摘要：水工隧洞是水利工程建设中为满足导流、泄洪、灌溉、引水、排沙等需要修建的水工建筑物。按用途可分为引水洞，导流洞，泄洪洞，排沙洞，放空洞等。随着中、大型水利项目的开工，越来越多的长大水工隧洞被相继开挖，而测量工作是水工隧洞顺利贯通的重要保障。本文主要就对引水隧洞施工控制测量相关方面进行综合分析。
关键词：引水隧洞；施工控制；测量
1工程概况
某输水隧洞全长100km，工程主体采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方法，单向贯通长度最长为15km。隧洞施工中能否在贯通面上精确贯通，隧洞洞内控制测量起着决定性作用。在水利工程测量中，针对100km输水隧洞进行洞内控制测量的方案研究和设计实践并不多见。在本工程中，通过建立了特长输水隧洞洞内施工控制网，使得隧洞精确贯通，实践证明，这项测量工作切实可行且精度可靠。
2平面控制测量和高程控制测量
2.1洞外控制测量
本工程的首级施工控制网的布设方案虽为边角节点导线网,但实际的图形是边角节点平行双导线，在斜井部位没有布设平面点位，在隧洞的进、出口各布设了3个平面控制网点，但其IP15、IP16是洞口轴线点，工程一开工就会被破坏，剩余的两个平面网点满足不了施工测量的需要，在隧洞的进口和斜井部位需进行施工控制网的加密工作。
2.1.1控制网加密等级确定
本技术方案的设计是以满足9#隧洞钻爆法开挖洞段的测量精度要求为原则进行，在钻爆法开挖的三个工作面中，斜井至主洞钻爆法开挖截止桩号的洞挖长度是1347m，测量的精度以隧洞相向开挖长度小于5km的范围内确定。根据设计要求和《水电水利施工测量规范》（DL/T5173-2003）有关规定，控制网的加密平面施工控制测量按三等精度要求进行布设，高程控制测量按三等水准进行控制，将加密控制网点形成三维坐标控制网。
2.1.2加密控制网的布设
隧洞进口只有50m的钻爆法开挖，在施工时以首级施工控制网点进行测量即可。根据隧洞洞口部位的实际地形情况和为方便施工测量的需要，在隧洞的出口和斜井洞口附近各加密布设了3个控制网点。隧洞出口以9SK23-9SK25为起算边，将3个加密控制网点布设为边角网，并以原有二等水准点BM201为基准将高程引测到加密控制网点上形成三维坐标控制网；斜井以9SK15-9SK17为起算边将3个加密控制网点布设为边角网，并以原有二等水准点9SX1为基准将高程引测到加密控制网点上形成三维坐标控制网。
2.2洞内控制测量
2.2.1工作内容
输水隧洞洞内控制测量技术的研究包括五个部分，分别为控制网布设、选点埋石、仪器设备选择、数据采集和平差计算。搜集国内外长隧洞工程的相关资料，在保证隧洞高精度贯通的前提下，制定一套技术先进、质量可靠、经济合理而且最适合、最稳妥的控制测量方案。
1.控制网布设
输水隧洞洞内控制测量常用的布网方案包括支导线、双导线网、虚拟导线网、导线环网和自由测站边角交会网等。根据工程特点，结合现场实际情况选择应用。
2.选点埋石
控制点点位的选择主要考虑三个方面，即距洞壁的最佳距离、不影响施工、便于观测。标石可分为地面标、观测墩、洞壁强制对中装置等，在保证控制点稳固并能够长期保存的前提下进行标石埋设和建造。
3.仪器设备选择
为了确保隧洞精确贯通，选择的仪器设备有:①LeicaTCA2003全站仪，标称精度:测距±(1+1×d)mm，测角0.5″;②LeicaTS30全站仪，标称精度:测距±(0.6+1×d)mm，测角0.5″。
4.数据采集
数据采集方法包括方向观测法、分组方向观测法、全组合测角法和多测回测角法等。
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5.平差计算
平差计算方法有很多种，例如:经典测量平差方法、序贯平差方法、秩亏自由网平差方法和附加系统参数的平差方法，通过平差结果的对比分析选择最优的平差计算方法。
2.2.2控制网布设
输水隧洞洞内控制测量因受隧洞形状和空间的限制，洞内控制网一般采用直伸导线布网方式。但为了克服传统支导线的缺点，提高导线最弱点精度，目前国内外洞内导线主要以旁点导线、多边形闭合导线和交叉导线为主，这些布网方式都存在各自的优缺点，但都可提高洞内导线的精度与可靠性。
2.2.3高程控制测量
由于该工程地形复杂，洞外，洞内高程控制测量采用三等光电测距三角高程测量代替水准测量。洞外测量路线满足交通便利、尽量利用平面控制点，洞内高程控制点与平面控制点共用。测量时，为了符合隧洞洞内导线网方向观测的实际情况，利用各测站的方向观测数据，通过测站平差计算出各测站内每一个方向观测值的权，以此来形成间接平差中方向观测值的权阵，而距离观测值的权值保持不变。然后，再分别应用常规约束平差算法和赫尔莫特约束平差算法对隧洞洞内导线网进行数据处理，最后采用控制网测量数据处理通用平差软件包COSA_CODAPSV6.0进行整体平差。结果表明，经过优化设计的整体平差方法与常规平差方法相比，得到的控制网成果精度提高了20%。另外，在平差前需将外业测得的斜距经过加、乘常数改正后的平距按下式归算到洞线平均高程面上，边长归算到工程面后进行导线整体平差。
2.3数据采集
数据采集方法主要有四种，即方向观测法、分组方向观测法、全组合测角法和多测回测角法。根据上述控制网的布网方案以及控制网施测的等级，采用多测回测角法进行数据采集最为适宜。该方法比较灵活，可根据洞内条件选择测回数及观测目标，所有目标可同时观测，数据集中，数据关系清晰。作业时现场测定温度、气压，并输入到仪器内，仪器自动进行气象改正。外业观测过程中要待仪器温度与外界气温一致、成象清晰、目标稳定的情况下开始观测，如受外界因素(如震动)的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，停止观测。仪器与反射棱镜应按出厂要求配套使用，未经验证，不得与其他型号的相应设备互换使用。
3质量控制
测绘质量实行两级检查一级验收制度，确保工程的测绘质量合格，具体检查内容如下。
3.1作业准备阶段把关
（1）测绘及设计资料收集。（2）规范设计技术和相关标准要求，作业前对作业人员进行了详细地技术交底和培训。（3）测绘仪器、工器具检定。（4）测量人员上岗培训。对新入场人员进行特别的测量知识培训和针对本工程、本岗位的具体技能培训。
（5）测绘技术设计报告编制审核。
3.2测绘方案及数据计算
（1）根据现场测量条件和测量精度要求选择合适的测量方法。（2）严格按设计要求和测量数据控制精度执行。
3.3外业数据采集
（1）对观测、记录、前视作业人员进行培训并不定期进行检查，严格按规范操作。（2）与原有数据或体型对照检查:测量前对原有的点线数据或体型进行检查核对。（3）外业数据全面检查或复核。（4）对重要部位或基础块分别安排两个作业组独立检查。
3.4测量成果的编制和输出
对原始测量记录、测量平差、测绘成果的编制严格执行三检制。
结语
伴随着我国国民经济的高速增长，基础设施建设的投入逐年加大，无论是在水利水电行业，还是在交通、煤炭、高铁等行业，隧洞工程会越来越多，隧洞的长度越来越长，测量难度也会越来越大，本项目的设计实施能够为以后的特长隧洞洞内施工控制网测量提供一定的理论依据。
参考文献
[1]刘忠强.特长引水隧洞GPS施工控制网建立技术研究[J].水利规划与设计,2018(09):65-67+111.
[2]李帅磊.超长隧洞贯通测量技术探讨[J].价值工程,2017,36(31):133-134.
[3]阴学军,饶兴贵,曾保清.GPS在水电站施工控制网中的应用[J].水电站设计,2001(03):59-61+69.
论文作者:王效舟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/29
标签：隧洞论文; 测量论文; 导线论文; 洞内论文; 高程论文; 精度论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第6期论文;