引漢濟渭調水工程基礎高程控制網復測方案的探討

馬安虎

（陜西省水利電力勘測設計研究院測繪分院 陜西 西安 710002）

1 引言

引漢濟渭是將陜南漢江水通過全長100km的輸水隧洞引入關中的跨流域調水工程。工程規劃設計進入可行性研究階段時，根據工程規模、特點和規劃設計及施工需要，陜西省引漢濟渭工程協調領導小組辦公室于2010年4月至2010年10月安排建立了整個工程區域統一的、高精度的基礎高程控制網，為規劃設計和施工提供統一的高程控制基準和精度保障，確保了分期、分段分部位施工布設的秦嶺隧洞段和將要開工的樞紐建筑物準確對接，并確保隧洞各施工段和樞紐水頭分配符合設計要求，在建設和管理中起到了統一高程基準的重要作用。

隨著秦嶺各個勘探試驗洞、黃金峽和三河口水利樞紐的四通一平、三河口水庫庫區公路改線等項目施工全面拉開，該網點將要頻繁使用。但該網建成使用快5年，這5年工程區域自然和認為因素，影響它的功能和可靠性，其一是原布設的水準點經過5年來是否受施工或區域地殼變化等因素影響而發生沉降變形；其二是首次建網時黃三隧洞各個支洞位置未確定，現需建立該段洞線施工貫通高程控制基準；其三是越嶺隧洞4#、5#支洞位置變動需要重新布設網點；其四是該網在使用過程中也發現人為因素造成部分標志丟失、破壞影響施工使用。為了保證工程區域高程基準的可靠性，補充和完善網形，給工程施工及時提供準確的高程基準，方便施工使用，需要進行復測，本文就復測中應解決的網形優化、復測與首次建網測量的成果對比分析和利用、秦嶺隧洞越嶺段4#--5#勘探試驗洞間主洞施工貫通高程精度等幾個關鍵技術問題探討如下。

2 基本高程控制網的首次建網測量

基本高程控制以嶺北西安市周至縣境內的Ⅰ永漢40（I咸寶21）及Ⅰ永漢41（I咸寶22）、嶺南漢中市西鄉縣境內的Ⅰ漢光19及Ⅰ漢光20基、安康市石泉縣境內的I漢光 33（I西光 14）及 I漢光 34（I西光 15）等6個國家一等水準點作為起閉點，在工程區域布設了以漢中市佛坪縣境內貓兒粱的Ⅱ周西25號水準點為結點的二等水準高程網，如圖1所示，其中：經金水鎮、翻越良心溝、連測漢江黃金峽水利樞紐布設的水準點；

圖1 基本高程控制網索引圖

（1）Ⅰ永漢 40（I咸寶 21）及Ⅰ永漢41（I咸寶22）至Ⅱ周西25（貓兒梁）之間的水準路線沿108國道布設，主要是連測秦嶺隧洞嶺北5#、6#、7#等3個支洞口和隧洞出口布設的水準點；

（2）Ⅱ周西25（貓兒梁）至Ⅰ漢光19及Ⅰ漢光20基之間的水準路線沿108國道

（3）Ⅱ周西 25（貓兒梁）至 I漢光 33（I西光 14）及 I漢光 34（I西光 15）之間的水準路線沿椒溪河至三河口，連測三河口水利樞紐布設的水準點；同時由三河口沿蒲河向秦嶺隧洞 0#、0-1#、1#、2#、3#、4#支洞口布設水準支線，連測各個支洞口布設的水準點。

該高程網中主線路構成的3個附合路線、局部閉合環的高程閉合差均小于二等水準允許值，根據往返測高差較差計算得每千米水準測量的偶然中誤差為±0.42mm/km，按整體網數據處理的最大高程中誤差為±5.97mm，最大點間高程中誤差為±2.55mm。

3 復測方案應考慮的幾個關鍵技術問題

3.1 調整水準路線、優化網形

鑒于連接三河口水庫樞紐與黃金峽水利樞紐之間的大坪隧道已經貫通，復測方案為：

起始于嶺北一等水準點I永漢40，沿108國道經佛坪縣貓兒梁，沿椒溪河到達三河口水利樞紐后，在大河壩鎮設立結點，沿三河口至黃金峽的公路布設水準線路，再閉合于漢江南岸西鄉縣境內的國家一等水準點I漢光19，同時從該結點沿大河壩至石泉縣的省道布設水準線路，閉合于石泉電站附近的國家一等水準點I漢光33，優化網形如圖1所示。將建網時從貓兒梁水準結點及主線路經貓兒梁沿108國道至金水鎮翻越金水梁的路線去掉。

這樣，不僅縮短了聯測黃金峽水利樞紐的水準路線長度，而且提高了整個網的高程精度。

3.2 使用基礎高程控制成果能否滿足越嶺隧洞施工貫通高程精度

秦嶺隧洞越嶺段設計比降=1/3000,4#至5#支洞間施工貫通主洞設計高差10m,取其1/20作為測量允許誤差即為±0.5m，對應的允許高程中誤差為±0.25m。

越嶺段4#至5#支洞間施工貫通主洞長度30km,其施工貫通超長，而4#支洞位于秦嶺主峰南側、5#支洞位于秦嶺主峰北側，4#支洞至5#支洞間直線翻越秦嶺的水準作業方案難于實現。有專家建議考察采用光電測距三角高程方案直線翻越秦嶺連測4#支洞至5#支洞間高程路線，雖然可以縮短長度，但作業人員通行和食宿保障難度非常大，需要砍伐樹木破壞秦嶺生態。

筆者認為：基礎高程控制網連測4#支洞、5#支洞口高程的水準路線測量方案是由位于小王澗的5#支洞繞行108國道、經貓兒梁至三河口再到蒲河的4#支洞口，路線長度約L=200km，二等水準測量每千米水準測量的偶然中誤差mΔ為±1.0mm/km，那么連測4#至5#支洞之間的基礎高程控制網測量的高程中誤差mh為：

因此，利用基礎高程控制網的測量成果是可以保證4#至5#支洞間施工貫通高程精度的要求，勿需考慮沿洞頂翻越秦嶺主峰的方案。

3.3 復測與首期測量的成果對比分析和銜接利用

工程施工采用首期測量成果已經4年多，那么，本次復測基礎高程控制網測量成果與首次測量（2010年原測成果）成果如何銜接使用？復測后應首先判別水準點是否有點位發生沉降？需要進行如下兩項的對比分析進行穩定性的檢驗。

（1）采用觀測高差比較檢驗法。比較分析兩點間復測高差與首次高差值的較差，當較差小于±6mm(L為測段長度，km)時，可認為兩點相對穩定或變動不顯著。當較差大于±6mm時應分析原因，必要時進行單程檢測，當確認大于±6mm時，才能判斷相關點位是否發生沉降或移動。

（2）采用水準點平差高程比較檢驗法。比較分析水準點平差高程的復測與首次值之差ΔH應小于：

式中：m1—首次測量該點數據處理后的高程中誤差，mm；

m2—本次測量該點數據處理后的高程中誤差，mm。

復測基礎高程控制網的成果如何利用關系？復測基礎高程控制網后需要解決的問題，這就涉及當復測后分析確認某些點沉降量較大，且在施工過程中又使用了這些點位時，應和設計、施工人員溝通是否影響設計水頭，是否需要調整設計變更等；必要時，邀請地質人員現場查勘區域地形的穩定性問題。

如何利用復測后的成果，尤其是新舊成果如何銜接利用，待復測結果出來后認真進行分析，確定合適的復測成果利用原則。

4 復測方案的確定

復測優化網形是以嶺北周至縣城北的國家一等水準Ⅰ永樂環線的Ⅰ永漢40做為線路起點（Ⅰ永漢41做為校標點），途徑周至～洋縣的108國道到達貓兒粱后，再沿佛坪～到石泉的省道到達大河壩形成水準結點；其中一條是由該結點穿越大坪隧洞至良心溝的與首次建網測量留設的Ⅱ周西39水準點相連接向南抵達黃金峽壩址，再由黃金峽大壩下游的大車路上山又回到金桑公路至桑溪后，經跨越子午河（跨河水準）再沿子午鎮至西鄉縣的公路途徑碾子溝、段家營跨越漢江（跨河水準）到達西鄉縣附近，附合于國家一等水準點I漢光20基水準點（I漢光19為校標之用）；另一條是從該結點起、沿大河壩～石泉縣的公路附合到石泉縣附近的一等點Ⅰ漢光34水準點（以Ⅰ漢光33作為檢校點）；水準路線在嶺南嶺北整個工程區域形成以大河壩為結點的“Y”字形水準網如圖1所示。

主線路連測秦嶺隧洞及兩個樞紐水準點的布點觀測方案如下：

（1）秦嶺隧洞越嶺段嶺北各個施工支洞（出口、7#、6#、5#支洞）口附近的水準點仍采用首次測量的附（閉）合水準環形式復測。

（2）主線路途徑秦嶺隧洞越嶺段椒溪河支洞口時應留設2～3個水準點，布設局部附（閉）合水準環聯測。

（3）主線路途徑三河口應留設2～3個水準點，再依次向 0#、0-1#、1#、2#、3#、4#支洞口等工程區域分別布設附（閉）合水準環復測。

（4）主線路途徑三河口樞紐區時，應留設3～5個水準點，并在壩址下游2km左右的大河壩附近增設3個水準鋼管標志，其中1個作為主線路的水準結點；

（5）主線路途徑秦嶺隧洞黃三段各個支洞口時，應留設不少于3個水準點，布設局部附（閉）合水準環聯測；

（6）主線路途徑黃金峽樞紐區時，仍按首次測量的附（閉）合水準環形式復測。

基礎高程控制網復測應采用與首期測量相同的等級、同精度同型號的儀器、相同的觀測方法。才能保障觀測精度相統一。

5 結語

（1）引漢濟渭調水工程基礎高程控制網的復測方案設計，根據工程區域自然地理條件變化對水準路線網形優化不僅縮短觀測工作量，而且有利于精度的提高。

（2）復測方案增補、完善基礎網，不僅方便了施工使用，也保障了工程各分部位施工高程基準的準確銜接。

（3）隨著工程建設進程，基礎高程控制網成果還可以用于復雜地質條件區域垂直位移監測和研究，用于工程檢測和驗收，用于開發“數字引漢濟渭工程”等，顯現它的更多功能和更大作用。