穿黃隧洞工程測量控制點施測方法介紹

周黎輝，朱海亞，周鳳才，高作宏，高鵬偉

（1.中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066；2.南水北調(diào)東線穿黃工程北區(qū)建管局，山東 聊城 252000）

1 工程概況

南水北調(diào)東線穿黃隧洞工程位于山東省東平和東阿兩縣境內(nèi)、黃河下游中段，地處魯中南山區(qū)與華北平原接壤帶中部的剝蝕堆積孤山和殘丘區(qū)。隧洞按100 m3/s進行設(shè)計，為有壓圓形隧洞，內(nèi)徑7.50 m，洞長585.38 m。隧洞包括南岸豎井、過河平洞、北岸斜井及進、出口埋管，由 19.47 m 豎井段、31.36 m下彎段、307.17 m 平洞段、10.56 m 上彎段、155.47 m斜井段組成。隧洞起始樁號為6+534.807，終止樁號為 7+067.446。

2 施工控制測量方法

2.1 施工坐標(biāo)系建立

眾所周知，如果施工測量過程中運用大地坐標(biāo)系，因其不直觀性，對于施工極為不便。為此，在東線穿黃隧洞工程施工測量時建立了直觀易懂、一目了然的施工測量坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系以隧洞出口K點為原點，以南、北方向為X方向，以垂直于洞軸線方向為Y方向。

2.2 控制測量方法

穿黃隧洞工程施工測量導(dǎo)線的布置形式是以單定向支導(dǎo)線來布設(shè)的。

2.2.1 外業(yè)施測方法

（1）水平角觀測：用徠卡TCR702全站儀按方向觀測法進行國家三、四等水平角觀測時，每一測回觀測的操作程序如下：①正鏡（盤左），轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部照準(zhǔn)零方向目標(biāo)，依基本度盤位置表對好度盤和測微器；②順時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部1～2周后，精確照準(zhǔn)零方向目標(biāo)，讀取水平度盤和測微器讀數(shù)（要求測微器兩次重合讀數(shù)，下同）；③順時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，依次精確照準(zhǔn)2、3、4…n方向觀測，最后閉合至零方向（n≤3時不必歸零）；④倒鏡（盤右），逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部1～2周后，精確照準(zhǔn)零方向目標(biāo)；⑤逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，按上半測回觀測的相反順序，依次觀測至零方向。

表1 水平角方向觀測法技術(shù)要求 （＂）

（2）高程控制測量：高程控制測量包括水準(zhǔn)測量和三角高程測量，本工程根據(jù)自身情況采取的是三角高程測量方法。①三角高程測量的原理是根據(jù)兩點的水平距離和豎直角來計算兩點的高差。若A點已知高程為HA,則由下式可求得B點的高程為：HB＝HA+hab＝ HA+D*tana+i-v。 當(dāng) a角為仰角時，相應(yīng)的D*tana為正值；當(dāng)a角為俯角時取負(fù)號，相應(yīng)的D*tana亦為負(fù)值。式中，D為平距；a為豎直角；i為儀器高；v為目標(biāo)高。②觀測要點如下：安置全站儀于測站，精確量取儀器高（i）和目標(biāo)高（v），用鋼卷尺丈量兩次讀至5 mm，其誤差不得大于1 cm，取平均值記入手簿；豎直角觀測測回數(shù)與限差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，詳見表2；為了能盡量地消除地球曲率和大氣垂直折光對高差的影響，一般在三角高程測量作業(yè)中采取對向觀測豎直角以推算高差。改正數(shù)與邊長成正比，此項為系統(tǒng)誤差，宜進行改正。詳見表3。

表2 光電測距三角高程導(dǎo)線測量的技術(shù)要求

表3 按邊長進行球氣兩差影響改正數(shù)

2.2.2 內(nèi)業(yè)計算

（1）三角高程計算算例詳見表4。

表4 三角高程計算

（2）單定向支導(dǎo)線計算算例：單定向支導(dǎo)線線路 如圖1所示，C、D為已知點，T1、T2、T3為待定點。導(dǎo)線起始方位角、起始點C的坐標(biāo)、導(dǎo)線的邊長和左角觀測值如圖1中所示。①坐標(biāo)方位角的推算：一般公式（即左角公式）為：a（前）＝a（后）+B（左）±180°；即，從轉(zhuǎn)折點向前一點去的方位角等于從后一點到轉(zhuǎn)折點來的方位角加上轉(zhuǎn)折點的左角，如果小于 180°則加 180°， 大于 180°則減 180°（在減去180°之后若還大于360°再減360°）。②計算公式：設(shè)x0、y0為起始點的坐標(biāo)，ai、si為各點的方位角和邊長，則各導(dǎo)線點坐標(biāo)推算的公式為：xi＝x（i-1）+sicosai，yi＝y(tǒng)（i-1）+sisinai。 詳見表 5。

表5 支導(dǎo)線計算