儀器架設點不能直接看到彎道末點，若采用偏角法不能滿足放線要求，根據(jù)地形特點，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行放樣，可以提高測量精度和準確性。

3.2 確立測量等分點

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

圖1 偏角法與弦線支距法放樣曲線

3.3 進行外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作

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

3.4 進行數(shù)據(jù)分析計算工作

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

4 高程控制測量實施步驟

高程控制測量目的是精確測定控制點高程，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)每隔一定距離設高程控制點(稱為水準點)，兩相鄰水準點間組成水準路線，由各水準路線構成控制全測區(qū)的控制網(wǎng)。在施工中該隧洞有陡坡兩個，陡坡坡比分別為1∶10和1∶8，對陡坡測量控制難點就在于對高程控制點的選擇上。以坡比為1∶8的陡坡測量為例，將陡坡設為直線段，在陡坡軸線上布設好兩個控制點,分別為Z1和Z2，在Z2上架設儀器，量取儀器高就可推知在本點的視線高。在量取過程中，假設儀器高為1.491，則Z1點高程為652.054，那么視線高為653.545。當經(jīng)緯儀在Z2點對中整平后開始后視點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。其后當經(jīng)緯儀在Z2點對中整平后開始撥設陡坡坡線對應的豎直角，通過資料，可以查到在1：8坡線與水平線的夾角為 7°7′30″，即對應的豎直角為 97°7′30″，此時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點上設計腰線高程為653.467，與視線相差7.8cm。最后在前進的方向上隨時放樣任何距離點，既可得知中線又可測得腰線高程（視坡線上任何點豎直向下量取7.8cm就是腰線高程）。見以下三線關系示意圖（見圖2）。

圖2 三線關系示意圖

以上操作步驟特點主要是快捷方便而又準確，不影響到施工進度，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，測量時會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗差，對于粗差處理，因為在測量過程中，觀測者粗心大意或受干擾所造成的，這種錯誤是可以避免的，包含有錯誤觀測值應該舍棄，并重新進行觀測；對于由于觀測時出現(xiàn)與設計圖紙數(shù)值有出入時，要分析其規(guī)律性，找出誤差的根源，在測量控制中，當隧洞每開挖到一定長度時要及時增設基本導線點，指導開挖的臨時點要控制在2～3個以內(nèi)，在導線選擇上要盡可能布設成似等邊直伸型導線，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，同測距在同一次照準時完成，采取隔點設站法提高對中精度，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，還要對相向挖的兩條導線進行附合，進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要及時對導線進行檢測、復測及精度估算，對因其它原因而改變設計路線方案時要對精度進行估算。且要進行經(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。一旦放樣錯誤可能導致軸線偏差，甚至高程有誤，造成工程事故。與測量全過程進行質(zhì)量控制，對于提高隧道貫通精度是十分必要的和必需的。