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.南水北調東線穿黃工程北區建管局，山東 聊城 252000）

1 工程概況

南水北調東線穿黃隧洞工程位于山東省東平和東阿兩縣境內、黃河下游中段，地處魯中南山區與華北平原接壤帶中部的剝蝕堆積孤山和殘丘區。隧洞按100 m3/s進行設計，為有壓圓形隧洞，內徑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 施工坐標系建立

眾所周知，如果施工測量過程中運用大地坐標系，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系。施工坐標系以隧洞出口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線的布置形式是以單定向支導線來布設的。

2.2.1 外業施測方法

（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），轉動照準部照準零方向目標，依基本度盤位置表對好度盤和測微器；②順時針方向旋轉照準部1～2周后，精確照準零方向目標，讀取水平度盤和測微器讀數（要求測微器兩次重合讀數，下同）；③順時針方向旋轉照準部，依次精確照準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），逆時針方向旋轉照準部1～2周后，精確照準零方向目標；⑤逆時針方向旋轉照準部，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要求 （＂）

（2）高程控制測量：高程控制測量包括水準測量和三角高程測量，本工程根據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 a角為仰角時，相應的D*tana為正值；當a角為俯角時取負號，相應的D*tana亦為負值。式中，D為平距；a為豎直角；i為儀器高；v為目標高。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；豎直角觀測測回數與限差應符合規范規定，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中采取對向觀測豎直角以推算高差。改正數與邊長成正比，此項為系統誤差，宜進行改正。詳見表3。

表2 光電測距三角高程導線測量的技術要求

表3 按邊長進行球氣兩差影響改正數

2.2.2 內業計算

（1）三角高程計算算例詳見表4。

表4 三角高程計算

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

表5 支導線計算