四川省水利电力工程局 四川资阳 641300
摘要：阐述了新藏水电站引水隧洞洞内施工测量运用的新工艺、新方法。洞内控制测量及施工测量在严格执行规范的基础上，结合先进的全站仪及配套设备，充分运用新工艺、新方法，保质保量地完成了施工任务，提高了工作效率。
关键词：施工测量 新工艺 新方法 隧洞施工 应用
1、工程概况
凉山州水洛河新藏水电站位于四川省凉山藏族自治州木里县境内的水洛河上，为水洛河一库梯级水电站开发第十一中的第七个梯级电站。总库容28.2万m3,调节库容14.5万m3，为年调节水库。电站设计正常蓄水位2169.00m，电站装机3台，单机容量62MW,总装机容量186MW。
引水隧洞位于水洛河左岸，全长约19.46km的有压隧洞,本标工程桩号隧13+300~隧18+093段，长4793m。分7#、8#两个施工支洞进主洞，其中7#支洞长460m，8#支洞长520m。
2、引水隧洞施工测量
2.1控制测量
由于新藏水电站控制网布设层次较好，已基本覆盖整个施工区域，故控制测量采用业主提供的施工控制网中的Ⅱ-XZ20、Ⅱ-XZ22两点为起算点。根据引水隧洞平面布设位置及施工方案，洞内控制测量分别在7#、8#施工支洞以Ⅱ-XZ20、Ⅱ-XZ22为起算数据作四等直伸导线进入主洞，作为引水隧洞开挖阶段的首级控制。上导洞贯通后联测成附和导线网，平差成果作为引水隧洞衬砌施工测量的首级控制。高程控制采用四等三角高程，在布设四等直伸导线的同时布设。
2.1.1外业观测
外业观测使用索佳SET250RX型全站仪，测角标称精度为2”，测距标称精度为2mm+2ppm。为确保测量时高程的准确性，引水隧洞控制点高程采用三角高程光电测量，组成三角高程网，每个点之间都采取了高差往返测量，以确保高差测量时的精度。天顶距用全站仪SET250RX采用中丝法对向观测3个测回。观测值的各项限差按《水利水电工程施工测量规范》的要求执行。
2.1.2内业平差计算
内业计算前首先外业原始记录手薄进行200%的检查，即记录者自检完毕后再分别由另外两个人单独进行检查，确保准确无误后开始进行平差计算。
平差计算采用南方平差软件2005进行计算，严格按以下步骤进行操作：
首先画出导线网示意图，标上真实点名，并标出已知点、已知方向和起算边，然后再从记录手薄上将每一测站测得的方向值，经改正后的边长抄记在示意图上。
启动2005，按软件格式要求输入数据并保存，启动自动平差计算，若软件提示错误则重新检查输入数据直到正确为止，检查闭合差、点位误差等误差是否符合要求，最后得到最终结果。
2.2 施工放样
（1）放样前的准备工作
放样前及时收集该掌子面附近的控制点信息，根据图纸及掘进里程桩号确定掌子面所属开挖断面类型，并对计算器中预先编制好的放样程序进行检核，以保证现场放样时做到高质高效。
（2）利用边角后方交会对基本导线进行延伸
由于新藏电站的引水隧洞开挖断面为马蹄形，8.8m*8.8m，采用YT-28手风钻打眼，每天进尺9m左右，断面的精度要求小于5mm。中心和开挖轮廓线均要求测量人员放样。测量人员经过讨论和试验后采用了在洞壁上布设控制点，观测时采用边角后方交会的方法解决了这个问题。
（3）施工坐标系与大地坐标系的转换
新藏水电站采用的是大地坐标系，为方便施工，测量人员采用了洞内的相对坐标系统。该坐标系统以隧洞起点为零点，以洞轴线为X轴，隧洞前进方向为正方向，桩号为X值；以垂直于洞轴线为Y轴，组成左手坐标系，以距轴线的垂直距离为Y值。高程仍采用原高程系统。转换公式如下：
X’=(xp-xo)cosα+(yp-yo)sinα
Y’=(yp-yo)cosα-(xp-xo)sinα
式中x’y’为施工坐标；xp、yp、xo、yo为大地坐标；α为洞轴线与水平方向的夹角。
在这套洞内相对坐标系中，某一个点的X、Y值直观的反映了该点的桩号及与洞轴线的距离，从而使隧洞的测量放样和编写放样程序都非常方便。同时，该坐标系统的应用也给以后的断面验收、洞内衬砌带来极大的方便。
（4）掌子面开挖放样
在新藏电站引水隧洞施工放样中，由于采用了免棱镜反射全站仪作业，故放样均使用极坐标法。采用这种全站仪极坐标法放样相比以前传统的放样方法工作效率大为提高，在熟练的情况下，一个作业小组从开始架设仪器到测量完毕仅需时30～45min，使测量人员的劳动强度大大减轻。
2.3 断面验收
随着隧洞不断掘进，为及时反映出隧洞的超、欠挖值等隧洞开挖质量情况，为后续验收、支护等工序提供资料，需及时测量隧洞的开挖断面图。新藏水电站引水隧洞本标段共有2条施工支洞，高峰时有4个掌子面同时掘进。在实际工作中，测量人员利用“外业全站仪采集数据+内业CASS软件成图”的全数字化方法很好的解决了这个问题。
(1) 外业数据采集
外业数据采集利用索佳SET250RX等免棱镜反射全站仪直接进行，采用洞内相对坐标系统。
首先，根据要求，每5m测一条断面。由于采用的是洞内相对坐标系，测得的一个点的桩号都可以直接读出来。可以在需要测量断面图的部位任意架站，利用边角后方交会测算出设站点坐标进行测量，每测一个点看其是否符合要求，若在待测断面桩号上就直接存入全站仪内存，若不符合桩号要求则沿X轴前后移动直至符合要求为止，之后存入全站仪内存，然后测量下一个点。一条断面测量完毕后再测量下一条断面。
(2) 内业数据处理及成图
外业利用索佳全站仪SET250RX采集回来的数据应及时输入电脑中，数据传输可以利用南方公司的CASS系列成图软件直接传输。传入电脑的数据应存放在指定的位置，并按照统一的要求进行命名，以利于作图时或日后需要用时能够方便快捷的找到。
对于全站仪传出来的数据还需要进一步的处理才能绘制出断面图。数据处理时，首先是将全部数据按照断面桩号（X值）分成一个个断面数据；然后对每一个断面数据用Excel电子表格打开，按照分隔符号对数据进行分列，去掉桩号（X值）这一列。为保证三维数据，不足部分补充零；编辑好后，仍另存为DAT格式。
启动CASS软件，通过运行相关命令即可绘制出所需要的断面图，再将绘制出来的实测断面图与设计断面放在同一图框下，标出超、欠挖值，就可以反映出隧洞的开挖质量情况。最终的断面图如下图所示。
3、施工测量中所采用的新工艺、新方法
随着工程测量学的发展，越来越多的新工艺、新方法运用到生产中，而新藏水电站引水隧洞工程由于测量精度要求高，工期较紧，因此在实践中运用了新的测量工艺和方法，如以下几种。
(1) 隧洞控制点的布设方法以及边角后方交会的普遍运用。传统的隧洞控制测量的导线点均不设在地面上，但是，由于隧洞中的环境很差，布设在地面上的控制点很容易会因出碴车辆碾压、施工机械碰撞等原因损毁或被洞碴掩埋而无法使用，因此，在新藏水电站引水隧洞施工测量中，利用地面高精度控制点在洞壁上布设低一级的控制点并结合边角后方交会的测量方法普遍运用，在保证其精度完全符合要求的同时，大大提高了劳动生产率。
(2) 洞内相对坐标系的普遍应用。在新藏水电站引水隧洞施工测量中，全部应用了洞内相对坐标系统，这种坐标系对于隧洞的现场放样、断面验收以及后续洞内混凝土衬砌都非常的方便，尤其对于断面验收工作，成倍的提高了工作效率。
(3) 全站仪外业采集数据，内业用CASS软件成图的作业模式。在新藏电站引水隧洞施工测量中，全站仪外业采集数据，内业用CASS软件成图的作业模式已成为常规的作业模式。使用这种全数字化的作业模式，不但使测量的内业工作大为减轻，而且由于数据从采集到使用的全过程均为数字化，大大降低了由于手工操作而产生错误的概率，使新藏电站引水隧洞工程施工测量的质量、效率都上了一个新台阶。
4、结束语
通过文中所述施工测量过程，新藏水电站引水隧洞工程的施工测量工作完全符合测量规范要求，满足了生产的需要，并且通过生产实践，总结出了洞内施工测量的新工艺、新方法。但也存在不足之处，例如对新的创新和方法总结不够，还需从理论与实际两方面继续进行改进等。
论文作者:杜林川
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/10
标签：隧洞论文; 测量论文; 断面论文; 水电站论文; 高程论文; 坐标系论文; 洞内论文; 《基层建设》2016年11期论文;