水工隧洞施工中的测量控制

李遂宁

（陕西省渭南市石堡川水库灌溉管理局 陕西渭南澄城 715200）

控制测量精度高低直接影响隧洞贯通精度，是水工隧洞施工不可缺少的关键环节，贯穿于工程施工的全过程，并成为控制工程质量的重要因素。在隧洞测量控制中，通过平面控制测量和高程控制测量对控制点、基准点、水准点的选样、测量和复核，提高一些关键部位的测量准确性来确保隧洞施工精度，达到使隧洞工程按照设计要求进行开挖和贯通之目的。

1 水工隧洞工程概况

桃曲坡水库是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、城乡供水、水产养殖和水利旅游等综合功能的中型水利工程，南支与岔口连通工程位于陕西省富平县梅家坪镇岔口村，该工程是桃曲坡水库为了解决塬下灌区冬春灌期间补水需求、实现果林蔬菜等经济作物小流量适时灌溉的一项节水工程，工程建成后可以调整灌区供水布局、减少河道输水损失、提高灌溉保证率。该工程由渭南市伟业建筑有限公司承建，西起210国道东侧南支渠，东至岔口引水枢纽右岸，全长3.157 km，总落差74.3 m，根据地形工程分为进口渠道段、隧洞段、出口涵洞段三部分，该工程新建配套建筑物4座，其中分水闸1座、陡坡3座，设计流量4.0 m3/s，校核流量 5.0 m3/s。

2 水工隧洞测量控制要点与方法选择

该工程隧洞段为土质水工隧洞，衬砌断面为城门洞型，洞之规格为2.0 m×2.0 m，采用C20现浇砼衬砌，全长2 985 m，受地形限制，洞线布设2号陡坡和3号陡坡2处，陡坡坡比分别为 1∶10、1∶8，水平弯道 2 处，弯道半径为 12 m；因地形高差较大，为加快施工进度，施工中分设隧洞进、出口和2个施工支洞共4个施工口6个掌子面。在施工测量控制过程中，遵循“先整体后局部、先控制后碎部、由高级到低级”原则，在隧洞开口，支洞与主洞交点，主洞转折点及关键点位、轴线点等部位进行放样时，准确选样尤其关键，因其精度关系到后续放样质量的准确。为了达到施工放样准确性，放样时必须由监理工程师参加旁站，并报请监理部抽检无误后，才可进行后续施工。通过测量控制不仅使隧洞施工快捷准确，又不影响施工进度，更能满足土洞开挖时的精度要求。

3 平面控制测量实施步骤

3.1 平面测控方法选择

平面控制测量主要是精确测定控制点平面位置，洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线。当接到隧洞工程开挖时，要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期误差、确定导线施测的等级，以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度更为合理、经济的选择测量设备及测量方案。根据测量工作需要，在测区内选择一系列控制点，在各控制点上建立地面标志和测量座标，使各控制点构成三角形、大地四边形、矩形、中点多边形、折线形和多边形等，从而形成平面控制网。南支与岔口连通工程洞线上设计有水平弯道2处，因其弯道施工放样时，在仪器架设点不能直接看到弯道末点，若采用偏角法不能满足放线要求，根据地形特点，采用偏角法与弦线支距法相结合施工放样法，对陡坡测量采用视坡线法进行放样，可以提高测量精度和准确性。

3.2 确立测量等分点

借助AtuoCAD软件，根据工程设计图和地形图，理清各点及曲线之间关系，绘制此段弧线并将其等分，并依次连接各等分点 A-1、1-2、2-B，再依次等分 A-1、1-2、2-B，并量取其等分点到圆弧距离（见图1），这是测量控制前基础性工作。

图1 偏角法与弦线支距法放样曲线

3.3 进行外业数据的采集工作

根据上述步骤建立起各点之间关系后，组织专业技术人员进行外业数据的采集工作，在具体操作中采用偏角法进行放样，即在A点架设仪器后视G3点，旋转180+α°结合钢尺即可放样1号点，在1号点架设仪器后视A点旋转180+β°可放样2号点，此步骤可依次进行，同时将测量数据进行详细记录。

3.4 进行数据分析计算工作

将A-1线段等分，在各等分点上并做垂线至曲线上，在施工现场采用钢尺进行等分，垂线采用角尺量取即可放样曲线上的点。依同样的方法放样1-2，2-B对应的曲线上的点，将量取这些数据整理后绘制到图1上进行计算，同时将计算结果与设计图样进行校核，如发现与其不符，进行修正，将修正后的数据定位到施工过程中，以期指导该隧洞施工。

4 高程控制测量实施步骤

高程控制测量目的是精确测定控制点高程，测量精度直接影响竖向贯通中误差，根据需要在测区内每隔一定距离设高程控制点(称为水准点)，两相邻水准点间组成水准路线，由各水准路线构成控制全测区的控制网。在施工中该隧洞有陡坡两个，陡坡坡比分别为1∶10和1∶8，对陡坡测量控制难点就在于对高程控制点的选择上。以坡比为1∶8的陡坡测量为例，将陡坡设为直线段，在陡坡轴线上布设好两个控制点,分别为Z1和Z2，在Z2上架设仪器，量取仪器高就可推知在本点的视线高。在量取过程中，假设仪器高为1.491，则Z1点高程为652.054，那么视线高为653.545。当经纬仪在Z2点对中整平后开始后视点Z1，并将其置为零后，即将仪器旋转180°（或打倒镜）即可测得下游洞轴线。其后当经纬仪在Z2点对中整平后开始拨设陡坡坡线对应的竖直角，通过资料，可以查到在1：8坡线与水平线的夹角为 7°7′30″，即对应的竖直角为 97°7′30″，此时的视坡线与所要放样的隧洞腰线平行，并在竖直方向上相差一具体数值，通过测量，在Z2点上设计腰线高程为653.467，与视线相差7.8cm。最后在前进的方向上随时放样任何距离点，既可得知中线又可测得腰线高程（视坡线上任何点竖直向下量取7.8cm就是腰线高程）。见以下三线关系示意图（见图2）。

图2 三线关系示意图

以上操作步骤特点主要是快捷方便而又准确，不影响到施工进度，且又能满足土洞开挖精度要求。

5 提高洞内控制测量精度的措施

由于受观测条件限制和人为因素影响，测量时会出现系统误差、偶然误差和粗差，对于粗差处理，因为在测量过程中，观测者粗心大意或受干扰所造成的，这种错误是可以避免的，包含有错误观测值应该舍弃，并重新进行观测；对于由于观测时出现与设计图纸数值有出入时，要分析其规律性，找出误差的根源，在测量控制中，当隧洞每开挖到一定长度时要及时增设基本导线点，指导开挖的临时点要控制在2～3个以内，在导线选择上要尽可能布设成似等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的选长边。在三角高程测量时，同测距在同一次照准时完成，采取隔点设站法提高对中精度，对于三角高程等级在三等或高于三等时则要对贯通面较多隧洞，要考虑隧洞全部贯通后轴线情况，对洞内有砼衬砌时，还要对相向挖的两条导线进行附合，进行贯通误差分配或平差处理，保证洞内砼衬砌形体的正确，尤其是隧洞每开挖到一定阶段或一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算。且要进行经常性的检测其正确性，确保洞室开挖的正确。

6 结束语

隧洞测量质量将直接影响隧洞开挖与贯通。一旦放样错误可能导致轴线偏差，甚至高程有误，造成工程事故。与测量全过程进行质量控制，对于提高隧道贯通精度是十分必要的和必需的。